DE69917134T2 - Motor mit Verdichtungszündung - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motor mit Verdichtungszündung.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • In der Vergangenheit ist in einem Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einem Dieselmotor, die Erzeugung von NOx durch Verbinden des Motorabgasdurchgangs und des Motoreinlassdurchgangs durch einen Abgasrezirkulierungs-(EGR) Durchgang unterdrückt worden, um zu bewirken, dass das Abgas, das heißt das EGR-Gas, durch den EGR-Durchgang in den Motoreinlassdurchgang rezirkuliert. In diesem Fall hat das EGR-Gas eine verhältnismäßig hohe spezifische Wärme und kann daher eine große Menge an Wärme absorbieren, so dass je größer die Menge an EGR-Gas, das heißt je höher die EGR-Rate (Menge an EGR-Gas/(Menge an EGR-Gas + Menge an Einlassluft)), desto niedriger die Verbrennungstemperatur in dem Motoreinlassdurchgang ist. Wenn die Verbrennungstemperatur fällt, fällt die erzeugte Menge an NOx und daher wird, je höher die EGR-Rate ist, desto mehr NOx erzeugt.
  • Auf diese Weise konnte in der Vergangenheit die erzeugte NOx-Menge umso niedriger werden, desto höher die EGR-Rate ist. Wenn die EGR-Rate erhöht ist, beginnt jedoch die erzeugte Rußmenge, das heißt der Rauch, stark anzusteigen, wenn die EGR-Rate eine bestimmte Grenze überschreitet. An diesem Punkt wurde in der Vergangenheit geglaubt, dass, wenn die EGR-Rate erhöht wurde, der Rauch ohne Grenze steigen würde. Daher wurde geglaubt, dass die EGR-Rate, bei der Rauch beginnt, stark zu steigen, die maximal zulässige Grenze der EGR-Rate ist.
  • Daher wurde in der Vergangenheit die EGR-Rate innerhalb eines Bereichs gesetzt, der die maximal zulässige Grenze nicht überschreitet (vergleiche z. B. die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 4-334750). Die maximal zulässige Grenze der EGR-Rate unterscheidet sich entsprechend dem Motortyp und dem Kraftstofftyp beträchtlich, betrug aber von 30% bis 50% oder dergleichen. Dementsprechend wurde in herkömmlichen Dieselmotoren die EGR-Rate auf 30% bis 50% als Maximum unterdrückt.
  • Da in der Vergangenheit geglaubt wurde, dass eine maximal zulässige Grenze für die EGR-Rate besteht, wurde in der Vergangenheit die EGR-Rate so festgelegt, dass die erzeugte Menge an NOx und Rauch so klein als möglich innerhalb eines Bereichs werden würde, der die maximal zulässige Grenze nicht überschreitet. Sogar wenn die EGR-Rate auf diese Weise festgelegt ist, so dass die erzeugte Menge an NOx und Rauch so klein als möglich wird, bestehen Grenzen hinsichtlich der Verringerung der Menge der Erzeugung an NOx und Rauch. In der Praxis wird daher weiterhin eine beträchtliche Menge an NO und Rauch erzeugt.
  • Die gegenwärtigen Erfinder fanden jedoch im Fortschritt der Untersuchungen der Verbrennung in Dieselmotoren heraus, dass, wenn die EGR-Rate größer als die maximal zulässige Grenze ist, der Rauch stark ansteigt, wie vorstehend erläutert ist, es aber eine Spitze der erzeugten Rauchmenge gibt, und wenn diese Spitze überschritten ist, wenn die EGR-Rate weiter größer gemacht wird, der Rauch stark zu fallen beginnt, und dass, wenn die EGR-Rate auf mindestens 70% während einem Motorleerlauf ausgeführt ist oder wenn das EGR-Gas zwangsgekühlt ist und die EGR-Rate auf mindestens 55% oder dergleichen ausgeführt ist, der Rauch fast vollständig verschwindet, das heißt, dass fast kein Rauch erzeugt wird. Ferner fanden sie heraus, dass die Menge an erzeugtem NOx zu diesem Zeitpunkt außerordentlich klein war. Sie engagierten sich in weiteren Untersuchungen, die auf diesem Befund basierten, um die Gründe zu bestimmen, warum kein Ruß erzeugt wurde, und konstruierten als Ergebnis ein neues System einer Verbrennung, die mehr denn je gleichzeitig Ruß und NOx verringern kann. Dieses neue System der Verbrennung wird nachstehend im Detail erläutert, ist aber in Kürze auf der Idee des Stoppens der Entwicklung von Kohlenwasserstoffen zu Ruß in einem Zustand, bevor die Kohlenwasserstoffe sich zu Ruß entwickeln, basierend.
  • Das heißt, was aus wiederholten Experimenten und Nachforschungen herausgefunden wurde, war, dass die Entwicklung von Kohlenwasserstoffen zu Ruß in einem Zustand stoppt, bevor dies passiert, wenn die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um dem Kraftstoff zum Zeitpunkt der Verbrennung in der Verbrennungskammer niedriger als eine bestimmte Temperatur sind, und die Kohlenwasserstoffe entwickeln sich plötzlich zu Ruß, wenn die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um dem Kraftstoff höher als eine bestimmte Temperatur werden. In diesem Fall sind die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um dem Kraftstoff stark durch den wärmeabsorbierenden Vorgang des Gases um dem Kraftstoff zum Zeitpunkt der Verbrennung des Kraftstoffes beeinflusst. Durch Einstellen der Menge an absorbierter Wärme durch das Gas um dem Kraftstoff in Übereinstimmung mit der Menge der zum Zeitpunkt der Verbrennung des Kraftstoffes erzeugten Wärme ist es möglich, die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um dem Kraftstoff zu steuern.
  • Daher wird, wenn die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um dem Kraftstoff zum Zeitpunkt der Verbrennung in der Verbrennungskammer auf weniger als die Temperatur unterdrückt wird, bei der die Entwicklung der Kohlenwasserstoffe unterwegs stoppt, Ruß nicht länger erzeugt. Die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um dem Kraftstoff zum Zeitpunkt der Verbrennung in der Verbrennungskammer kann auf weniger als die Temperatur, bei der die Entwicklung der Kohlenwasserstoffe auf halbem Wege stoppt, durch Einstellen der Menge an Wärme, die durch das Gas um dem Kraftstoff absorbiert wird, unterdrückt werden. Andererseits können die Kohlenwasserstoffe, die in der Entwicklung auf halbem Wege vor dem Zu-Ruß-Werden gestoppt werden, leicht durch Nachbehandlung unter Verwendung eines Oxidationskatalysators usw. entfernt werden. Dies ist der Grundgedanke hinter diesem neuen Verbrennungsystem.
  • In diesem neuen Verbrennungverfahren ist es jedoch notwendig, die EGR-Rate bei mindestens mehr als 55% auszuführen, um gleichzeitig Ruß und NOx zu verringern. Es ist jedoch nur möglich, die EGR-Rate auf mehr als 55% auszuführen, wenn die Menge an Einlassluft klein ist, das heißt, wenn die Motorlast verhältnismäßig niedrig ist. Sobald die Menge an Einlassluft eine bestimmte Grenze überschreitet, ist es nicht länger möglich, die Menge an Einlassluft ohne Senken der EGR-Rate zu erhöhen. Wenn die Menge an Einlassluft eine bestimmte Grenze überschreitet, das heißt, wenn die Kraftstoffeinspritzungmenge verhältnismäßig groß ist, wenn zugelassen wird, dass die EGR-Rate zusammen mit der Erhöhung der Menge an Einlassluft fortschreitend von 55% fällt, wird jedoch das Problem der Erzeugung einer großen Menge an Rauch auftreten.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Motor mit Verdichtungszündung zu schaffen, der die Erzeugung von Ruß unterdrücken kann, wenn die EGR-Rate gesenkt ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt es einen Motor mit Verdichtungszündung, in dem ein Ausmaß der Erzeugung an Ruß fortschreitend steigt und dann einen Höhepunkt erreicht, wenn eine Inertgasmenge in einer Verbrennungskammer steigt, und in dem eine weitere Steigerung der Inertgasmenge in der Verbrennungskammer darin resultiert, dass eine Temperatur des Kraftstoffes und des umgebenden Gases zur Zeit der Verbrennung in der Verbrennungskammer niedriger als eine Temperatur zur Rußerzeugung wird und daher fast kein Ruß mehr erzeugt wird, wobei der Motor: eine Schalteinrichtung zum wahlweisen Schalten zwischen einer ersten Verbrennung, bei der die Inertgasmenge in der Verbrennungskammer größer als die Inertgasmenge ist, bei der die Menge der Rußerzeugung einen Höhepunkt erreicht und fast kein Ruß erzeugt wird, und einer zweiten Verbrennung, bei der die Inertgasmenge in der Verbrennungskammer kleiner als die Inertgasmenge ist, bei der die Menge der Rußerzeugung einen Höhepunkt erreicht; und eine Antriebskraftgenerierungseinrichtung zum Generieren einer Antriebskraft getrennt von einer Antriebskraft des Motors hat, wobei die Kraftstoffmenge, die zu dem Motor zugeführt wird, verringert gemacht wird und eine Antriebskraft von der Antriebskraftgenerierungseinrichtung generiert wird, wenn durch die Schalteinrichtung von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Die vorliegende Erfindung kann besser aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, die nachstehend zusammen mit den begleitenden Zeichnungen erfolgt, verstanden werden, in denen:
  • 1 eine Gesamtansicht eines Motors mit Verdichtungszündung ist;
  • 2 eine seitliche Schnittansicht des Motorkörpers ist;
  • 3 eine Ansicht der Menge der Erzeugung von Rauch und NOx ist;
  • 4A und 4B Ansichten des Verbrennungsdrucks sind;
  • 5 eine Ansicht eines Kraftstoffmoleküls ist;
  • 6 eine Ansicht der Beziehung zwischen der erzeugten Rauchmenge und der EGR-Rate ist;
  • 7 eine Ansicht der Beziehung zwischen der Menge des eingespritzten Kraftstoffes und der Menge des Gasgemisches ist;
  • 8 eine Ansicht eines ersten Betriebsbereichs I und eines zweiten Betriebsbereichs II ist;
  • 9 eine Ansicht des Ausgangs des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors ist;
  • 10 eine Ansicht des Öffnungsgrades eines Drosselventils usw. ist;
  • 11 eine Ansicht des Ausgangsdrehmoments des Motors ist;
  • 12 und 13 Zeitdiagramme zum Erläutern der Steuerung eines Elektromotors und einer Einspritzmenge usw. in einem ersten Ausführungsbeispiel sind;
  • 14 und 15 Ablaufdiagramme einer Routine zum Steuern des Betriebs in dem ersten Ausführungsbeispiel sind;
  • 16 und 17 Zeitdiagramme zum Erläutern der Steuerung eines Elektromotors und einer Einspritzmenge usw. in einem zweiten Ausführungsbeispiel sind;
  • 18 und 19 Ablaufdiagramme einer Routine für die Steuerung des Betriebs in dem zweiten Ausführungsbeispiel sind;
  • 20 und 21 Zeitdiagramme zum Erläutern der Steuerung eines Elektromotors und einer Einspritzmenge usw. in einem dritten Ausführungsbeispiel sind;
  • 22 und 23 Ablaufdiagramme einer Routine für die Steuerung des Betriebs in dem dritten Ausführungsbeispiel sind;
  • 24 ein Ablaufdiagramm des Prozesses für eine Beschleunigung und Verzögerung ist; und
  • 25 eine Ansicht des Ausgangsdrehmoments ist, das durch den Elektromotor zu generieren ist.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • 1 und 2 sind Ansichten des Falls einer Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Viertaktmotor mit Verdichtungszündung.
  • Bezugnehmend auf 1 und 2 zeigt 1 einen Motorkörper, 2 einen Zylinderblock, 3 einen Zylinderkopf, 4 einen Kolben, 5 eine Verbrennungskammer, 6 einen elektrisch gesteuerten Kraftstoffinjektor, 7 ein Einlassventil, 8 einen Einlassanschluss, 9 ein Abgasventil und 10 einen Abgasanschluss. Der Einlassanschluss 8 ist durch ein entsprechendes Einlassrohr 11 mit dem Ausgleichsbehälter 12 verbunden. Der Ausgleichsbehälter 12 ist durch einen Einlasskanal 13 und einen Kompressor 15 eines Abgasturboladers 14 mit einem Luftfilter 16 verbunden. Ein Drosselventil 18, das durch einen Elektromotor 17 angetrieben ist, ist in dem Einlasskanal 13 angeordnet. Andererseits ist der Abgasanschluss 10 durch einen Abgaskrümmer 19 und eine Abgasturbine 20 des Abgasturboladers 14 mit einer Katalysatorvorrichtung 22, die einen Katalysator 21 aufgenommen hat, der eine Oxidationswirkung hat, verbunden. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 23 ist in dem Abgaskrümmer 19 angeordnet.
  • Der Abgaskrümmer 19 und der Ausgleichsbehälter 12 sind miteinander durch einen EGR-Durchgang 24 verbunden. Ein elektrisch gesteuertes EGR-Steuerventil 25 ist in einem EGR-Durchgang 24 angeordnet. Ferner ist ein Kühlgerät 26 zum Kühlen des EGR-Gases, das durch den EGR-Durchgang 24 fließt, um dem EGR-Durchgang 25 vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, wird das Motorkühlwasser zu dem Kühlgerät 26 geleitet, wo das Motorkühlwasser verwendet wird, um das EGR-Gas zu kühlen.
  • Andererseits ist jeder Kraftstoffinjektor 6 durch ein Kraftstoffzuführrohr 27 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter verbunden, das heißt einer Common Rail 28. Kraftstoff wird von einer elektrisch gesteuerten Kraftstoffpumpe mit variablen Ausstoß 29 zu der Common Rail 28 zugeführt. Kraftstoff, der in die Common Rail 28 zugeführt wird, wird durch jedes Kraftstoffzuführrohr 27 zu den Kraftstoffinjektoren 6 zugeführt. Ein Kraftstoffdrucksensor 30 zum Erfassen des Kraftstoffdrucks in der Common Rail 28 ist an der Common Rail 28 angebracht. Die Abgabemenge der Kraftstoffpumpe 29 wird basierend auf dem Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors 30 gesteuert, so dass der Kraftstoffdruck in der Common Rail 28 der Soll-Kraftstoffdruck wird.
  • Ein Elektromotor 32 ist an einer Ausgangswelle 31 des Motors angebracht. In dem Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, ist der Elektromotor 32 aus einem Wechselstromsynchronmotor bestehend, der mit einem Rotor 33, der an der Ausgangswelle 31 des Motors angebracht ist und an seinem äußeren Umfang eine Vielzahl von Permanentmagneten montiert hat, und einem Stator 34 versehen ist, um den eine Erregerspule gewunden ist, die ein magnetisches Drehfeld ausbildet. Die Erregerspule des Stators 34 ist mit einem Motorantriebssteuerkreis 35 verbunden, während der Motorantriebssteuerkreis 35 mit einer Batterie 36 verbunden ist, die eine Gleichstromhochspannung generiert.
  • Eine elektronische Steuereinheit 40 besteht aus einem Digitalcomputer und ist mit einem ROM (nur Lesespeicher) 42, einem RAM (Dirkektzugriffsspeicher) 43, einer CPU (Mikroprozessor) 44, einem Eingangsanschluss 45 und einem Ausgangsanschluss 46 aufgebaut, die miteinander durch einen bidirektionalen Bus 41 verbunden sind. Das Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 23 wird durch einen entsprechenden AD-Wandler 47 zu dem Eingangsanschluss 45 eingegeben. Ferner wird das Ausgangssignal des Kraftstoffdrucksensors 30 durch einen entsprechenden AD-Wandler 47 zu dem Eingangsanschluss 45 eingegeben. An einem Gaspedal 50 ist ein Kraftsensor 51 zum Generieren einer Ausgangsspannung proportional zu dem Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 angeschlossen.
  • Die Ausgangsspannung des Kraftsensors 51 wird durch einen entsprechenden AD-Wandler 47 zu dem Eingangsanschluss 45 eingegeben. Ferner ist an dem Eingangsanschluss 45 ein Kurbelwinkelsensor 52 zum Generieren eines Ausgangspulses jedes mal, wenn die Kurbelwelle um beispielsweise 30° dreht, angeschlossen. Andererseits ist an dem Ausgangsanschluss 46 der Kraftstoffinjektor 6, der Elektromotor 17, das EGR-Steuerventil 25, die Kraftstoffpumpe 29 und der Motorantriebssteuerkreis 35 durch einen entsprechenden Steuerkreis 48 angeschlossen.
  • Gewöhnlich ist die Energieversorgung zu der Erregerspule des Stators 34 des Elektromotors 32 gestoppt. Zu diesem Zeitpunkt dreht der Rotor 33 zusammen mit der Ausgangswelle 31 des Motors. Andererseits wird, wenn der Elektromotor 32 angetrieben wird, die Gleichstromhochspannung der Batterie 36 bei dem Motorantriebssteuerkreis 35 in einen Drei-Phasen-Wechselstrom mit einer Frequenz fm und einem Strom Im umgewandelt. Dieser Drei-Phasen-Wechselstrom wird zu der Erregerspule des Stators 34 zugeführt. Diese Frequenz fm ist die Frequenz, die notwendig ist, um das magnetische Drehfeld, das durch die Erregerspule erzeugt wird, in Synchronisation mit der Drehung des Rotors 33 drehend zu machen. Diese Frequenz fm wird durch die CPU 44 basierend auf dem Ausgangssignal des Drehzahlsensors 52 berechnet. In dem Motorantriebssteuerkreis 35 wird die Frequenz fm zu der Frequenz des Drei-Phasen-Wechselstroms gemacht.
  • Andererseits ist das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 32 im Wesentlichen proportional zu dem Stromwert Im des Drei-Phasen-Wechselstroms. Dieser Stromwert Im wird in der CPU 44 basierend auf dem angeforderten Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 32 berechnet. In dem Motorantriebssteuerkreis 35 wird der Stromwert Im zu dem Stromwert des Drei-Phasen-Wechselstroms gemacht.
  • Ferner wird, wenn der Elektromotor 32 in einen durch den Motor angetriebenen Zustand gesetzt ist, die Batterie 36 durch die zu diesem Zeitpunkt erzeugte Energie geladen. Durch die CPU 44 wird beurteilt, ob der Elektromotor 32 durch den Motor angetrieben wird oder nicht. Wenn beurteilt ist, dass der Elektromotor 32 durch den Motor angetrieben werden sollte, steuert der Motorsteuerantriebskreis 5 das System, so dass die Batterie 36 durch die durch den Elektromotor 32 erzeugte Energie geladen wird.
  • 3 zeigt ein Beispiel einer Untersuchung, die die Änderungen in dem Ausgangsdrehmoment und die Änderung in der Menge an Rauch, HC, CO und NOx, die abgegeben werden, zeigt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F (Abszisse in 3) durch Ändern des Öffnungsgrades des Drosselventils 18 und die EGR-Rate zum Zeitpunkt eines Motorniedriglastbetriebs geändert werden. Wie aus 3 zu verstehen ist, wird in dieser Untersuchung die EGR-Rate umso größer, je kleiner das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F wird. Unterhalb des stöchiometrischen Luftkraftstoff-Verhältnisses (= 14,6) wird die EGR-Rate größer als 65%.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wenn die EGR-Rate erhöht wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F zu verringern, wenn die EGR-Rate nahe 40% kommt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F 30% oder dergleichen wird, beginnt die Menge an erzeugtem Rauch zu steigen. Als nächstes steigt, wenn die EGR-Rate weiter erhöht wird und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F kleiner gemacht wird, die Menge an erzeugtem Rauch stark und erreicht einen Höhepunkt. Als nächstes fällt, wenn die EGR-Rate weiter erhöht wird und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F kleiner gemacht wird, der Rauch stark. Wenn die EGR-Rate über 65% ausgeführt ist und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/V nahe 15,0 wird, wird der erzeugte Rauch im Wesentlichen null. Das heißt, dass fast kein Ruß mehr erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt fällt das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors etwas und die Menge an erzeugtem NOx wird beträchtlich weniger. Andererseits beginnt zu diesem Zeitpunkt die Menge an erzeugtem HC und CO zu steigen.
  • 4A zeigt die Änderungen im Kompressionsdruck in der Verbrennungskammer 5, wenn die Menge an erzeugtem Rauch nahe einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F von 21 am größten ist. 4B zeigt die Änderungen des Kompressionsdrucks in der Verbrennungskammer 5, wenn die Menge des erzeugten Rauchs nahe einem Luftkraftstoff-Verhältnis A/F von 18 im Wesentlichen null ist. Wie aus einem Vergleich von 4A und 4B zu verstehen ist, ist der Kompressionsdruck in dem Fall, der in 4B gezeigt ist, in dem die Menge an erzeugtem Rauch im Wesentlichen null ist, niedriger als in dem Fall, der in 4A gezeigt ist, in dem die Menge an erzeugtem Rauch groß ist.
  • Das Nachstehende kann aus den Ergebnissen der Untersuchung, die in 3 und 4A und 4B gezeigt ist, gesagt werden. Das heißt, dass erstens, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis A/F geringer als 15,0 ist und die Menge an erzeugtem Rauch im Wesentlichen null ist, die Menge an erzeugtem NOx beträchtlich fällt, wie in 3 gezeigt ist. Die Tatsache, dass die Menge an erzeugtem NOx fällt, bedeutet, dass die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer 5 fällt. Daher kann gesagt werden, wenn fast kein Ruß erzeugt wird, dass die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer 5 niedriger wird. Das gleiche kann aus 4A und 4B gesagt werden. Das heißt, dass in dem Zustand, der in 4B gezeigt ist, in dem fast kein Ruß erzeugt wird, der Verbrennungsdruck niedriger wird, und daher die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer 5 zu diesem Zeitpunkt niedriger wird.
  • Zweitens steigt, wenn die Menge an erzeugtem Rauch, das heißt die Menge an erzeugtem Ruß, im Wesentlichen null wird, wie in 3 gezeigt ist, die Mengen an abgegebenem HC und CO. Dies bedeutet, dass die Kohlenwasserstoffe ausgegeben werden, ohne sich zu Ruß entwickeln. Das heißt, dass die geradkettigen Kohlenwasserstoffe und aromatischen Kohlenwasserstoffe, die in dem Kraftstoff enthalten sind und in 5 gezeigt sind, aufgespalten werden, wenn die Temperatur in einem sauerstoffarmen Zustand erhöht wird, was in der Ausbildung einer Vorform von Ruß resultiert. Als nächstes wird Ruß, der hauptsächlich aus fester Masse von Kohlenstoffatomen besteht, erzeugt. In diesem Fall ist der gegenwärtige Prozess der Erzeugung von Ruß kompliziert. Wie die Vorform von Ruß erzeugt wird, ist nicht klar, aber wie auch immer, die Kohlenwasserstoffe, die in 5 gezeigt sind, entwickeln sich durch die Rußvorform zu Ruß. Daher steigt, wie vorstehend erläutert ist, wenn die Menge der Erzeugung an Ruß im Wesentlichen null wird, die Menge an Abgas von HC und CO, wie in 3 gezeigt ist, aber das HC zu diesem Zeitpunkt ist eine Rußvorform oder ein Zustand von Kohlenwasserstoffen bevor dieser.
  • Diese Betrachtungen basieren auf den Ergebnissen der Untersuchungen, die in 3 und 4A und 4B gezeigt sind, zusammenfassend, wenn die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer 5 niedrig ist, wird die Menge an erzeugtem Ruß im Wesentlichen null. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Rußvorform oder ein Zustand von Kohlenwasserstoffen vor dieser von der Verbrennungskammer 5 abgegeben. Detailliertere Untersuchungen und Studien wurden zu diesem ausgeführt. Als ein Ergebnis wurde gelernt, dass, wenn die Temperatur des Kraftstoffes und des Gases um dem Kraftstoff in der Verbrennungskammer 5 unter einer bestimmten Temperatur ist, der Prozess der Entwicklung von Ruß unterwegs gestoppt, das heißt, dass kein Ruß erzeugt wird und dass, wenn die Temperatur des Kraftstoffes und seiner Umgebung in der Verbrennungskammer 5 höher als eine bestimmte Temperatur wird, kein Ruß erzeugt wird.
  • Die Temperatur des Kraftstoffes und seiner Umgebung, das heißt der vorstehenden bestimmten Temperatur, ändert sich, wenn der Prozess der Erzeugung von Kohlenwasserstoffen in dem Zustand der Rußvorform stoppt, abhängig von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise der Kraftstoffart, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Kompressionsverhältnis, so dass nicht gesagt werden kann, welche Höhe sie hat, aber diese bestimmte Temperatur ist stark mit der Menge an erzeugtem NOx in Beziehung. Daher kann diese bestimmte Temperatur aus der Menge der Erzeugung an NOx auf eine bestimmte Höhe definiert werden. Das heißt, je größer die EGR-Rate ist, desto niedriger sind die Temperaturen des Kraftstoffes und des ihn umgebenden Gases zum Zeitpunkt der Verbrennung und desto niedriger ist die Menge an erzeugtem NOx. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn die Menge an erzeugtem NOx ungefähr 10 ppm oder weniger wird, fast kein Ruß mehr erzeugt. Daher stimmt die vorstehende bestimmte Temperatur im Wesentlichen mit der Temperatur überein, wenn die Menge an erzeugtem NOx 10 ppm oder weniger wird.
  • Sobald Ruß erzeugt ist, ist es unmöglich, ihn durch Nachbehandlung unter Verwendung eines Oxidationskatalysators usw. zu entfernen. Im Gegensatz dazu kann eine Rußvorform oder ein Zustand von Kohlenwasserstoffen vor dieser leicht durch Nachbehandlung unter Verwendung eines Oxidationskatalysators usw. entfernt werden. Bei in Betracht ziehen einer Nachbehandlung durch einen Oxidationskatalysator usw. gibt es einen erheblichen großen Unterschied dazwischen, ob die Kohlenwasserstoffe aus der Verbrennungskammer 5 in der Form einer Rußvorform oder einen Zustand vor dieser abgegeben werden oder von der Verbrennungskammer 5 in der Form von Ruß abgegeben werden. Das neue Verbrennungssystem, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, basiert auf der Idee, die Kohlenwasserstoffe von der Verbrennungskammer 5 in der Form einer Rußvorform oder einem Zustand vor dieser abzugeben, ohne die Erzeugung von Ruß in der Verbrennungskammer 5 zu erlauben, und zu bewirken, dass die Kohlenwasserstoffe durch einen Oxidationskatalysator usw. oxidiert werden.
  • Nun ist es, um die Entwicklung von Kohlenwasserstoffen in dem Zustand vor der Erzeugung von Ruß zu stoppen, notwendig, die Temperatur des Kraftstoffes und des Gases um ihm zum Zeitpunkt einer Verbrennung in der Verbrennungskammer 5 auf eine niedrigere Temperatur als der Temperatur zu drücken, bei der Ruß erzeugt wird. In diesem Fall wurde gelernt, dass die Wärme absorbierende Wirkung des Gases um dem Kraftstoff zum Zeitpunkt der Verbrennung des Kraftstoffes eine außerordentlich große Wirkung in der Unterdrückung der Temperatur des Kraftstoffes und des Gases um ihm hat.
  • Das heißt, wenn es nur Luft um dem Kraftstoff gibt, dass der verdampfte Kraftstoff unmittelbar mit dem Sauerstoff in der Luft reagiert und verbrennt. In diesem Fall steigt die Temperatur der von dem Kraftstoff entfernten Luft nicht sehr stark. Nur die Temperatur um dem Kraftstoff wird lokal außerordentlich hoch. Das heißt, dass zu diesem Zeitpunkt die von dem Kraftstoff entfernte Luft die Wärme von der Verbrennung des Kraftstoffes nicht absorbiert. In diesem Fall erzeugen, da die Verbrennungstemperatur lokal außerordentlich hoch wird, die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die die Verbrennungswärme erhalten, Ruß.
  • Andererseits ist, wenn Kraftstoff in einem Gasgemisch mit einer großen Menge an Inertgas und einer kleinen Menge an Luft vorhanden ist, die Situation etwas anders. In diesem Fall verteilt sich der verdampfte Kraftstoff in der Umgebung und reagiert mit dem in dem Inertgas gemischten Sauerstoff, um zu verbrennen. In diesem Fall wird die Verbrennungswärme durch das umgebende Inertgas absorbiert, so dass die Verbrennungstemperatur nicht länger so stark steigt. Das heißt, dass es möglich wird, die Verbrennungstemperatur niedrig zu halten. Das heißt, dass das Vorhandensein eines Inertgases eine wichtige Rolle in der Unterdrückung der Verbrennungstemperatur spielt. Es ist möglich, die Verbrennungstemperatur durch die Wärme absorbierende Wirkung des Inertgases niedrig zu halten.
  • In diesem Fall ist, um die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um ihm auf eine niedrigere Temperatur als der Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird, zu drücken, eine ausreichende Menge an Inertgas erforderlich, um eine zum Senken der Temperatur erforderliche Wärmemenge zu absorbieren. Daher steigt, wenn die Kraftstoffmenge steigt, die Menge an erforderlichem Inertgas zusammen mit dieser. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall, je größer die spezifische Wärme des Inertgases ist, desto stärker die Wärme absorbierende Wirkung ist. Daher ist das Inertgas bevorzugt ein Gas mit einer großen spezifischen Wärme. In dieser Hinsicht kann gesagt werden, da CO2 und EGR-Gas eine verhältnismäßig große spezifische Wärme haben, dass es bevorzugt ist, EGR-Gas als das Inertgas zu verwenden.
  • 6 zeigt die Beziehung zwischen der EGR-Rate und dem Rauch, wenn der Grad des Kühlens des EGR-Gases, das das EGR-Gas als ein Inertgas verwendet, geändert wird. Das heißt, dass in 6 die Kurve A den Fall zeigt, wenn das EGR-Gas zwangsgekühlt wird, um die Temperatur des EGR-Gases auf ungefähr 90°C zu halten, die Kurve B den Fall zeigt, wenn das EGR-Gas durch eine kleindimensionierte Kühlvorrichtung gekühlt wird, und die Kurve C den Fall zeigt, wenn das EGR-Gas nicht zwangsgekühlt wird.
  • Wie durch die Kurve A in 6 gezeigt ist, erreicht, wenn das EGR-Gas zwangsgekühlt wird, die Menge an erzeugtem Ruß einen Höhepunkt, wenn die EGR-Rate leicht geringer als 50% wird. In diesem Fall wird kein Ruß mehr erzeugt, wenn die EGR-Rate auf mindestens ungefähr 55% ausgeführt ist.
  • Andererseits erreicht, wie durch die Kurve B in 6 gezeigt ist, wenn das EGR-Gas leicht gekühlt wird, die Menge an erzeugtem Ruß einen Höhepunkt, wenn die EGR-Rate etwas größer als 50% wird. In diesem Fall wird fast kein Ruß mehr erzeugt, wenn die EGR-Rate auf mindestens ungefähr 65% ausgeführt ist.
  • Ferner erreicht, wie durch die Kurve C in 6 gezeigt ist, wenn das EGR-Gas nicht zwangsgekühlt wird, die Menge an erzeugtem Ruß einen Höhepunkt, wenn die EGR-Rate nahe 55% ist. In diesem Fall wird kein Ruß mehr erzeugt, wenn die EGR-Rate auf mindestens ungefähr 70% ausgeführt ist.
  • Es wird angemerkt, dass 6 die Menge an erzeugtem Rauch zeigt, wenn die Motorlast verhältnismäßig hoch ist. Wenn die Motorlast kleiner wird, fällt die EGR-Rate etwas, bei der die Menge an erzeugtem Ruß einen Höhepunkt erreicht, und die untere Grenze der EGR-Rate, bei der fast kein Ruß mehr erzeugt wird, fällt ebenso etwas. Auf diese Weise ändert sich die untere Grenze der EGR-Rate, bei der fast kein Ruß mehr erzeugt wird, in Übereinstimmung mit dem Grad der Kühlung des EGR-Gases und der Motorlast.
  • 7 zeigt die Menge eines Gasgemischs von EGR-Gas und Luft, das Verhältnis von Luft in dem Gasgemisch und das Verhältnis eines EGR-Gases in dem Gasgemisch, das zum Ausführen der Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um ihm zum Zeitpunkt einer Verbrennung auf eine Temperatur erforderlich ist, die niedriger als die Temperatur ist, bei der Ruß in dem Fall der Verwendung von EGR-Gas als ein Inertgas erzeugt wird. Es wird angemerkt, dass in 7 die Ordinate die Gesamtmenge an Ansauggas zeigt, das in die Verbrennungskammer 5 eingebracht wird. Die gestrichelte Linie Y zeigt die Gesamtmenge an Ansauggas, die in die Verbrennungskammer 5 eingebracht werden kann, wenn keine Überladung ausgeführt wird. Ferner zeigt die Abszisse die erforderliche Last. Z1 zeigt den Niedriglastbetriebsbereich.
  • Bezugnehmend auf 7 zeigt das Luftverhältnis, das heißt die Menge an Luft in dem Gasgemisch, die Menge an Luft, die erforderlich ist, um zu bewirken, dass der eingespritzte Kraftstoff vollständig verbrennt. Das heißt, dass in dem Fall, der in 7 gezeigt ist, das Verhältnis der Menge an Luft und der Menge an eingespritzten Kraftstoff das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird. Andererseits zeigt in 7 das Verhältnis des EGR-Gases, das heißt die Menge des EGR-Gases in dem Gasgemisch, die minimale Menge an EGR-Gas, die erforderlich ist, um die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um ihm auf eine Temperatur auszuführen, die niedriger als die Temperatur ist, bei der Ruß erzeugt wird. Diese Menge an EGR-Gas beträgt als EGR-Rate ausgedrückt ungefähr mindestens 55% und beträgt in dem Ausführungsbeispiel, das in 7 gezeigt ist, mindestens 70%. Das heißt, wenn die Gesamtmenge an Ansauggas, die in die Verbrennungskammer 5 eingebracht wird, entsprechend der durchgezogenen Linie X in 7 ausgeführt ist und das Verhältnis zwischen der Menge an Luft und der Menge an EGR-Gas in der Gesamtmenge an Ansauggas X auf das Verhältnis ausgeführt, das in 7 gezeigt ist, dass die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um ihm eine niedrigere Temperatur als die Temperatur wird, bei der Ruß erzeugt wird, und daher kein Ruß mehr erzeugt wird. Ferner beträgt die Menge an erzeugtem NOx zu diesem Zeitpunkt ungefähr 10 ppm oder weniger und daher wird die Menge an erzeugtem NOx außerordentlich klein.
  • Wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffes steigt, steigt die Menge der erzeugten Wärme zu dem Zeitpunkt der Verbrennung, so dass, um die Temperaturen des Kraftstoffes und des Gases um ihm bei einer Temperatur zu halten, die niedriger als die Temperatur ist, bei der Ruß erzeugt wird, die Menge an absorbierter Wärme des EGR-Gases gesteigert werden muss. Daher muss, wie in 7 gezeigt ist, die Menge an EGR-Gas auf mehr als die Menge des eingespritzten Kraftstoffes gesteigert werden. Das heißt, dass die Menge an EGR-Gas gesteigert werden muss, wenn die erforderliche Last größer wird.
  • Andererseits überschreitet in dem Lastbereich Z2 von 7 die Gesamtmenge an Ansauggas X, die zum Verhindern der Erzeugung von Ruß erforderlich ist, die Gesamtmenge an Ansauggas Y, das eingebracht werden kann. Daher ist es in diesem Fall, um die Gesamtmenge an Ansauggas X, die zum Verhindern der Erzeugung von Ruß erforderlich ist, in die Verbrennungskammer 5 zuzuführen, erforderlich, beide, das EGR-Gas und das Ansauggas oder das EGR-Gas, zu überladen oder mit Druck zu beaufschlagen. Wenn das EGR-Gas usw. nicht überladen oder mit Druck beaufschlagt wird, stimmt in dem Lastbereich Z2 die Gesamtmenge des Ansauggases X mit der Gesamtmenge des Ansauggases Y überein, die eingebracht werden kann. Daher wird in dem Fall, um die Erzeugung von Ruß zu verhindern, die Menge an Luft etwas reduziert, um die Menge an EGR-Gas zu erhöhen, und der Kraftstoff wird veranlasst, in einem Zustand zu verbrennen, in dem das Luft-Kraftstoffverhältnis fett ist.
  • Wie vorstehend erläutert ist, zeigt 7 den Fall der Verbrennung von Kraftstoff bei dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis. In dem Niedriglastbetriebsbereich Z1, der in 7 gezeigt ist, sogar wenn die Menge an Luft kleiner als die Menge an Luft ausgeführt ist, die in 7 gezeigt ist, das heißt, sogar wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ausgeführt ist, ist es möglich, die Erzeugung von Ruß abzuwenden und die Menge an erzeugtem NOx auf ungefähr 10 ppm oder weniger auszuführen. Ferner ist es in dem Niedriglastbereich Z1, der in 7 gezeigt ist, sogar wenn die Menge an Luft größer als die Menge an Luft ausgeführt ist, die in 7 gezeigt ist, das heißt der Durchschnittswert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 17 bis 18 ausgeführt, möglich, die Erzeugung von Ruß abzuwenden und die Menge an erzeugtem NOx auf ungefähr 10 ppm oder weniger auszuführen.
  • Das heißt, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ausgeführt ist, wird der Kraftstoff überschüssig, aber, da die Kraftstofftemperatur auf eine niedrige Temperatur unterdrückt ist, bildet der überschüssige Kraftstoff keinen Ruß und daher wird kein Ruß erzeugt. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt nur eine außerordentlich kleine Menge an NOx erzeugt. Andererseits wird, wenn das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist oder wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, eine kleine Menge an Ruß erzeugt, wenn die Verbrennungstemperatur höher wird, aber in der vorliegenden Erfindung wird die Verbrennungstemperatur auf eine niedrige Temperatur unterdrückt, so dass kein Ruß erzeugt wird. Ferner wird nur eine außerordentlich kleine Menge an NOx erzeugt.
  • Auf diese Weise wird in dem Motorniedriglastbetriebsbereich Z1 unabhängig von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das heißt ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett oder das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist oder das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, kein Ruß erzeugt und die Menge an erzeugtem NOx wird außerordentlich klein. Daher kann unter Berücksichtigung der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz gesagt werden, dass es bevorzugt ist, das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager zu machen.
  • In dem neuen Verbrennungssystem, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es jedoch notwendig, die EGR-Rate mindestens größer als 55% auszuführen, um den Ruß und das NOx gleichzeitig zu verringern. Es ist jedoch nur möglich, die EGR-Rate auf mehr als 55% auszuführen, wenn die Menge an Einlassluft klein ist, das heißt, wenn die Motorlast verhältnismäßig gering ist. Sobald die Menge an Einlassluft eine bestimmte Grenze überschreitet, das heißt die erforderliche Last größer als eine bestimmte Grenze wird, ist es nicht länger möglich, die Menge an Einlassluft zu erhöhen, ohne die EGR-Rate zu senken. In diesem Fall von dem Beispiel der Untersuchung, die in 3 gezeigt ist, wenn die EGR-Rate fortschreitend von ungefähr 65% mit der Erhöhung der Menge an Einlassluft fallen kann, das heißt wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fortschreitend erhöht wird, wenn die erforderliche Last höher wird, wird jedoch keine große Menge an Rauch erzeugt. Daher ist es, wenn die erforderliche Last eine bestimmte Grenze überschreitet, möglich, die EGR-Rate von ungefähr 65% fallend auszuführen und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fortschreitend zu erhöhen, wenn die erforderliche Last höher wird.
  • In diesem Fall ist es notwendig, die Erzeugung einer großen Menge an Rauch zu verhindern, um über den Bereich einer EGR-Rate von ungefähr 40% bis ungefähr 65% zu springen, bei dem eine große Menge an Rauch erzeugt wird, wenn die erforderliche Last die bestimmte Grenze überschreitet. Das heißt, dass es notwendig ist, die EGR-Rate bei mindestens 55% zu halten, wenn die erforderliche Last niedrig ist, und die EGR-Rate schrittweise auf weniger als 50% zu verringern, wenn die erforderliche Last höher wird und es nicht länger möglich ist, die EGR-Rate bei über ungefähr 55% zu halten.
  • Wenn die EGR-Rate über ungefähr 55% ist, wie vorstehend erläutert ist, wird die Temperatur des Kraftstoffes und des ihn umgebenden Gases eine niedrigere Temperatur als die Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Verbrennung, das heißt, die Niedrigtemperaturverbrennung, ausgeführt. Im Gegensatz zu diesem, wird die Temperatur des Kraftstoffes und des ihn umgebenden Gases höher als die Temperatur, bei der Ruß erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt kann die erste Verbrennung, das heißt die Niedrigtemperaturverbrennung, nicht länger ausgeführt werden. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Niedrigtemperaturverbrennung auf diese Weise nicht ausgeführt werden kann, eine zweite Verbrennung, das heißt die herkömmliche normal ausgeführte Verbrennung, ausgeführt. Es wird angemerkt, dass die erste Verbrennung, das heißt die Niedrigtemperaturverbrennung, die aus der Erläuterung bis hier klar hervorgeht, eine Verbrennung bedeutet, bei der die Menge an Inertgas in der Verbrennungskammer größer als die Menge an Inertgas ist, bei der die Menge der Erzeugung des Rußes einen Höhepunkt erreicht und bei der fast kein Ruß erzeugt wird, während die zweite Verbrennung, das heißt die herkömmliche normal ausgeführte Verbrennung, eine Verbrennung bedeutet, bei der die Menge an Inertgas in der Verbrennungskammer kleiner als die Menge an Inertgas ist, bei der die Menge der Erzeugung des Rußes einen Höhepunkt erreicht.
  • 8 zeigt einen ersten Betriebsbereich I, in dem die EGR-Rate bei mindestens ungefähr 55% ausgeführt ist und die erste Verbrennung, das heißt die Niedrigtemperaturverbrennung, ausgeführt wird, und einen zweiten Betriebsbereich II, in dem die EGR-Rate auf nicht mehr als 50% ausgeführt ist und die zweite Verbrennung, das heißt die Verbrennung durch die herkömmliche Verbrennungsmethode, ausgeführt wird. Es wird angemerkt, dass in 8 die Abszisse L dem Durchdrückungsbetrag des Gaspedals 40 zeigt, das heißt die erforderliche Last, und die Ordinate N die Motordrehzahl zeigt. Ferner zeigt X(N) in 8 eine erste Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich II, während Y(N) eine zweite Grenze zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich II zeigt. Die Änderung des Betriebsbereichs von dem ersten Betriebsbereich I zu dem zweiten Betriebsbereich II wird basierend auf der ersten Grenze X(N) beurteilt, während die Änderung des Betriebsbereichs von dem zweiten Betriebsbereich II zu dem ersten Betriebsbereich I basierend auf der zweiten Grenze Y(N) beurteilt wird.
  • Das heißt, wenn der Motor in dem ersten Betriebsbereich I arbeitet und eine erste Verbrennung, das heißt eine Niedrigtemperaturverbrennung, ausgeführt wird, wenn die erforderliche Last L die erste Grenze X(N) überschreitet, die eine Funktion der Motordrehzahl N ist, wird beurteilt, dass der Betriebsbereich zu dem zweiten Betriebsbereich II verschoben ist und zu einer zweiten Verbrennung geschaltet ist. Als nächstes wird, wenn die erforderliche Last L geringer als die zweite Grenze Y(N) wird, die eine Funktion der Motordrehzahl N ist, beurteilt, dass der Betriebsbereich zu dem ersten Betriebsbereich verschoben ist und die zweite Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet ist.
  • Die zwei Grenzen, das heißt die erste Grenze X(N) und die zweite Grenze Y(N) an der Niedriglastseite der ersten Grenze X(N), sind aus den nachstehenden zwei Gründen vorgesehen. Der erste Grund ist, dass auf der Hochlastseite des zweiten Betriebsbereichs II die Verbrennungstemperatur verhältnismäßig hoch ist, und sogar wenn die erforderliche Last L geringer als die erste Grenze X(N) zu diesem Zeitpunkt wird, kann die Niedrigtemperaturverbrennung nicht unmittelbar ausgeführt werden. Das heißt, außer wenn die erforderliche Last L verhältnismäßig niedrig wird, das heißt niedriger als die zweite Grenze Y(N) wird, kann eine Niedrigtemperaturverbrennung nicht unmittelbar gestartet werden. Der zweite Grund ist, eine Hysterese in Bezug auf die Änderung der Betriebsbereiche zwischen dem ersten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich II vorzusehen.
  • Wenn der Motor in dem ersten Betriebsbereich I betrieben wird und eine Niedrigtemperaturverbrennung ausgeführt wird, wird jedoch fast kein Ruß erzeugt, sondern stattdessen werden die unverbrannten Kohlenwasserstoffe von der Verbrennungskammer 5 in der Form einer Rußvorform oder einem Zustand vor dieser ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt können die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, die von der Verbrennungskammer 5 ausgegeben werden, durch den Katalysator 21, der die Oxidationsfunktion hat, oxidiert werden.
  • Als der Katalysator 21 kann ein Oxidationskatalysator, ein Dreiwegekatalysator oder ein NOx-Absorbens verwendet werden. Ein NOx-Absorbens hat die Funktion des Absorbierens des NOx, wenn das durchschnittliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Verbrennungskammer 5 mager ist, und des Abgebens des NOx, wenn das durchschnittliche Luft-Kraftstoffverhältnis in der Verbrennungskammer 5 fett wird.
  • Das NOx-Absorbens besteht beispielsweise aus einem Aluminium als einem Träger und auf dem Träger wird beispielsweise zumindest eins von Kalium K, Natrium Na, Lithium Li, Cäsium Cs und anderen Alkalimetallen, Barium Ba, Calcium Ca und anderen Erdalkalimetallen, Lanthanum La, Yttrium Y und anderen Seltenerden einschließlich Platin Pt oder anderen Edelmetallen getragen.
  • Der Oxidationskatalysator hat natürlich, und ebenso der Drei-Wege-Katalysator und das NOx-Absorbens, eine Oxidationsfunktion, weswegen der Drei-Wege-Katalysator und das NOx-Absorbens als der wie vorstehend erläuterte Katalysator 21 verwendet werden können.
  • 9 zeigt den Ausgang des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 23. Wie in 9 gezeigt ist, ändert sich der Ausgangsstrom I des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 23 in Übereinstimmung mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F. Daher ist es möglich, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus dem Ausgangsstrom I des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 23 zu bestimmen.
  • Nachstehend erfolgt eine Erläuterung eines detaillierten Beispiels der Steuerung des Betriebs in dem ersten Betriebsbereich I und dem zweiten Betriebsbereich II unter Bezugnahme auf 10.
  • 10 zeigt den Öffnungsgrad des Drosselventils 18, den Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25, die EGR-Rate, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Einspritzzeitgebung und die Einspritzmenge in Bezug auf die erforderliche Last L. Wie in 10 gezeigt ist, wird in dem ersten Betriebsbereich I mit der niedrigen erforderlichen Last L der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 fortschreitend von nahe dem vollständig geschlossenen Zustand zu dem halboffenen Zustand erhöht, wenn die erforderliche Last L größer wird, während der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 fortschreitend von nahe dem vollständig geschlossenen Zustand zu dem vollständig geöffneten Zustand erhöht wird, wenn die erforderliche Last L größer wird. Ferner wird in dem Beispiel, das in 10 gezeigt ist, in dem ersten Betriebsbereich I die EGR-Rate auf ungefähr 70% ausgeführt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 15 bis 18 ausgeführt.
  • In anderen Worten wird in dem ersten Betriebsbereich I der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 und der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 gesteuert, so dass die EGR-Rate ungefähr 70% wird und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 15 bis 18 wird. Es wird angemerkt, dass zu diesem Zeitpunkt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Korrigieren des Öffnungsgrades des Drosselventils 18, des Öffnungsgrades des EGR-Steuerventils 25 oder der Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem Ausgangssignal des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 23 auf das magere Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird. Ferner wird in dem ersten Betriebsbereich I der Kraftstoff vor dem oberen Todpunkt des Kompressionshubs TDC eingespritzt. In diesem Fall wird die Einspritzstartzeitgebung θS umso später, je höher die erforderliche Last L ist. Die Einspritzendzeitgebung θE wird ebenso umso später, je später die Einspritzstartzeitgebung θS ist.
  • Wie vorstehend erwähnt ist, wird während einem Leerlaufbetrieb das Drosselventil 18 veranlasst, nahe dem vollständig geschlossenen Zustand zu schließen. Zu diesem Zeitpunkt wird das EGR-Steuerventil 25 ebenso veranlasst, nahe dem vollständig geschlossenen Zustand zu schließen. Wenn das Drosselventil 18 schließt, um nahe dem vollständig geschlossenen Zustand zu schließen, wird der Druck in der Verbrennungskammer 5 bei dem Start der Kompression niedrig, so dass der Kompressionsdruck klein wird. Wenn der Kompressionsdruck klein wird, wird die Höhe der Kompressionsarbeit durch den Kolben 4 klein, so dass die Vibration des Motorkörpers 1 kleiner wird. Das heißt, dass während einem Leerlaufbetrieb das Drosselventil 18 geschlossen werden kann, um in den vollständig geschlossenen Zustand zu schließen, um eine Vibration in dem Motorkörper 1 zu unterdrücken.
  • Wenn der Motor in dem ersten Betriebsbereich I betrieben wird, wird fast kein Ruß oder NOx erzeugt und Kohlenwasserstoffe in der Form einer Rußvorform oder ihrem vorhergehenden Zustand, die in dem Abgas enthalten sind, können durch den Katalysator 21 oxidiert werden.
  • Andererseits wird in dem zweiten Betriebsbereich II die zweite Verbrennung, das heißt die herkömmlich ausgeführte Verbrennung, ausgeführt. In dem zweiten Betriebsbereich II ist das Drosselventil 18 außer in einigen Fällen in dem vollständig geöffneten Zustand gehalten und der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 ist umso kleiner ausgeführt, je größer die erforderliche Last L ist. Daher wird die EGR-Rate umso niedriger, je größer die erforderliche Last L ist, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird umso kleiner, je größer die erforderliche Last L ist. Sogar wenn die erforderliche Last L groß ist, wird jedoch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis als ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgeführt. Ferner wird in der zweiten Verbrennung etwas Ruß und NOx erzeugt, aber die Wärmeeffizienz ist größer als mit einer Niedrigtemperaturverbrennung, und daher wird an der Grenze des ersten Betriebsbereich I und des zweiten Betriebsbereichs II die Einspritzmenge in dem zweiten Betriebsbereich II kleiner als die Einspritzmenge in dem ersten Betriebsbereich. Ferner ist in dem zweiten Betriebsbereich II die Einspritzstartzeitgebung θS nahe dem oberen Todpunkt des Kompressionshubs TDC ausgeführt.
  • Wie vorstehend erläutert ist, ist es, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird, notwendig, die EGR-Rate sofort zu ändern, um über den Bereich der EGR-Rate von ungefähr 40% bis ungefähr 65% zu springen, bei dem eine große Menge an Rauch erzeugt wird, um die Erzeugung einer großen Menge an Rauch zu verhindern. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist jedoch die EGR-Rate ausgeführt, um sich zu ändern, so dass der Öffnungsgrad des Drosselventils, wie in 10 gezeigt ist, geändert wird. Wenn die EGR-Rate ausgeführt ist, um sich durch Ändern des Öffnungsgrades des Drosselventils auf diese Weise zu ändern, ist es jedoch nicht möglich, die EGR-Rate sofort zu veranlassen, sich zu ändern.
  • Das heißt, dass es erstens nicht möglich ist, den Öffnungsgrad des Drosselventils sofort zu ändern. Zweitens ändert sich die Menge des EGR-Gases, das zu dem Ausgleichsbehälter 12 zugeführt wird, ein wenig, während danach der Öffnungsgrad des Drosselventils geändert wird, und hierdurch der Druck in dem Ausgleichsbehälter 12 sich ändert. Daher ist einige Zeit erforderlich, bis die EGR-Rate in der Verbrennungskammer 5 sich ändert, nachdem der Öffnungsgrad des Drosselventils geändert ist. Daher ist es, wie vorstehend erläutert ist, möglich, sofort zu bewirken, die EGR-Rate durch Bewirken der Änderung des Öffnungsgrades des Drosselventils auf die vorstehend genannte Weise zu ändern. Das gleiche gilt für den Fall zu versuchen, zu bewirken, die EGR-Rate durch Veranlassen der Änderung des Öffnungsgrades des EGR-Steuerventils zu ändern.
  • Daher wird in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird, die Kraftstoffeinspritzmenge auf eine minimale Einspritzmenge verringert, die zum Betrieb des Motors für eine Weile erforderlich ist, beispielsweise auf die Einspritzmenge, die für einen Leerlaufbetrieb notwendig ist, und der Elektromotor 32 wird zu dem Zeitpunkt angetrieben, um zu bewirken, dass der Elektromotor 32 ein Ausgangsdrehmoment im Wesentlichen äquivalent zur Höhe der Verringerung des Ausgangsdrehmoments des Motors durch Verringerung der Einspritzmenge generiert.
  • Die Ordinate Tr in 11 zeigt das Ausgangsdrehmoment des Motors, während die Abszisse N die Motordrehzahl zeigt. Die durchgezogenen Linien zeigen die Beziehung zwischen dem Motorausgangsdrehmoment Tr und der Motordrehzahl N mit dem gleichen Durchdrückungsbetrag des Gaspedals 50. Ferner zeigt die durchgezogene Linie A in 11 den Fall, wenn der Durchdrückungsbetrag des Gaspedals 50 null ist, während die durchgezogene Linie B den Fall zeigt, wenn der Durchdrückungsbetrag des Gaspedals 50 maximal ist. Der Durchdrückungsbetrag des Gaspedals 50 steigt von der durchgezogenen Linie A zu der durchgezogenen Linie B.
  • In 11 zeigt die gestrichelte Linie C das Ausgangsdrehmoment des Motors, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Einspritzmenge ausgeführt ist, die für einen Leerlaufbetrieb erforderlich ist. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt ist, um auf die Einspritzmenge, die für den Leerlaufbetrieb erforderlich ist, verringert zu werden, sogar wenn die EGR-Rate von 40% bis 60% beträgt, wird die Menge an erzeugtem Ruß verhältnismäßig klein. Daher wird, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge vorübergehend ausgeführt ist, um auf eine Einspritzmenge verringert zu sein, die für einen Leerlaufbetrieb erforderlich ist, die Menge an erzeugtem Ruß verhältnismäßig klein.
  • Andererseits wird die zweite Verbrennung an dem Punkt D von 11 ausgeführt. In diesem Zustand wird das Ausgangsdrehmoment Tr des Motors ausgeführt, um um ΔTr in 11 verringert zu sein. Zu diesem Zeitpunkt wird in dem ersten Ausführungsbeispiel der Elektromotor 32 angetrieben, um das Ausgangsdrehmoment ΔTr zu generieren, wodurch das generierte Ausgangsdrehmoment an der Ausgangswelle 31 sich nicht ändert.
  • 12 zeigt den Fall, wenn der Motorbetriebszustand von dem ersten Betriebsbereich I in den zweiten Betriebsbereich II schaltet. Wenn der Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 die erste Grenze X(N) zum Zeitpunkt t0 von 12 überschreitet, wird ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf einen Soll-Öffnungsgrad, der für den zweiten Betriebsbereich II vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt die Einspritzmenge auf die Einspritzmenge verringert, die für einen Leerlaufbetrieb erforderlich ist, der Elektromotor 32 wird angetrieben, um ein Ausgangsdrehmoment im Wesentlichen gleich dem Betrag der Verringerung des Motorausgangsdrehmoments zu generieren, und die Kraftstoffeinspritzzeitgebung wird früher ausgeführt.
  • Wenn ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf einen Soll-Öffnungsgrad, der für den zweiten Betriebsbereich II vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben wird, wird der Öffnungsgrad des Drosselventils erhöht und die EGR-Rate wird bewirkt, von ungefähr 70% auf ungefähr 40% verringert zu werden. Während dieser Zeit beträgt die EGR-Rate vorrübergehend zwischen 40% bis 60%, aber zu dieser Zeit ist die Kraftstoffeinspritzmenge klein, so dass die Menge an generiertem Ruß verhältnismäßig klein ist.
  • Wenn eine bestimmte Zeit Δt von dem Zeitpunkt t0 verstreicht, wird die EGR-Rate auf die Soll-EGR-Rate bei dem zweiten Betriebsbereich II ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung auf die Soll-Einspritzmenge bzw. die Soll-Einspritzzeitgebung in dem zweiten Betriebsbereich II ausgeführt und die Zufuhr von Energie zum Antreiben des Elektromotors 32 wird gestoppt.
  • 13 zeigt den Fall, wenn der Motorbetriebszustand von dem zweiten Betriebsbereich II zu dem ersten Betriebsbereich I geschaltet wird. Wenn angenommen wird, dass der Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 kleiner als die zweite Grenze Y(N) zum Zeitpunkt t0 von 13 wird, wird ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf den Soll-Öffnungs-Grad, der für den ersten Betriebsbereich vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt die Einspritzmenge auf die Einspritzmenge verringert, die für einen Leerlaufbetrieb erforderlich ist, der Elektromotor 32 wird angetrieben, um ein Ausgangsdrehmoment im Wesentlichen gleich der Höhe der Verringerung des Motorausgangsdrehmoments zu generieren, und die Kraftstoffeinspritzzeitgebung wird früher ausgeführt.
  • Wenn ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf einen Soll-Öffnungsgrad, der für den ersten Betriebsbereich I vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben wird, wird der Öffnungsgrad des Drosselventils verringert, und die EGR-Rate wird ausgeführt, um von unter 40% auf ungefähr 70% erhöht zu werden. Während dieser Zeit beträgt die EGR-Rate vorübergehend zwischen 40% bis 70%, aber die Kraftstoffeinspritzmenge zu diesem Zeitpunkt ist klein, so dass die Menge an erzeugtem Ruß verhältnismäßig klein wird.
  • Wenn eine bestimmte Zeit Δt von dem Zeitpunkt t0 abläuft, wird die EGR-Rate auf die Soll-EGR-Rate bei dem ersten Betriebsbereich I ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Einsritzmenge und die Einspritzzeitgebung auf die Soll-Einspritzmenge bzw. die Soll-Einspritzzeitgebung in dem ersten Betriebsbereich I ausgeführt und die Zufuhr von Energie zum Antreiben des Elektromotors 32 wird gestoppt.
  • 14 und 15 zeigen eine Routine für die Steuerung des Betriebs zum Ausführen des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Bezugnehmend auf 14 und 15 wird bei einem ersten Schritt 100 beurteilt, ob ein Merker I, der zeigt, dass der Motor in dem ersten Betriebsbereich I läuft, gesetzt worden ist oder nicht. Wenn der Merker I gesetzt worden ist, das heißt, wenn der Motor in dem ersten Betriebsbereich I läuft, schreitet die Routine zu Schritt 101, wo beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt (13), seit der Merker I gesetzt worden ist, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, schreitet die Routine zu Schritt 102, wobei beurteilt wird, ob die erforderliche Last L größer als die erste Grenze X(N), die in 8 gezeigt ist, geworden ist oder nicht.
  • Wenn L ≤ X(N) ist, schreitet die Routine zu Schritt 110, bei dem die Einspritzmenge, die Einspritzstartzeitgebung θS und eine Einspritzabschlusszeitgebung θE entsprechend der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt sind, gefunden werden und Kraftstoff wird basierend auf diesen eingespritzt. Als nächstes wird bei Schritt 111 der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 auf einen Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L gesteuert, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist. Als nächstes wird bei Schritt 112 der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 auf einen Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L gesteuert, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist. Daher wird zu diesem Zeitpunkt die erste Verbrennung ausgeführt.
  • Andererseits schreitet, wenn bei Schritt 102 beurteilt ist, dass L > X(N) ist, die Routine zu Schritt 103, bei dem der Merker I zurückgesetzt wird. Als nächstes wird bei Schritt 104 das gegenwärtige Motorausgangsdrehmoment Tr aus der Beziehung, die in 11 gezeigt ist, basierend auf dem Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 und der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 105 der Betrag der Verringerung ΔTr des Motorausgangsdrehmoments, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Einspritzmenge zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs verringert ist, als das Ausgangsdrehmoment Tm ausgeführt, das durch den Elektromotor 32 zu generieren ist.
  • Als nächstes wird bei Schritt 106 der gegenwärtige Stromwert Im des Drei-Phasen-Wechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 für den Elektromotor 32 zuzuführen ist, um das Ausgangsdrehmoment Tm zu generieren, berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 107 die Frequenz fm des Drei-Phasen-Wechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 zuzuführen ist, basierend auf der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 108 ein Drei-Phasen-Wechselstrom mit einem Stromwert Im und einer Frequenz fm zu dem Elektromotor zugeführt, wodurch der Elektromotor 32 angetrieben wird. Als nächstes wird bei Schritt 109 die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Einspritzmenge zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs ausgeführt und die Einspritzzeitgebung wird vorgerückt.
  • Als nächstes wird bei Schritt 123 der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt ist, gesteuert. Das heißt, dass das Drosselventil 18 veranlasst wird, zu öffnen. Als nächstes wird bei Schritt 124 der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt ist, gesteuert.
  • Wenn der Merker I zurückgesetzt ist, schreitet die Routine von Schritt 100 zu Schritt 113, bei dem beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt (12), seit der Merker I zurückgesetzt worden ist, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt nicht abgelaufen ist, seit der Merker I zurückgesetzt wurde, schreitet die Routine zu Schritt 104. Daher ist zu verstehen, wenn der Merker I zurückgesetzt ist, dass der Elektromotor 32 für die bestimmte Zeit Δt angetrieben wird und die Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt ist, so dass sie für den Zeitraum verringert ist.
  • Andererseits schreitet, wenn die bestimmte Zeit Δt abgelaufen ist, seit der Merker I zurückgesetzt wurde, die Routine zu Schritt 114, bei dem beurteilt wird, ob die erforderliche Last L kleiner als die zweite Grenze Y(N), die in 8 gezeigt ist, geworden ist. Wenn L ≥ Y(N) ist, springt die Routine zu Schritt 122, bei dem die Einspritzmenge, die Einspritzstartzeitgebung θS und die Einspritzabschlusszeitgebung θE entsprechend der erforderlichen Last L, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt sind, gefunden werden, und Kraftstoff wird basierend auf diesen eingespritzt. Als nächstes schreitet die Routine zu Schritt 123. Folglich wird zu diesem Zeitpunkt die zweite Verbrennung ausgeführt.
  • Als nächstes schreitet, wenn bei Schritt 114 beurteilt ist, dass L < Y(N) ist, die Routine zu Schritt 115, wo der Merker I gesetzt wird. Als nächstes wird bei Schritt 116 das gegenwärtige Motorausgangsdrehmoment Tr aus der Beziehung, die in 11 gezeigt ist, basierend auf dem Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 und der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird der Betrag der Verringerung ΔTr des Motorausgangsdrehmoments bei Schritt 117, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Einspritzmenge zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs verringert wird, auf das Ausgangsdrehmoment Tm ausgeführt, das durch den Elektromotor 32 zu generieren ist.
  • Als nächstes wird bei Schritt 118 der Stromwert Im des Drei-Phasen-Wechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 für den Elektromotor 32 zuzuführen ist, um das Ausgangsdrehmoment Tm zu generieren, berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 119 die Frequenz fm des Drei-Phasen-Wechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 zuzuführen ist, basierend auf der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 120 ein Drei-Phasen-Wechselstrom mit einem Stromwert Im und einer Frequenz fm zu dem Elektromotor 32 zugeführt, wodurch der Elektromotor 32 angetrieben wird. Als nächstes wird bei Schritt 121 die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Einspritzmenge zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs ausgeführt und die Einspritzzeitgebung wird vorgerückt.
  • Als nächstes wird bei Schritt 111 der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, gesteuert. Das heißt, dass das Drosselventil 18 veranlasst wird, in die Schließrichtung zurückzukehren. Als nächstes wird bei Schritt 112 der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, gesteuert.
  • Wenn der Merker I gesetzt ist, wie vorstehend erläutert ist, schreitet die Routine von Schritt 100 zu Schritt 101, wo beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt (13), seit der Merker I gesetzt wurde, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt nicht abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, schreitet die Routine zu Schritt 116. Daher ist zu verstehen, dass, wenn der Merker I gesetzt ist, der Elektromotor 32 für die bestimmte Zeit Δt angetrieben wird und die Kraftstoffeinspritzmenge ausgeführt ist, so dass sie für diesen Zeitraum verringert ist.
  • Andererseits schreitet die Routine zu Schritt 102, wenn die bestimmte Zeit Δt abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, während, wenn L ≤ X(N) ist, die Routine zu Schritt 110 fortschreitet, bei dem die erste Verbrennung ausgeführt wird.
  • 16 bis 19 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel.
  • 16 zeigt den Fall, bei dem der Motorbetriebszustand von dem ersten Betriebsbereich I zu dem zweiten Betriebsbereich II geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die gleiche Betriebssteuerung wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, das in 12 gezeigt ist, ausgeführt. Das heißt, dass, wenn der Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 die erste Grenze X(N) zum Zeitpunkt t0 von 16 überschreitet, ein elektrisches Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf den Soll-Öffnungsgrad, der für den zweiten Betriebsbereich II vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben wird. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt die Einspritzmenge auf die Einspritzmenge verringert, die für den Leerlaufbetrieb erforderlich ist, der Elektromotor 32 wird angetrieben, um ein dem Betrag der Verringerung des Motorausgangsdrehmoments im Wesentlichen äquivalentes Ausgangsdrehmoment zu erzeugen, und die Kraftstoffeinspritzzeitgebung wird vorgerückt.
  • Wenn ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf einen Soll-Öffnungsgrad, der für den zweiten Betriebsbereich II vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben wird, steigt der Öffnungsgrad des Drosselventils und die EGR-Rate wird veranlasst, von ungefähr 70% auf ungefähr 40% verringert zu werden. Während dieser Zeit beträgt die EGR-Rate vorübergehend zwischen 40% und 60%, aber zu diesem Zeitpunkt ist die Kraftstoffeinspritzmenge klein, so dass die Menge an erzeugtem Ruß verhältnismäßig klein ist.
  • Wenn eine bestimmte Zeit Δt von dem Zeitpunkt t0 abgelaufen ist, wird bei dem zweiten Betriebsbereich II die EGR-Rate auf die Soll-EGR-Rate ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung auf die Solleinspritzmenge bzw. die Soll-Einspritzzeitgebung in dem zweiten Betriebsbereich II ausgeführt und die Zufuhr von Energie zum Antreiben des Elektromotors 32 wird gestoppt.
  • Andererseits zeigt 17 den Fall, wenn der Motorbetriebszustand von dem zweiten Betriebsbereich II in den ersten Betriebsbereich I geschaltet wird. Wenn angenommen wird, dass der Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 kleiner als die zweite Grenze Y(N) zum Zeitpunkt t0 von 17 wird, wird ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf den Soll-Öffnungsgrad, der für den ersten Betriebsbereich vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben und ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des EGR-Steuerventils auf einen Soll-Öffnungsgrad zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs in dem ersten Betriebsbereich I wird zu dem EGR-Steuerventil 25 ausgegeben. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt die Einspritzmenge auf die Einspritzmenge verringert, die für einen Leerlaufbetrieb erforderlich ist, der Elektromotor 32 wird angetrieben, um ein dem Betrag der Verringerung des Motorausgangsdrehmoments im Wesentlichen gleiches Ausgangsdrehmoment zu generieren, und die Kraftstoffeinspritzzeitgebung wird früher ausgeführt.
  • Wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils und der Öffnungsgrad des EGR-Ventils ausgeführt sind, um auf dem Soll-Öffnungsgrad zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs verringert zu sein, wird der Druck in der Verbrennungskammer 5 am Ende des Kompressionshubs geringer, so dass die Gastemperatur in der Verbrennungskammer 5 ebenso weniger wird, und daher wird die erste Verbrennung, das heißt die Niedrigtemperaturverbrennung, unmittelbar gestartet. Als nächstes werden der Öffnungsgrad des Drosselventils und der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils ausgeführt, um auf den Soll-Öffnungsgrad in dem ersten Betriebsbereich I erhöht zu werden. Als nächstes werden, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils und der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils der Soll-Öffnungsgrad in dem ersten Betriebsbereich I wird, das heißt, wenn die bestimmte Zeit Δt' seit der Zeit t0 abgelaufen ist, die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung auf die Solleinspritzmenge und die Solleinspritzzeitgebung in dem ersten Betriebsbereich I ausgeführt und die Energiezufuhr zum Antreiben des Elektromotors 32 wird gestoppt.
  • 18 und 19 zeigen eine Routine für die Steuerung des Betriebs zum Ausführen des zweiten Ausführungsbeispiels.
  • Bezugnehmend auf 18 und 19 wird als erstes bei Schritt 200 beurteilt, ob ein Merker I, der zeigt, dass der Motor in dem ersten Betriebsbereich I läuft, gesetzt worden ist oder nicht. Wenn der Merker I gesetzt worden ist, das heißt, wenn der Motor in dem ersten Betriebsbereich I läuft, schreitet die Routine zu Schritt 201, bei dem beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt' (17), seit der Merker I gesetzt worden ist, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt' abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt worden ist, schreitet die Routine zu Schritt 202, wobei beurteilt wird, ob die erforderliche Last L größer als die erste Grenze X(N), die in 8 gezeigt ist, geworden ist oder nicht.
  • Wenn L ≤ X(N) ist, schreitet die Routine zu Schritt 210, bei dem die Einspritzmenge, die Einspritzstartzeitgebung θS, und die Einspritzabschlusszeitgebung θE entsprechend der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, gefunden werden und Kraftstoff wird basierend auf diesen eingespritzt. Als nächstes wird bei Schritt 211 der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 auf einen Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, gesteuert. Als nächstes wird bei Schritt 212 der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 auf einen Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L gesteuert, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist. Daher wird zu diesem Zeitpunkt die erste Verbrennung ausgeführt.
  • Andererseits schreitet die Routine, wenn bei Schritt 202 beurteilt ist, dass L > X(N) ist, die Routine zu Schritt 203, wo der Merker I zurückgesetzt wird. Als nächstes wird bei Schritt 204 das gegenwärtige Motorausgangsdrehmoment aus der Beziehung, die in 11 gezeigt ist, basierend auf dem Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 und der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 205 der Betrag der Verringerung ΔTr des Motorausgangsdrehmoments, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Einspritzmenge zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs verringert ist, auf das Ausgangsdrehmoment Tm ausgeführt, das durch den Elektromotor 32 zu generieren ist.
  • Als nächstes wird bei Schritt 206 der Stromwert Im des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 für den Elektromotor 32 zugeführt wird, um das Ausgangsdrehmoment Tm zu generieren, berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 207 die Frequenz fm des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Motor 32 zuzuführen ist, basierend auf der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 208 ein Dreiphasenwechselstrom mit einem Stromwert Im und einer Frequenz fm zu dem Elektromotor 32 zugeführt, wodurch der Elektromotor 32 angetrieben wird. Als nächstes wird bei Schritt 209 die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Kraftstoffeinspritzmenge zum Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs ausgeführt und die Einspritzzeitgebung wird vorgerückt.
  • Als nächstes wird bei Schritt 225 der Öffnungsgrad des Steuerventils 18 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L gesteuert, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt ist. Das heißt, dass das Drosselventil 18 veranlasst wird, zu öffnen. Als nächstes wird bei Schritt 226 der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt ist, gesteuert.
  • Wenn der Merker I zurückgesetzt ist, schreitet die Routine von Schritt 200 zu Schritt 213, bei dem beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt (16), seit der Merker I gesetzt wurde, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt nicht abgelaufen, seit der Merker I zurückgesetzt wurde, schreitet die Routine zu Schritt 204 fort. Daher ist zu verstehen, wenn der Merker I zurückgesetzt ist, dass der Elektromotor 32 für die bestimmte Zeit Δt angetrieben wird und die Kraftstoffeinspritzmenge wird ausgeführt, so dass sie für diesen Zeitraum verringert ist.
  • Andererseits schreitet, wenn die bestimmte Zeit Δt abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, die Routine zu Schritt 214, bei dem beurteilt wird, ob die erforderliche Last L kleiner als die zweite Grenze Y(N) wird, die in 8 gezeigt ist. Wenn L ≥ Y(N) ist, springt die Routine zu Schritt 224, bei dem die Einspritzmenge, die Einspritzstartzeitgebung θS und die Einspritzabschlusszeitgebung θE entsprechend der erforderlichen Last L, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt sind, gefunden werden und Kraftstoff wird basierend auf diesen eingespritzt. Als nächstes schreitet die Routine zu Schritt 225. Folglich wird zu diesem Zeitpunkt die zweite Verbrennung ausgeführt.
  • Als nächstes schreitet, wenn bei Schritt 214 beurteilt ist, dass L < Y(N) ist, die Routine zu Schritt 215, bei dem der Merker I zurückgesetzt wird. Als nächstes wird bei Schritt 216 das gegenwärtige Motorausgangsdrehmoment Tr aus der Beziehung, die in 11 gezeigt ist, basierend auf dem Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 und der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 217 der Betrag der Verringerung ΔTr des Motorausgangsdrehmoments, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Einspritzmenge zum Zeitpunkt des Leerlaufs verringert wird, auf das Ausgangsdrehmoment Tm ausgeführt, das durch den Elektromotor 32 zu generieren ist.
  • Als nächstes wird bei Schritt 218 der Stromwert Im des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 für den Elektromotor 32 zugeführt wird, um das Ausgangsdrehmoment Tm zu generieren, berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 219 die Frequenz fm des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 zuzuführen ist, basierend auf der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 220 ein Dreiphasenwechselstrom mit einem Stromwert Im und einer Frequenz fm zu dem Elektromotor 32 zugeführt, wodurch der Elektromotor 32 angetrieben wird. Als nächstes wird bei Schritt 221 die Kraftstoffeinspritzmenge auf die Einspritzmenge zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs ausgeführt und die Einspritzzeitgebung wird vorgerückt.
  • Als nächstes wird bei Schritt 222, wie in 17 gezeigt ist, das Drosselventil 18 bewirkt, einmal auf den Öffnungsgrad zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs zu schließen, wird dann bewirkt, auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, zu öffnen. Als nächstes wird bei Schritt 223, wie in 17 gezeigt wird, das EGR-Steuerventil 25 ausgeführt, einmal auf den Öffnungsgrad zum Zeitpunkt des Leerlaufbetriebs zu schließen, und wird dann veranlasst, auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, zu öffnen.
  • Wenn der Merker I gesetzt ist, wie vorstehend erläutert ist, schreitet die Routine von Schritt 200 zu Schritt 201, bei dem beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt' (17), seit der Merker I gesetzt wurde, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt' nicht abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, schreitet die Routine zu Schritt 216. Daher ist zu verstehen, wenn der Merker I gesetzt ist, dass der Elektromotor 32 für die bestimmte Zeit Δt angetrieben wird und die Kraftstoffeinspritzmenge wird ausgeführt, um für den Zeitraum verringert zu sein.
  • Andererseits schreitet, wenn die bestimmte Zeit Δt' abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, die Routine zu Schritt 202, während, wenn L ≤ X(N) ist, die Routine zu Schritt 210 schreitet, bei dem die erste Verbrennung ausgeführt wird.
  • 20 bis 23 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Bezugnehmend auf 20, die einen Fall zeigt, wenn der Motorbetriebszustand von dem ersten Betriebszustand I in den zweiten Betriebszustand II geschaltet ist, wenn angenommen ist, dass der Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 die erste Grenze X(N) zum Zeitpunkt t0 überschreitet, wird ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf den Soll-Öffnungsgrad, der für den zweiten Betriebsbereich II vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt die Kraftstoffeinspritzung gestoppt und der Elektromotor 32 angetrieben, um ein Ausgangsdrehmoment im Wesentlichen gleich dem Betrag der Verringerung des Motorausgangsdrehmoments zu generieren.
  • Wenn ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf einen Soll-Öffnungsgrad, der für den zweiten Betriebsbereich II vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben wird, wird der Öffnungsgrad des Drosselventils erhöht und die EGR-Rate wird veranlasst, von ungefähr 70% auf unter 40% verringert zu werden. Während dieser Zeit beträgt die EGR-Rate vorübergehend zwischen 40% und 60%, aber da die Kraftstoffeinspritzung zu diesem Zeitpunkt gestoppt ist, wird kein Ruß erzeugt.
  • Wenn eine bestimmte Zeit Δt von dem Zeitpunkt t0 abläuft, wird die EGR-Rate auf die Soll-EGR-Rate in dem zweiten Betriebsbereich II ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Einspritzmengen und die Einspritzzeitgebung auf die Solleinspritzmenge beziehungsweise auf die Solleinspritzzeitgebung in dem zweiten Betriebsbereich II ausgeführt und die Energiezufuhr zum Antreiben des Elektromotors 32 wird gestoppt.
  • 21 zeigt den Fall, in dem der Motorbetriebszustand von dem zweiten Betriebsbereich II in den ersten Betriebsbereich I geschaltet wird. Wenn angenommen wird, dass der Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 kleiner als die zweite Grenze Y(N) zum Zeitpunkt t0 in 21 wird, wird ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf den Soll-Öffnungsgrad, der für den ersten Betriebsbereich vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben. Ferner wird zu diesem Zeitpunkt die Kraftstoffeinspritzung gestoppt und der Elektromotor 32 wird angetrieben, um ein dem Betrag der Verringerung des Motorausgangsdrehmoments im Wesentlichen gleiches Ausgangsdrehmoment zu generieren.
  • Wenn ein Signal zum Ausführen des Öffnungsgrades des Drosselventils auf einen Soll-Öffnungsgrad, der für den ersten Betriebsbereich I vorgegeben ist, zu dem Elektromotor 17 ausgegeben wird, wird der Öffnungsgrad des Drosselventils verringert und die EGR-Rate wird veranlasst, von unter 40% auf ungefähr 70% erhöht zu werden. Während dieser Zeit beträgt die EGR-Rate vorübergehend zwischen 40% und 60%, aber die Kraftstoffeinspritzung ist zu diesem Zeitpunkt gestoppt, so dass kein Ruß erzeugt wird.
  • Wenn eine bestimmte Zahl Δt von dem Zeitpunkt t0 abläuft, wird die EGR-Rate auf die Soll-EGR-Rate des ersten Betriebsbereichs I ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Einspritzmenge und die Einspritzzeitgebung auf die Solleinspritzmenge beziehungsweise die Solleinspritzzeitgebung in dem ersten Betriebsbereich I ausgeführt und die Energiezufuhr zum Antreiben des Elektromotors 32 wird gestoppt.
  • 22 und 23 zeigen eine Routine für die Steuerung des Betriebs zum Ausführen des dritten Ausführungsbeispiels.
  • Bezugnehmend auf 22 und 23 wird als erstes bei Schritt 300 beurteilt, ob ein Merker I, der zeigt, dass der Motor in dem ersten Betriebsbereich I läuft, gesetzt worden ist oder nicht. Wenn der Merker I gesetzt worden ist, das heißt, wenn der Motor in dem ersten Betriebsbereich I läuft, schreitet die Routine zu Schritt 301, wo beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt (21), seit der Merker I gesetzt wurde, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, schreitet die Routine zu Schritt 302, wo beurteilt wird, ob die erforderliche Last L größer als die erste Grenze X(N), die in 8 gezeigt ist, geworden ist oder nicht.
  • Wenn L ≤ X(N) ist, schreitet die Routine zu Schritt 310, wo die Einspritzmenge, die Einspritzstartzeitgebung θS und die Einspritzabschlusszeitgebung θE entsprechend der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt sind, gefunden werden, und Kraftstoff wird basierend auf diesen eingespritzt. Als nächstes wird bei Schritt 311 der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 auf einen Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I in 10 gezeigt ist, gesteuert. Als nächstes wird bei Schritt 312 der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 auf einen Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, gesteuert. Daher wird zu diesem Zeitpunkt die erste Verbrennung ausgeführt.
  • Andererseits schreitet, wenn bei Schritt 302 beurteilt ist, dass L > X(N) ist, die Routine zu Schritt 303, wo der Merker I zurückgesetzt wird. Als nächstes wird bei Schritt 304 das gegenwärtige Motorausgangsdrehmoment Tr aus der Beziehung, die in 11 gezeigt ist, basierend auf dem Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 und der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 305 das Motorausgangsdrehmoment Tr auf das Ausgangsdrehmoment Tm ausgeführt, das durch den Elektromotor 32 zu generieren ist.
  • Als nächstes wird bei Schritt 306 der Stromwert Im des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 für den Elektromotor 32 zuzuführen ist, um das Ausgangsdrehmoment Tm zu generieren, berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 307 die Frequenz fm des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 zuzuführen ist, basierend auf der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 308 ein Dreiphasenwechselstrom mit einem Stromwert Im und eine Frequenz fm zu dem Elektromotor 32 zugeführt, wodurch der Elektromotor 32 angetrieben wird. Als nächstes wird bei Schritt 309 ein Prozess zum Stoppen der Kraftstoffeinspritzung ausgeführt.
  • Als nächstes wird bei Schritt 323 der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt ist, gesteuert. Das heißt, dass das Drosselventil 18 veranlasst wird, zu öffnen. Als nächstes wird bei Schritt 324 der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt ist, gesteuert.
  • Wenn der Merker I zurückgesetzt ist, schreitet die Routine von Schritt 300 zu Schritt 313, wo beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt (20), seit der Merker I zurückgesetzt wurde, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt nicht abgelaufen ist, seit der Merker I zurückgesetzt wurde, schreitet die Routine zu Schritt 304. Daher ist zu verstehen, wenn der Merker I zurückgesetzt ist, dass der Elektromotor 32 für die bestimmte Zeit Δt angetrieben wird und die Kraftstoffeinspritzung für diesen Zeitraum gestoppt ist.
  • Andererseits schreitet, wenn die bestimmte Zeit Δt abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, die Routine zu Schritt 314, wo beurteilt wird, ob die erforderliche Last L kleiner als die zweite Grenze Y(N), die in 8 gezeigt ist, geworden ist. Wenn L ≥ Y(N) ist, springt die Routine zu Schritt 322, wo die Einspritzmenge, die Einspritzstartzeitgebung θS und die Einspritzabschlusszeitgebung θE entsprechend der erforderlichen Last L, die in dem zweiten Betriebsbereich II von 10 gezeigt sind, gefunden werden, und Kraftstoff wird basierend auf diesen eingespritzt. Als nächstes schreitet die Routine zu Schritt 223. Folglich wird zu diesem Zeitpunkt die zweite Verbrennung ausgeführt.
  • Als nächstes schreitet, wenn bei Schritt 314 beurteilt ist, dass L < Y(N) ist, die Routine zu Schritt 315, wo der Merker I gesetzt wird. Als nächstes wird bei Schritt 316 das gegenwärtige Motorausgangsdrehmoment Tr aus der Beziehung, die in 11 gezeigt ist, basierend auf dem Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 und der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 317 das Motorausgangsdrehmoment Tr auf das Ausgangsdrehmoment Tm ausgeführt, das durch den Elektromotor 32 zu generieren ist.
  • Als nächstes wird bei Schritt 318 der Stromwert Im des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 für den Elektromotor 32 zurückzuführen ist, um das Ausgangsdrehmoment Tm zu generieren, berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 319 die Frequenz fm des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 zuzuführen ist, basierend auf der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 320 ein Dreiphasenwechselstrom mit einem Stromwert Im und einer Frequenz fm zu dem Elektromotor 32 zugeführt, wodurch der Elektromotor 32 angetrieben wird. Als nächstes wird bei Schritt 321 ein Prozess ausgeführt, um die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen.
  • Als nächstes wird bei Schritt 311 der Öffnungsgrad des Drosselventils 18 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, gesteuert. Das heißt, dass das Drosselventil 18 veranlasst wird, in die Schließrichtung zurückzukehren. Als nächstes wird bei Schritt 212 der Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils 25 auf den Öffnungsgrad in Übereinstimmung mit der erforderlichen Last L, die in dem ersten Betriebsbereich I von 10 gezeigt ist, gesteuert.
  • Wenn der Merker I gesetzt ist, wie vorstehend erläutert ist, schreitet die Routine von Schritt 300 zu Schritt 301, wo beurteilt wird, ob eine bestimmte Zeit Δt (21), seit der Merker I gesetzt wurde, abgelaufen ist oder nicht. Wenn die bestimmte Zeit Δt abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, schreitet die Routine zu Schritt 316. Daher ist zu verstehen, dass, wenn der Merker I gesetzt ist, der Elektromotor 32 für die bestimmte Zeit Δt angetrieben wird und die Kraftstoffeinspritzung für diesen Zeitraum gestoppt ist.
  • Andererseits schreitet, wenn die bestimmte Zeit Δt abgelaufen ist, seit der Merker I gesetzt wurde, die Routine zu Schritt 302, während, wenn L ≤ X(N) ist, die Routine zu Schritt 310 schreitet, wo die erste Verbrennung ausgeführt wird.
  • Als nächstes erfolgt eine Erläuterung der Steuerung des Betriebs zum Zeitpunkt eines Beschleunigungsbetriebs und eines Verzögerungsbetriebs. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Elektromotor 32 zum Zeitpunkt eines Beschleunigungsbetriebs angetrieben, um einen außergewöhnlichen Beschleunigungsbetrieb sogar während einem Beschleunigungsbetrieb in dem Betriebsbereich zu erhalten, in dem der Abgasturbolader 14 nicht arbeitet. Andererseits wird während einem Verzögerungsbetrieb der Elektromotor 32 veranlasst, als ein Generator zu arbeiten, und die generierte Energie wird zurückgewonnen.
  • 24 zeigt eine Prozessroutine zum Zeitpunkt einer Beschleunigung und einer Verzögerung. Diese Routine wird mit Unterbrechung bei vorgegebenen Intervallen ausgeführt.
  • Bezugnehmend auf 24 wird zuerst bei Schritt 400 beispielsweise aus dem Änderungsbetrag ΔL (> 0) des Durchdrückungsbetrags L des Gaspedals 50 beurteilt, ob der Motor beschleunigt. Wenn der Motor beschleunigt, schreitet die Routine zu Schritt 401, wo das Ausgangsdrehmoment Tm, das durch den Elektromotor 32 zu generieren ist, berechnet wird. Das Ausgangsdrehmoment Tm wird größer je größer der Änderungsbetrag ΔL des Durchdrückungsbetrags L des Gaspedals 50 wird, wie in 25 gezeigt ist. Als nächstes wird bei Schritt 402 der Stromwert Im des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 für den Elektromotor 32 zuzuführen ist, um das Ausgangsdrehmoment Tm zu generieren, berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 403 die Frequenz fm des Dreiphasenwechselstroms, der zu dem Elektromotor 32 zuzuführen ist, basierend auf der Motordrehzahl N berechnet. Als nächstes wird bei Schritt 404 der Dreiphasenwechselstrom mit dem Stromwert Im und der Frequenz fm zu dem Elektromotor 32 zugeführt, wodurch der Elektromotor 32 angetrieben wird. Auf diese Weise wird zum Zeitpunkt eines Beschleunigungsbetriebs das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors über das Ausgangsdrehmoment des Motors übergelagert.
  • Als nächstes wird bei Schritt 405 zum Beispiel aus dem Durchdrückungsbetrag L des Gaspedals 50 und der Motordrehzahl N beurteilt, ob der Motor verzögert. Wenn der Motor verzögert, schreitet die Routine zu Schritt 406, wo der Elektromotor 32 veranlasst wird, als Generator zu arbeiten, und die Energie, die zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, wird verwendet, um die Batterie 36 zu laden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend erwähnt ist, ist es möglich, die Erzeugung von Ruß zu unterdrücken, wenn von der erste Verbrennung in die zweite Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung in die erste Verbrennung geschaltet wird.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben ist, die zum Zwecke der Veranschaulichung ausgewählt sind, sollte es offensichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen hierzu durch den Fachmann ausgeführt werden könnten, ohne von dem grundlegenden Konzept und dem Umfang der Erfindung, wie durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
  • In einem Motor mit Verdichtungszündung werden eine erste Verbrennung, bei der die Menge an rezirkuliertem Abgas, die zu der Verbrennungskammer zugeführt wird, größer als die Menge an rezirkuliertem Abgas ist, bei der die Menge der Erzeugung an Ruß einen Höhepunkt erreicht und fast kein Ruß erzeugt wird, und eine zweite Verbrennung, bei der die Menge an rezirkuliertem Abgas, das zu der Verbrennungskammer zugeführt wird, kleiner als die Menge an rezirkuliertem Abgas ist, bei der die Menge der Erzeugung von Ruß einen Höhepunkt erreicht, wahlweise geschaltet. Wenn die erste Verbrennung zu der zweiten Verbrennung geschaltet wird oder die zweite Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird, wird die Kraftstoffeinspritzmenge verringert und die Höhe der Verringerung des Ausgangsdrehmoments des Motors wird durch das Ausgangsdrehmoment eines Elektromotors kompensiert.

Claims (18)

  1. Motor mit Verdichtungszündung, in dem eine Rußproduktionsmenge fortschreitend steigt und dann einen Höhepunkt erreicht, wenn eine Inertgasmenge in einer Verbrennungskammer steigt, und in dem eine weitere Steigerung der Inertgasmenge in der Verbrennungskammer darin resultiert, dass eine Temperatur des Kraftstoffes und des umgebenden Gases zur Zeit der Verbrennung in der Verbrennungskammer niedriger als eine Temperatur zur Rußerzeugung wird und daher fast kein Ruß mehr erzeugt wird, wobei der Motor: eine Schalteinrichtung zum wahlweise Schalten zwischen einer ersten Verbrennung, bei der die Inertgasmenge in der Verbrennungskammer größer als die Inertgasmenge ist, bei der die Menge der Rußerzeugung einen Höhepunkt erreicht und fast kein Ruß erzeugt wird, und einer zweiten Verbrennung, bei der die Inertgasmenge in der Verbrennungskammer kleiner als die Inertgasmenge ist, bei der die Menge der Rußerzeugung einen Höhepunkt erreicht; und eine Antriebskraftgenerierungseinrichtung zum Generieren einer Antriebskraft getrennt von einer Antriebskraft des Motors hat, wobei die Kraftstoffmenge, die zu dem Motor zugeführt wird, verringert gemacht wird und eine Antriebskraft von der Antriebskraftgenerierungseinrichtung generiert wird, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung durch die Schalteinrichtung geschaltet wird.
  2. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei die Antriebskraftgenerierungseinrichtung einen Elektromotor hat.
  3. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei die Antriebskraftgenerierungseinrichtung ein Ausgangsdrehmoment generiert, das im Wesentlichen gleich einem Umfang einer Verringerung eines Ausgangsdrehmoments des Motors durch eine Verringerung der zugeführten Kraftstoffmenge ist, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  4. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 3, wobei ein Ausgangsdrehmoment des Motors, das aus einem Betriebszustand des Motors bestimmt ist, im Voraus gespeichert ist und die Antriebskraftgenerierungseinrichtung einen Umfang einer Verringerung des Ausgangsdrehmoments des Motors aus dem gespeicherten Ausgangsdrehmoment des Motors berechnet und ein Ausgangsdrehmoment generiert, das im Wesentlichen gleich dem berechneten Umfang einer Verringerung des Ausgangsdrehmoments des Motors ist, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  5. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei die zugeführte Kraftstoffmenge auf eine Zufuhr einer Kraftstoffmenge verringert ist, die für einen Leerlaufbetrieb erforderlich ist, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  6. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffzufuhr gestoppt ist, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  7. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei ein Drosselventil an einem Einlasskanal des Motors angeordnet ist und zu einem Öffnungsgrad schnell zu öffnen ausgeführt ist, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors bestimmt ist, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung geschaltet wird.
  8. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei ein Drosselventil in einem Einlasskanal des Motors angeordnet ist und zu einem Öffnungsgrad schnell zu schließen ausgeführt ist, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors bestimmt ist, wenn von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  9. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei ein Drosselventil in einem Einlasskanal des Motors angeordnet ist und das Drosselventil auf einen kleineren Öffnungsgrad als dem Öffnungsgrad geschlossen, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors bestimmt ist, und dann auf einen Öffnungsgrad geöffnet gemacht wird, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors bestimmt ist, wenn von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  10. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei eine Abgasrezirkulierungsvorrichtung zum Bewirken vorgesehen ist, dass Abgas, das aus der Verbrennungskammer abgegeben wird, in einen Einlasskanal des Motors rezirkuliert wird, wobei das Inertgas aus dem rezirkulierten Abgas besteht.
  11. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 10, wobei eine Abgasrezirkulierungsrate, wenn die erste Verbrennung ausgeführt wird, mehr als 55 Prozent beträgt und eine Abgasrezirkulierungsrate, wenn die zweite Verbrennung ausgeführt wird, nicht mehr als 50 Prozent beträgt.
  12. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 10, wobei das Abgasrezirkulierungsgerät mit einem Abgasrezirkulierungssteuerventil zum Steuern einer Menge an rezirkulierten Abgas versehen ist und das Abgasrezirkulierungssteuerventil auf einen kleineren Öffnungsgrad als dem Öffnungsgrad geschlossen, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors bestimmt ist, und dann auf den Öffnungsgrad geöffnet macht, der in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors bestimmt ist, wenn von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  13. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei eine Kraftstoffeinspritzzeitgebung vorläuft, wenn von der ersten Verbrennung zu der zweiten Verbrennung oder von der zweiten Verbrennung zu der ersten Verbrennung geschaltet wird.
  14. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei ein Katalysator, der eine Oxidationsfunktion hat, in einem Abgaskanal des Motors angeordnet ist.
  15. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 14, wobei der Katalysator mindestens einer von einem Oxidationskatalysator, einem Drei-Wege-Katalysator und einem NOx Absorbtionsmittel ist.
  16. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei ein Motorbetriebsbereich in einen niedriglastseitigen ersten Betriebsbereich und einen hochlastseitigen zweiten Betriebsbereich aufgeteilt ist, die erste Verbrennung in dem ersten Betriebsbereich ausgeführt wird und die zweite Verbrennung in dem zweiten Betriebsbereich ausgeführt wird.
  17. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen vorgesehen ist, ob der Motor beschleunigt oder nicht, und wobei die Antriebskraftgenerierungseinrichtung eine Antriebskraft erzeugt, wenn beurteilt ist, dass der Motor beschleunigt.
  18. Motor mit Verdichtungszündung nach Anspruch 1, wobei die Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen vorgesehen ist, ob der Motor verzögert, und wobei die Antriebskraftgenerierungseinrichtung aus einem Elektromotor besteht, der durch eine Batterie angetrieben wird, und der Elektromotor als ein Generator verwendet wird und Kraft, die von dem Generator generiert wird, verwendet wird, um eine Batterie zu laden, wenn der Motor verzögert.
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