DE19913316A1

DE19913316A1 - Steuerung einer Katalysatoraktivierung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19913316A1
Application number: DE19913316A
Authority: DE
Inventors: Masaei Nozawa; Sigenori Isomura; Yoshihiro Majima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: JP3521790B2; DE19913316B4; US20010035008A1; JPH11336574A; US6513319B2; US6266957B1

Abstract

Ein Motor (1) hat variable Ventileinstellungsmechanismen (23, 24), die beim Starten eines Motors (1) gesteuert werden, um eine Ventilöffnungsüberlappung eines Ansaugventils (11) und eines Auslaßventils (12) um ca. 30 DEG Kurbelwinkel einzustellen. In diesem Fall wird eine innere EGR (Abgasrückführung) aktiv durchgeführt und eine Kraftstoffverbrennungsgeschwindigkeit in einem Zylinder wird relativ langsam und unverbrannter Kraftstoff im Zylinder wird an eine Abgasleitung (3) abgegeben, um durch Selbstentzündung nachverbrannt zu werden. Die Temperatur des Abgases wird hoch gehalten und die Katalysatoren (13 und 14) können im kalten Zustand schnell aktiviert werden, indem die Nachverbrennung in der Abgasleitung (3) aktiv realisiert wird. Ferner wird eine Zündeinstellung verzögert, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf ein leicht mageres Verhältnis gesteuert und die Einstellung des Auslaßventils wird vorverlegt. Der Effekt der Anhebung der Temperatur des Abgases durch die Nachverbrennung kann durch Kombination von jeder dieser Steuerungen verwirklicht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zur Realisierung einer schnellen Aktivierung eines Katalysatorumwandlers, wenn der Verbrennungsmotor kalt ist.

Für die Motoremissionssteuerung ist es seit kurzem erforderlich, einen Katalysatorumwandler, der in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, immer in einem angemessenen aktiven Zustand aufrecht zu erhalten. Es wird beispielsweise gewünscht, eine Motoraufwärmzeit zu verkürzen und den Katalysatorumwandler (im folgenden Katalysator) schnell zu aktivieren, indem der Katalysator beim Starten eines Motors bei einer niedrigen Temperatur schnell aus einem kalten Zustand aufgewärmt wird.

In der JP-A-61-232317 wird vorgeschlagen, die zeitliche Steuerung der Öffnung eines Abgasventils eines Verbrennungsmotors vorzuverlegen, um Abgas mit einer großen Menge an Wärmeenergie an die Abgasleitung zu liefern, um die Abgastemperatur zu erhöhen. In der JP-A-61-190118 wird vorgeschlagen, die Ventileinstellung eines Auslaßventils vorzuverlegen, wenn ein Verbrennungsmotor kalt ist, um das Gasausdehnungsverhältnis zu reduzieren und die Abgastemperatur zu erhöhen.

Jedoch sind diese konventionellen Systeme darauf gerichtet, die Temperatur des Abgases gerade durch thermische Energie des Verbrennungsgases im Inneren eines Zylinders zu erhöhen. Der Effekt der Erhöhung der Temperatur resultiert nicht notwendigerweise in einer schnellen Aktivierung des Katalysators. Obwohl ein Startkatalysator, dessen Kapazität relativ gering ist, in die Praxis umgesetzt wurde, um den Katalysator schnell zu aktivieren, ist es auch bei einem Katalysator der Bauart zur schnellen Aktivierung erforderlich, die Aktivierung noch schneller vorzunehmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das den Katalysator schnell aktivieren kann, wenn der Verbrennungsmotor kalt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein variabler Ventileinstellungsmechanismus dann, wenn ein Verbrennungsmotor kalt ist, so gesteuert, daß er die Ventilöffnungsüberlappung zwischen einem Ansaugventil und einem Auslaßventil auf eine vorbestimmte Menge steuert.

Ein in einem Zylinder verbranntes Gas wird zurück zu einer Ansaugöffnungsseite geblasen und strömt wieder in den Zylinder, das heißt, es wird eine innere Abgasrückführung EGR aktiv durchgeführt, so daß die Verbrennungsgeschwindigkeit von Kraftstoff im Inneren des Zylinders relativ langsam vor sich geht, indem die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils und des Auslaßventils zunimmt. Zu dieser Zeit wird unverbrannter Kraftstoff, der im Zylinder nicht verbrannt ist, in eine Abgasleitung abgegeben, um durch Eigenzündung zu verbrennen. Hier wird das Phänomen, bei dem der unverbrannte Kraftstoff im Inneren der Abgasleitung stromaufwärts des Katalysators verbrennt, als Nachverbrennung bezeichnet. Die Temperatur des Abgases kann auf hohem Niveau gehalten werden, indem die Nachverbrennung im Inneren der Abgasleitung aktiv durchgeführt wird. Anschließend kann sich der im kalten Zustand befindliche Katalysator durch Zuführen des Abgases mit der hohen Temperatur an den Katalysator schnell aktiviert werden. Folglich kann der Katalysator schnell aktiviert werden, wenn der Verbrennungsmotor kalt ist.

Da die Temperatur des Abgases, das nach der Verbrennung im Inneren des Zylinders über das Auslaßventil abgegeben wird, ungefähr 700°C erreicht, wobei sich Benzin bei dieser Temperatur selbst entzündet, wird das meiste des unverbrannten Kraftstoffes (unverbranntes HC) während der Nachverbrennung verbrannt. Dementsprechend ist die Menge an HC als unverbrannter Kraftstoff (unverbranntes HC), der an den Katalysator geliefert wird, bevor dieser aktiv ist, sehr gering.

Die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils und des Auslaßventils ist vorzugsweise auf ungefähr 20 bis 30° Kurbelwinkeldrehung (CA) festgelegt. Die Konzentration von HC des unverbrannten Gases, das aus dem Zylinder abgegeben wird, erhöht sich und der Effekt der obigen inneren EGR kann zuverlässig erhalten werden, indem die Ventilöffnungsüberlappung innerhalb des obigen Bereiches festgelegt wird.

Vorzugsweise wird ferner die Zündeinstellung des Verbrennungsmotors so gesteuert, daß sie auf die Verzögerungsseite verlegt wird, wenn der Verbrennungsmotor kalt ist. Kraftstoff (Luft- und Kraftstoffgemisch), der in den Zylinder strömt, beginnt, langsam zu verbrennen, und der unverbrannte Kraftstoff wird an die Abgasleitung abgegeben, wenn das Auslaßventil geöffnet ist, um in der Nachverbrennung durch Verzögern der Zündeinstellung verbrannt zu werden.

Vorzugsweise wird ein Luft-Kraftstoffverhältnis der Ansaugluft und des Kraftstoffgemisches auf ein stöchiometrisches Luft- Kraftstoffverhältnis oder auf ein leicht mageres Verhältnis gesteuert, wenn der Motor kalt ist. Die Menge an Sauerstoff im Abgas nimmt zu und die Nachverbrennung kann zuverlässiger ausgeführt werden, indem das Luft-Kraftstoffverhältnis auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis oder auf das leicht magere Verhältnis gesteuert wird. In diesem Fall kann der Effekt der Zunahme der Temperatur des Abgases weiterhin durch Steuern des Luft-Krafstoffverhältnisses auf das stöchiometrische Luft- Kraftstoffverhältnis oder das leicht magere Verhältnis gesteuert werden, während die Ventilöffnungsüberlappung die Zündeinstellung gesteuert werden kann.

Der variable Ventileinstellungsmechanismus wird vorzugsweise gesteuert, wenn der Verbrennungsmotor kalt ist, um die Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventils stärker zur Voreilseite zu variieren, als unmittelbar nach dem Start des Motors. Der verbleibende unverbrannte Kraftstoff wird über das Auslaßventil schnell abgegeben, indem die Öffnungseinstellung des Auslaßventils vorgelegt wird. Dementsprechend wird es möglich, das Abgas um die Spitze der inneren Zylindertemperatur herum abzugeben, wodurch ein Beitrag zur Förderung der Nachverbrennung geleistet wird. In diesem Fall kann der Effekt der Erhöhung der Temperatur des Abgases weiter erzielt werden, indem die Ventileinstellung des Auslaßventils während der Steuerung der Ventilöffnungsüberlappung, die Zündeinstellung und das Luft-Kraftstoffverhältnis vorverlegt werden.

Der spezielle Erfindungsgedanke, ebenso wie andere Merkmale, Anwendungen und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen deutlicher.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Katalysatoraktivierungssteuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozeß zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zeigt.

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozeß zur Steuerung der Zündeinstellung zeigt.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen VVT-Steuerungsprozeß (Prozeß zur variablen Ventileinstellung) zeigt.

Fig. 5 ist ein Graph, der die Öffnungs- und Schließfunktionen eines Ansaugventils und eines Auslaßventils zeigt.

Fig. 6 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen einer Ventilöffnungsüberlappung und der Abgastemperatur zeigt.

Fig. 7 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Ventilöffnungsüberlappung und der HC-Konzentration zeigt.

Fig. 8 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen einem Abstand einer Endseite einer Motorauslaßöffnung und der Abgastemperatur zeigt.

Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die ein Katalysatoraktivierungssteuersystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozeß zur Bestimmung der Bedingungen zur Aufwärmung eines Katalysators zeigt.

Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozeß zur Steuerung der Zündeinstellung zeigt.

Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil des Prozesses zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zeigt.

Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen anderen Teil des Prozesses zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zeigt.

Fig. 14 ist ein Graph zur Einstellung eines Verzögerungskorrekturwertes.

Fig. 15 ist ein Diagramm des Wellenformsignals, das Modi der mehrfachen Zündung zeigt.

Fig. 16A und Fig. 16B sind Graphen zur Festlegung der Zündintervalle der mehrfachen Zündung.

Die Fig. 17A bis 17C sind Graphen zur Festlegung der Anzahl der mehrfachen Zündung.

Fig. 18 ist ein Graph zur Festlegung eines Soll-Luft- Kraftstoffverhältnisses während dem Aufwärmen des Katalysators.

Fig. 19 ist ein Graph zur Festlegung einer Aktualisierungsbreite ΔFD des Korrekturwertes.

Fig. 20 ist ein zeitliches Diagramm, das die Punktionen des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.

Fig. 21 ist ein Graph, der Testergebnisse der Erhöhung der inneren Zylindertemperatur zeigt.

Fig. 22 ist ein Graph, der die Testergebnisse der Erhöhung der inneren Zylindertemperatur zeigt.

Fig. 23 ist ein Graph, der die Abgastemperatur unmittelbar stromabwärts von dem Auslaßventil und die Abgastemperatur am Einlaß des Katalysators zeigt.

Fig. 24 ist eine schematische Ansicht, die einen Wirbelerzeugungsmechanismus gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 25 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Verwirbelungssteuerprozeß zeigt.

Fig. 26 ist ein Graph zur Bestätigung des Effekts der Erhöhung der inneren Zylindertemperatur gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 27A bis 27D sind Graphen zur Festlegung der Zündintervalle der mehrfachen Zündung gemäß einer Abwandlung.

Die Fig. 28A und 28B sind Graphen zur Einstellung der Zündanzahl der Mehrfachzündung gemäß einer Abwandlung.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 ein fremdgezündeter 4-Takt-Mehrzylindermotor, bei dem eine Ansaugöffnung und eine Auslaßöffnung jeweils mit einer Ansaugleitung 2 und einer Auslaßleitung 3 verbunden sind. Eine Drosselklappe 4, die mit einem (nicht gezeigten) Gaspedal verbunden ist, ist in der Ansaugleitung vorgesehen, und ein Luftstrommesser 5 zur Erfassung einer Menge von Ansaugluft ist darauf angeordnet. Ein Drosselklappensensor 20 ist vorgesehen, um einen Öffnungswinkel der Drosselklappe 4 zu erfassen. Ferner erfaßt er einen Zustand, in dem die Drosselklappe vollständig geschlossen ist.

Ein Kolben 7, der gemäß der Figur nach oben und nach unten bewegt wird, ist in einem Zylinder 6 angeordnet. Der Kolben 7 ist über eine Verbindungsstange 8 mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle verbunden. Eine Verbrennungskammer 10, die durch den Zylinder 6 und einen Zylinderkopf 9 gebildet wird, ist oberhalb des Kolbens 7 vorgesehen. Die Verbrennungskammer 10 ist über ein Ansaugventil 11 und ein Auslaßventil 12 mit der Ansaugleitung 2 und der Auslaßleitung 3 verbunden. Ein Kühlwassertemperatursensor 17 zur Erfassung der Temperatur des Motorkühlwassers ist auf dem Zylinder (Wassermantel) 6 angeordnet.

In der Auslaßleitung 3 sind zwei Katalysatoren 13 und 14 angeordnet. Diese Katalysatoren 13 und 14 weisen 3-Wege- Katalysatoren auf, zur Reinigung dreier Komponenten im Abgas, nämlich HC, CO und NOx. Der Katalysator 13 an der stromaufwärtigen Seite hat eine geringe Kapazität im Vergleich zu dem Katalysator 14 auf der stromabwärtigen Seite. Der Katalysator 13 dient als Startkatalysator, da er relativ schnell unmittelbar nachdem der Motor gestartet wurde, aufgewärmt ist. Es soll betont werden, daß der Katalysator 13 an der stromaufwärtigen Seite an der Position vorgesehen ist, an der er von der Endseite der Motorauslaßöffnung um 300 mm entfernt ist.

Ein Luft-Kraftstoffverhältnis-(A/F)-Sensor 15, der von der Grenzstrombauart ist, ist auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysators 14 vorgesehen und gibt einen lineares Breitband- Luft-Kraftstoffverhältnissignal ab, das proportional zur Sauerstoffkonzentration in dem Abgas (oder zur Konzentration von Kohlenmonoxid in dem unverbrannten Gas) ist. Ein O₂-Sensor 16, der ein Differenzspannungssignal an der Grenze des stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses abgibt, in Abhängigkeit davon, ob es sich auf der fetten Seite oder der mageren Seite befindet, ist auf der stromabwärtigen Seite des Katalysators 14 vorgesehen.

Ein unter Hochdruck stehender Kraftstoff wird von einem Krafststoffversorgungssystem (nicht gezeigt) an einen elektromagnetischen Einspritzer 18 geliefert, so daß der Einspritzer 18 den Kraftstoff an die Ansaugöffnung des Motors 1 einspritzt und liefert, wenn er mit Energie versorgt wird. Ein Mehrpunkteinspritzsystem (MPI), das den Einspritzer 18 pro verzweigter Leitung des Ansaugkrümmers hat, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgebaut. Eine Zündkerze 19, die auf dem Zylinderkopf 9 angeordnet ist, zündet mit einer hohen Zündspannung, die von einer Zündanlage (nicht gezeigt) geliefert wird.

Im Motor 1 werden Frischluft, die von der stromaufwärtigen Seite der Ansaugleitung 2 geliefert wird, und Kraftstoff, der durch den Einspritzer 18 eingespritzt wird, in der Motoransaugöffnung vermischt und die vermischte Luft strömt in die Verbrennungskammer 10, wenn sich das Ansaugventil 11 öffnet. Der Kraftstoff, der in die Verbrennungskammer 10 geströmt ist, wird entzündet und verbrennt durch den Zündfunken, der von der Zündkerze 19 hervorgebracht wird.

Eine ansaugseitige Nockenwelle 21 zur Öffnung/Schließung des Ansaugventils 11 in einer vorbestimmten zeitlichen Einteilung, und eine auslaßseitige Nockenwelle 22 zur Öffnung/Schließung des Auslaßventils 12 zu einer vorbestimmten zeitlichen Steuerung sind durch die Kurbelwelle über einen Steuerriemen oder dergleichen (nicht gezeigt) verbunden. Ein hydraulisch betriebener ansaugseitiger VVT-Mechanismus 23 ist auf der ansaugseitigen Nockenwelle 21 vorgesehen, und ein hydraulisch betriebener auslaßseitiger VVT-Mechanismus 24 ist ferner auf der auslaßseitigen Nockenwelle 22 vorgesehen.

Der ansaugseitige und der auslaßseitige VVT-Mechanismus 23 und 24 sind als phasengesteuerter variabler Ventileinstellungsmechanismus vorgesehen, zur Steuerung einer relativen Drehphase zwischen den ansaugseitigen und den auslaßseitigen Nockenwellen 21 und 22. Die Punktionen dieser Mechanismen 23 und 24 werden in Abhängigkeit von dem hydraulischen Druck gesteuert, der durch Magnetventile (nicht gezeigt) gesteuert wird. Das heißt, entsprechend der Steuermenge der ansaugseitigen und der auslaßseitigen VVT-Mechanismen 23 und 24 verzögern sich die ansaugseitige und die auslaßseitige Nockenwelle 21 und 22 oder sie eilen in Bezug zur Kurbelwellendrehposition voraus. Ferner verzögert sich die zeitliche Steuerung der Öffnung/Schließung der Ansaug- und Auslaßventile 11 und 12 entsprechend jenem Betrieb, oder sie eilt vor.

Auf der ansaugseitigen Nockenwelle 21 ist ein ansaugseitiger Nockenpositionssensor 26 zur Erfassung der Drehposition der Nockenwelle 21 vorgesehen, und auf der auslaßseitigen Nockenwelle 22 ist ein auslaßseitiger Nockenpositionssensor 26 zur Erfassung der Drehposition der Nockenwelle 22 vorgesehen.

Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 weist hauptsächlich einen Mikrocomputer auf, der aus einer CPU 31, einem ROM 32, einem RAM 33, einem Sicherungs-RAM 34 (Backup-RAM), etc. zusammengesetzt ist. Die ECU 30 empfängt Signale, die jeweils von dem Luftstrommesser 5, dem A/F-Sensor 15, dem O₂-Sensor 16, dem Kühlmitteltemperatursensor 17, dem Drosselklappensensor 20 und den Nockenpositionssensoren 25 und 26 erfaßt werden. Auf der Basis der jeweiligen erfaßten Signale erfaßt die ECU 30 die Motorbetriebszustände wie beispielsweise die Menge der Ansaugluft Qa, das Luft-Kraftstoffverhältnis (A/F) auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des Katalysators, eine Motorkühlmitteltemperatur Tw, eine Drosselklappenöffnung und eine Position der Nocken. Die ECU 30 ist mit einem Referenzpositionssensor 27 verbunden, der alle 720° Kurbelwinkel ein Pulssignal abgibt, und mit einem Drehwinkelsensor 28, der bei jeder kleinen Kurbelwinkeldrehung, beispielsweise alle 30° Kurbelwinkel, ein Pulssignal abgibt. Die ECU 30 empfängt die Pulssignale von diesen Sensoren 27 und 28, um die Referenzkurbelwellenposition (G-Signal) und die Motordrehzahl Ne zu erfassen.

Auf der Basis dieser Motorbetriebszustände steuert die ECU 30 die Kraftstoffeinspritzung, die von dem Einspritzer 18 verwirklicht wird, die zeitliche Steuerung der Zündung, die durch die Zündkerze 19 verwirklicht wird, und die zeitliche Steuerung der Öffnung/Schließung des Ansaug- und des Auslaßventils 11 und 12, die durch die VVT-Mechanismen 23 und 24 realisiert werden.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die folgenden Punktionen ausgeführt, um die Katalysatoren 13 und 14 schnell zu aktivieren, wenn der Motor 1 kalt gestartet wird:

(a) Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf ein leicht mageres Verhältnis;
(b) Steuerung der zeitlichen Zündeinstellung auf eine verzögerte Seite;
(c) Erhöhung der Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12; und
(d) Vorverlegen der zeitlichen Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventils 12.

Alle Vorgänge (a)-(d), die vorstehend beschrieben wurden, werden ausgeführt, um einen Teil vom Kraftstoff aus dem Zylinder als unverbrannten Kraftstoff abzugeben und den unverbrannten Kraftstoff in der Auslaßleitung 3 einschließlich der Motorauslaßöffnung zu verbrennen, das heißt, um eine Nachverbrennung auszuführen, wie im Folgenden erläutert wird.

Während der durch den Einspritzer 18 eingespritzte Kraftstoff in dem Zylinder verbrennt, wenn die Zündkerze 19 gezündet wird, wird der Beginn der Verbrennung verzögert, indem die zeitliche Zündeinstellung zur Verzögerungsseite hin verzögert wird (Vorgang (b), der vorstehend beschrieben wurde). Das in dem Zylinder verbrannte Gas wird zur Ansaugöffnungsseite zurückgeblasen und strömt erneut in den Zylinder, indem die Ventilöffnungsüberlappung zwischen dem Ansaugventil 11 und dem Auslaßventil 12 erhöht wird (Vorgang (c)). Das heißt, eine innere EGR (Abgasrückführung) wird aktiv ausgeführt, wodurch die Kraftstoffverbrennungsrate im Zylinder relativ verlangsamt wird.

Ferner wird der verbleibende unverbrannte Kraftstoff schnell über das Auslaßventil 12 abgegeben, indem die zeitliche Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventils 12 vorverlegt wird (Vorgang (d)). Das heißt, dies erlaubt dem Abgas, abgegeben zu werden, wenn die Temperatur im Inneren des Zylinders bei ihrem spitzen Wert liegt. Weil das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen leicht mageren Wert gesteuert wird (Vorgang (a)), kann Sauerstoff, der für die Nachverbrennung des unverbrannten Kraftstoffs notwendig ist, in der Abgasleitung 3 sichergestellt werden. Der unverbrannte Kraftstoff wird aus dem Zylinder zusammen mit dem heißen Abgas in die Auslaßleitung 3 abgegeben, um in der Auslaßleitung 3 unter solchen verschiedenen Bedingungen verbrannt zu werden. Weil hier die Temperatur des Abgases, das über das Auslaßventil 12 abgegeben wird, nachdem es in dem Zylinder verbrannt wurde, ungefähr 700°C oder mehr beträgt, wobei sich bei dieser Temperatur Benzin selbst entzündet, wird fast der gesamte unverbrannte Kraftstoff (unverbranntes HC) während der Nachverbrennung verbrannt. Dementsprechend ist eine Menge an HC, das vor der Aktivierung als unverbrannter Kraftstoff (unverbranntes HC) an die Katalysatoren 13 und 14 geliefert wurde, sehr gering.

Die Abgastemperatur wird auf einer hohen Temperatur gehalten, indem die Nachverbrennung in der Abgasleitung 3 hervorgerufen wird. Anschließend können die Katalysatoren 13 und 14 im kalten Zustand schnell aktiviert werden, indem das heiße Abgas an die Katalysatoren 13 und 14 geliefert wird. Es soll betont werden, daß die Startstabilität des Motors 1 gewährleistet werden kann, indem die obigen Vorgänge (a) bis (d) nach der Vollendung des Starts ausgeführt werden. Das heißt, die Vorgänge ((a)-(d)) werden ausgeführt, nachdem eine Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl, beispielsweise 700 U/min erreicht hat, bei der angenommen wird, daß das Starten nach dem Anlassen des Motors beendet ist.

Nachstehend werden unter Verwendung von Ablaufdiagrammen in den Fig. 2 bis 4 verschiedene Berechnungsprozesse erläutert, die von der CPU 31 in der ECU 30 ausgeführt werden, um die obigen Operationen (a) bis (d) jeweils zu verwirklichen.

Zunächst wird ein Prozeß zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung gemäß Fig. 2 von der CPU 31 beispielsweise bei jeder Kraftstoffeinspritzung (alle 120° Kurbelwinkel im Falle eines Sechszylindermotors) gestartet.

Die CPU 31 stellt im Schritt 110 fest, ob eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 1 Sekunde oder mehr, nach der Vollendung des Starts verstrichen ist oder nicht. Es wird zum Beispiel eine JA im Schritt 110 bestimmt, wenn die Motordrehzahl Ne 700 U/min oder mehr erreicht hat und eine Sekunde verstrichen ist, in der der Zustand Ne ≧ 700 U/min bestand.

Ferner bestimmt die CPU 31 im Schritt 120, ob die Motorkühlwassertemperatur Tw unter einer vorbestimmten Temperatur (60°C) liegt oder nicht. Dieser Schritt wird ausgeführt, um festzustellen, ob es notwendig ist, die Katalysatoren aufzuheizen. Im Schritt 120 wird ein NEIN festgestellt, wenn der Motor 1 beispielsweise bei hoher Temperatur erneut gestartet wird.

Die CPU 31 stellt ferner fest, ob die Katalysatoren im Schritt 130 weiterhin aufgeheizt werden müssen oder nicht. Genauer gesagt wird festgestellt, ob zwanzig Sekunden vom Beginn des Anlassens verstrichen sind, oder ob der Motor einen Nicht- Leerlaufs-Betriebszustand erreicht hat oder nicht. Anschließend, wenn zwanzig Sekunden seit dem Beginn des Anlassens oder seitdem der Motor den Nicht-Leerlaufs-Betriebszustand erreicht hat verstrichen sind, stellt die CPU 31 fest, daß es nicht notwendig ist, die Katalysatoren aufzuheizen und daß im Schritt 130 ein NEIN bestimmt werden muß.

Wenn irgendeiner der obigen Schritte 110 bis 130 mit NEIN bestimmt wurde, schreitet die CPU 31 zu Schritt 140 fort, um die Kraftstoffeinspritzsteuerung der Normalzeit zu verwirklichen. Hier verwirklicht die CPU 31 die bekannte Kraftstoffeinspritzsteuerung während der Startzeit, wie beispielsweise eine Erhöhung und Korrektur der Aufwärmung, entsprechend der Motorkühlwassertemperatur Tw zu Beginn des Starts des Motors 1. Sie verwirklicht ferner die bekannte Luft- Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungssteuerung nach der Beendigung der Aufwärmung des Motors 1. Das heißt, die CPU 31 korrigiert das Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Basis eines Ergebnisses des Luft-Kraftstoffverhältnisses, das von dem A/F-Sensor 15 erfaßt wurde, in Bezug zu einer Basiseinspritzmenge, die den Motorbetriebszuständen (Ne, Qa) entspricht. Zu dieser Zeit wird das Luft-Kraftstoffverhältnis in Abhängigkeit von einem Steueralgorithmus, wie beispielsweise einer fortschrittlichen Regelung oder PID-Regelung, rückkopplungsgesteuert (geregelt).

Wenn die CPU 31 in der Zwischenzeit in allen Schritten 110 bis 130 ein JA feststellt, schreitet sie zu Schritt 150 fort, um das Luft-Kraftstoffverhältnis auf das leicht magere Verhältnis zu steuern, beispielsweise auf A/F = 16, das magerer als das stöchiometrische Verhältnis (A/F = 14,7) ist. Während die Kraftstoffeinspritzmenge in einem offenen Regelkreis gesteuert werden kann, während das leicht magere Luft-Kraftstoffverhältnis (A/F = 16) in diesem Fall als Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis festgelegt wird, kann die Steuerung auf die Rückkopplungssteuerung umgeschaltet werden, nachdem der A/F-Sensor 15 aktiviert wurde.

In Fig. 3 ist ein Prozeß zur Steuerung der Zündeinstellung gezeigt. Dieser Prozeß wird durch die CPU 31 beispielsweise bei jeder Kraftstoffeinspritzung eines jeden Zylinders (alle 120° Kurbelwinkel im Falle des 6-Zylinder-Motors) gestartet.

Die CPU 31 stellt fest, ob die Zündeinstellungssteuerung zur Aufheizung der Katalysatoren in den Schritten 210 bis 230 verwirklicht wurde oder nicht. Weil die Prozesse in den Schritten 210 bis 230 dieselben wie die obigen Prozesse der Schritte 110 bis 130 in Fig. 2 sind, wird deren detaillierte Erläuterung hier weggelassen. Sie können wie folgt zusammengefaßt werden:
im Schritt 210 wird festgestellt, ob eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 1 Sekunde oder mehr, nach der Beendigung des Starts verstrichen ist oder nicht;
im Schritt 220 wird festgestellt, ob die Motorkühlwassertemperatur Tw unter einer vorbestimmten Temperatur (60°C) liegt oder nicht; und
im Schritt 230 wird festgestellt, ob die Katalysatoren weiterhin aufgeheizt werden müssen oder nicht.

Wenn für einen der Schritte 210 bis 230 ein NEIN festgestellt wird, schreitet die CPU 31 zu Schritt 240 fort, um die Zündeinstellungssteuerung für die normale Zeit zu realisieren. Hier legt die CPU 31 die Zündeinstellung als Beispiel zu Beginn des Starts des Motors 1 auf 5° Kurbelwinkel vor der Kompression TDC (BTDC) fest. Sie steuert die Zündeinstellung auf einen optimalen Wert der Voreilung, indem sie eine Leerlaufstabilisationskorrektur und eine Klopf-Voreilkorrektur in Bezug auf den Basiswinkel der Voreilung entsprechend den Motorbetriebszuständen (Ne, Qa) durchführt.

Wenn in der Zwischenzeit in allen Schritten 210 bis 230 ein JA festgestellt wurde, eilt die CPU 31 zu Schritt 250 fort, um die Zündeinstellung um einen vorbestimmten Betrag zu verzögern. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Zündeinstellung auf 10° Kurbelwinkel nach der Kompression TDC (ATDC) festgelegt.

In Fig. 4 ist ein VVT-Steuerungsprozeß gezeigt. Dieser Prozeß wird durch die CPU 31 in einem Zyklus von beispielsweise 64 ms gestartet. Die CPU 31 stellt fest, ob die VVT-Steuerung zur Aufheizung der Katalysatoren in den Schritten 310 bis 330 verwirklicht werden muß oder nicht. Weil die Prozesse in den Schritten 310 bis 330 dieselben sind wie die Prozesse der Schritte 110 bis 130 in Fig. 2, wird deren ausführliche Erläuterung hier weggelassen. Diese können wie folgt zusammengefaßt werden:
in Schritt 310 wird festgestellt, ob eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 1 Sekunde oder mehr, nach der Beendigung des Starts verstrichen ist oder nicht;
in Schritt 320 wird festgestellt, ob die Motorkühlwassertemperatur Tw unter einer vorbestimmten Temperatur (60°C) liegt oder nicht; und
in Schritt 330 wird festgestellt, ob die Aufheizung der Katalysatoren weitergeführt werden muß oder nicht.

Wenn in irgendeinem der Schritte 310 bis 330 ein NEIN festgestellt wird, eilt die CPU 31 zu Schritt 340 fort, um die VVT-Steuerung für die normale Zeit auszuführen. Dann steuert die CPU 31 die Öffnungs-/Schließeinstellung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12 zu Beginn des Starts des Motors 1 auf die am weitesten verzögerte Position. Sie führt die bekannte VVT- Rückkopplungsregelung aus, nachdem die Aufheizung des Motors 1 beendet ist. Das heißt, es wird eine Sollvoreilung der ansaugseitigen Ventileinstellung entsprechend den Motorbetriebsbedingungen (Ne, Qa) festgesetzt und der Antrieb des ansaugseitigen VVT-Mechanismus's 23 wird rückkopplungsgesteuert, so daß die Sollvoreilung mit einem Ergebnis in Einklang gebracht wird, daß durch den Nockenpositionssensor 25 erfaßt wird.

Wenn in der Zwischenzeit für alle Schritte 310 bis 330 ein JA festgestellt wurde, eilt die CPU 31 zu Schritt 350 fort, um die Öffnungs-/Schließeinstellung des Auslaßventils 12 um 15° Kurbelwinkel voreilen zu lassen, um eine Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12 auf 30° Kurbelwinkel einzustellen.

Die Operation der Steuerung der Ventileinstellung ist in Fig. 5 gezeigt. Das Auslaßventil 12 öffnet sich vor dem Auslaß-BDC und schließt sich unmittelbar nach dem Ansaug-TDC, wenn der VVT- Steuerungsbetrag = "0" ist, wie durch die durchgezogene Linie in der Figur dargestellt ist. Das Ansaugventil 11 öffnet sich nach dem Ansaug-TDC und schließt sich nach dem Ansaug-BDC. Zu dieser Zeit ist die Ventilöffnungsüberlappung "0". In der Zwischenzeit verschiebt sich die Öffnungs-/Schließeinstellung des Auslaßventils 12 gemäß dem Prozeß in Schritt 350 in Fig. 4 um 15° Kurbelwinkel auf die Voreilseite, wie durch eine zweipunktierte-gestrichelte Linie gezeigt ist. Das Ansaugventil 11 wird ferner ebenso zur Voreilseite gesteuert und die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12 werden zu 30° Kurbelwinkel.

Als Nächstes wird ein Ergebnis von Tests unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 8 erläutert, die ausgeführt wurden, um die Auswirkung des vorliegenden Ausführungsbeispieles zu bestätigen. Es wird betont, daß alle nachfolgenden Daten solche sind, die unter gleichen Bedingungen erhalten wurden, nämlich Ne = 1200 U/min, Tw = 20°C und der Zündverzögerungswinkel = ATDC 10° Kurbelwinkel.

Fig. 6 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Ventilöffnungsüberlappungsbetrag der Ansaug- und Auslaßventile und der Abgastemperatur zeigt. Fig. 7 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Ventilöffnungsüberlappungsbetrag und der HC-Konzentration im Abgas in einem konfluenten Abschnitt des Abgaskrümmers zeigt (an der Position stromabwärts von dem Auslaßventil, um ungefähr 900 mm). In den Fig. 6 und 7 zeigen die Daten, die mit einer durchgezogenen Linie, einer gestrichelten Linie und einer zweipunktiert-gestrichelten Linie dargestellt sind, solche Daten an, bei denen die Voreilung des Auslaßventils 12 jeweils wie folgt festgelegt wurde:

(a) 15° Kurbelwinkel
(b) 0° Kurbelwinkel, und
(c) 30° Kurbelwinkel.

Ferner zeigen die Daten, die durch runde Markierungen in Fig. 6 abgedruckt sind, Temperaturdaten, die unmittelbar stromabwärts von dem Auslaßventil vorliegen, und die Daten, die durch schwarze Dreiecksmarkierungen abgedruckt sind, stellen Daten an einem konfluenten Abschnitt des Abgaskrümmers dar (an der Position stromabwärts des Auslaßventils, bei ungefähr 900 mm).

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird die Abgastemperatur auf einer hohen Temperatur gehalten, indem das Auslaßventil 12 um 15° Kurbelwinkel vorgerückt wird (Fig. 6A) im Vergleich zu dem Fall, wenn es um 0° Kurbelwinkel oder 30° Kurbelwinkel vorgerückt wird. Die Abgastemperatur ist niedrig, wenn das Auslaßventil 12 um 30° Kurbelwinkel vorgerückt wird, im Vergleich zu dem Fall, wo es um 15° Kurbelwinkel vorgerückt wird, sogar obwohl eine ähnliche fortgeschrittene Steuerung erfolgt. Es wird angenommen, daß dies geschieht, weil die Nachverbrennung des unverbrannten HC ungenügend wird, weil die Vorrückung des Auslaßventils zu groß ist.

Unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen der Ventilöffnungsüberlappung und der Abgastemperatur gilt, je größer die Ventilöffnungsüberlappung ist, desto höher wird die Abgastemperatur. Es wird angenommen, daß dies geschieht, weil der innere EGR-Betrag zunimmt und der Umfang der Nachverbrennung von dem unverbrannten HC zunimmt, indem die Ventilöffnungsüberlappung erhöht wird. Unter Berücksichtigung, daß die Aktivierung der Katalysatoren durch Halten der Abgastemperatur am Einlaß der Katalysatoren (an der Position stromabwärts des Auslaßventils, bei ungefähr 300 mm) auf einem vorbestimmten Temperaturbereich (ungefähr 600° bis 700°C) realisiert wird, wird erwogen, daß die Ventilöffnungsüberlappung vorzugsweise bei ungefähr 20° Kurbelwinkel oder mehr liegt.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, wird die HC-Konzentration am konfluenten Abschnitt des Abgaskrümmers zwischenzeitlich klein, indem das Auslaßventil 12 um 15° Kurbelwinkel voreilt ((a) in Fig. 7) im Vergleich zu dem Fall, wo es um 0° Kurbelwinkel oder 30° Kurbelwinkel vorgerückt wird ((b) und (c) in Fig. 7). Die geringe HC-Konzentration am konfluenten Abschnitt des Abgaskrümmers bedeutet, daß das unverbrannte HC im Abgas durch die Nachverbrennung effizient verbrannt wurde. Ferner gilt unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen der Ventilöffnungsüberlappung und der HC-Konzentration, daß, je größer die Ventilöffnungsüberlappung ist, desto größer die HC- Konzentration wird. Es soll hier klargestellt werden, daß die Abgabe von unverbranntem HC unterdrückt werden kann, indem die Ventilöffnungsüberlappung maximal bei ungefähr 30° Kurbelwinkel eingestellt wird.

Fig. 8 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen einem Abstand von der Endseite der Motorauslaßöffnung und der Abgastemperatur zeigt. In der Figur zeigen eine durchgezogene Linie (a) und eine gestrichelte Linie (b) jeweils folgendes an:

(a) Testdaten des vorliegenden Ausführungsbeispieles, die unter folgenden Bedingungen erzielt wurden:
Ventilöffnungsüberlappung = 30° Kurbelwinkel,
Auslaßventilvorrückung = 15° Kurbelwinkel und A/F = 16; und
(b) Testdaten, die unter den folgenden Bedingungen erzielt wurden:
Ventilöffnungsüberlappung = 0° Kurbelwinkel;
Auslaßventilvoreilung = 0° Kurbelwinkel und A/F = 14,7 (stöchiometrisches Verhältnis).

Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß die Abgastemperatur, die durch (a) angezeigt wird, höher ist, als die Abgastemperatur, die durch (b) angezeigt wird, und zwar in jeder Position in der Abgasleitung (Abgaskrümmer), und daß ein Gradient des Pallens der Abgastemperatur, die durch (a) angezeigt wird, kleiner ist. Es wird vermutet, daß dies geschieht, weil die Nachverbrennung in der Abgasleitung effizient ausgeführt wird und dadurch das Abgas zur stromabwärtigen Seite der Abgasleitung strömt, während es bei einer hohen Temperatur gehalten wird.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel sorgt für die folgenden Auswirkungen.

(1) Weil beim Start des Motors 1 im kalten Zustand die VVT-Mechanismen 23 und 24 manipuliert werden und die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12 auf einen vorbestimmten Betrag gesteuert werden (ungefähr 30° Kurbelwinkel), tritt die Nachverbrennung in der Abgasleitung 3 auf und die Abgastemperatur wird auf einer hohen Temperatur gehalten. Folglich werden die Katalysatoren 13 und 14 im kalten Zustand schnell aktiviert;
(2) weil die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12 auf 30° Kurbelwinkel eingestellt werden, nimmt die HC-Konzentration des unverbrannten Gases, das von dem Zylinder abgegeben wird, zu, und die Auswirkung der inneren EGR (Abgasrückführung) kann zuverlässig erzielt werden. In diesem Fall wird die Abgastemperatur in dem gewünschten Temperaturbereich zur Aktivierung der Katalysatoren gehalten, die Abgabe einer Menge an unverbranntem HC, die an die Luft abgegeben wird, wird auf ein Minimum unterdrückt, da die Nachverbrennung ausgeführt wird (Fig. 6 und 7);
(3) zusätzlich zur Steuerung der Ventilöffnungsüberlappung werden die Steuerung der Verzögerung der Zündeinstellung, die Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf die leicht magere Verhältnisseite und die Steuerung der Voreilung des Auslaßventils 12 beim Start Motors 1 im kalten Zustand ausgeführt. Der Effekt, daß die Abgastemperatur durch die Nachverbrennung auf hohem Niveau gehalten wird, kann durch kombiniertes Ausführen dieser Steuerungen zuverlässiger realisiert werden;
(4) das Abgas kann um den Spitzenwert der inneren Zylindertemperatur abgegeben werden und die Nachverbrennung kann effizient ausgeführt werden, weil die Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventils 12 um 15° Kurbelwinkel vorgestellt wurde; und
(5) verschiedene Steuerungen werden, wenn der Motor kalt ist, während der vorbestimmten Zeitdauer, bis der Startvorgang des Motors 1 beendet ist, untersagt, einschließlich der Ventileinstellungssteuerung. Das heißt, jede der obigen Steuerungen wird so lange nicht ausgeführt, bis die Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat, bei der angenommen wird, daß der Motorstart nach dem Anlassen beendet wurde, um der Stabilisation des Startvorgangs Priorität zu geben. Die Steuerungen werden nach der Vollendung des Anlaßvorgangs ausgeführt.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Es soll darauf hingewiesen werden, daß im zweiten Ausführungsbeispiel diejenigen Teile der Konstruktion des zweiten Ausführungsbeispiels, die äquivalent zu denjenigen im ersten Ausführungsbeispiel sind, das vorstehend beschrieben wurde, mit denselben Bezugszeichen versehen werden und daß deren Erläuterung vereinfacht wird.

Die Ventilöffnungsüberlappung der Ansaug- und Auslaßventile wird erhöht, um dadurch die Nachverbrennung in der Abgasleitung zu bewirken, um die Katalysatoren beim Anlassen des Motors aus dem kalten Zustand im ersten Ausführungsbeispiel schnell zu aktivieren (aufzuheizen). In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch die Zündeinstellung auf die Verzögerungsseite gesteuert, um die Katalysatoren schnell zu aktivieren (aufzuheizen) und eine Schwankung des Drehmoments, die dazu neigt, bei der Verzögerung der Zündeinstellung aufzutreten, wird ferner unterdrückt, indem eine Vielzahl von Zündvorgängen pro Verbrennungstakt ausgeführt werden, das heißt, durch die Ausführung einer Mehrfachzündung.

Es soll betont werden, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit im Zylinder durch Verzögerung der Zündeinstellung gesteuert werden kann, wobei die Abgastemperatur bei geöffnetem Auslaßventil durch die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit auf eine gewünschte Temperatur eingestellt wird. Anschließend werden die Katalysatoren durch eine solche Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit schnell aktiviert.

Gemäß Fig. 9, die das zweite Ausführungsbeispiel zeigt, werden die ansaug- und auslaßseitigen VVT-Mechanismen 23 und 24 weggelassen. Ein Bypasskanal 41 ist vorgesehen, um die Drosselklappe 4 zu umgehen, und in dem Bypasskanal 41 ist ein ISC-Ventil (Leerlaufdrehzahlsteuerventil) 42 angeordnet. Wenn der Motor 1 beispielsweise im kalten Zustand gestartet wird, wird das ISC-Ventil 42 auf einen bestimmten Winkel gesteuert, um eine Luftmenge, die die Drosselklappe 4 umgeht, zu erhöhen, um den Motor 1 sanft drehen zu lassen. In der Ansaugleitung 2 sind anstelle des Luftströmungsmessers 5, der im ersten Ausführungsbeispiel verwendet wurde, ein Ansaugdrucksensor 43 zur Erfassung des Drucks in der Ansaugleitung (Ansaugleitungsdruck PM) und ein Ansaugtemperatursensor 44 zur Erfassung der Temperatur der Ansaugluft (Ansauglufttemperatur Ta) vorgesehen.

Als Nächstes werden die Punktionen des Steuersystems erläutert. Bei der Steuerung der Zündeinstellung wird ein Verzögerungskorrekturwert θRE der Zündeinstellung bestimmt und die Basiszündeinstellung θBSE wird um θRE verzögert, wenn die Bedingungen zur Aufheizung der Katalysatoren gehalten werden. Zu dieser Zeit wird die Mehrfachzündung zusammen verwirklicht, um die Drehmomentschwankung zu unterdrücken. Ferner wird das Luft- Kraftstoffverhältnis auf das stöchiometrische oder das leicht magere Verhältnis eingestellt, wenn die Bedingungen zur Aufheizung der Katalysatoren 13 und 14 in der gleichen Art und Weise gehalten werden. Ob die Bedingungen zur Aufheizung der Katalysatoren 13 und 14 gehalten werden oder nicht, wird durch Bezugnahme auf ein Katalysator-Aufwärm-Ausführungsflag XCAT bestimmt oder nicht. Das Flag XCAT wird durch die in Fig. 10 gezeigten Prozesse gesteuert. Hier zeigt XCAT = 1 an, daß die Realisierungsbedingungen bestehen und XCAT = 0 zeigt an, daß die Realisierungsbedingungen nicht bestehen.

Die Prozesse in Fig. 10 werden durch die CPU 31 in einem vorbestimmten Zyklus, beispielsweise alle 10 ms, ausgeführt. In den Prozessen bestimmt die CPU 31 folgendes:
im Schritt 401 wird festgestellt, ob die Motordrehzahl Ne 400 bis 2000 U/min beträgt oder nicht;
im Schritt 402 wird festgestellt, ob die Motorkühlwassertemperatur Tw 0° bis 60°C beträgt oder nicht;
im Schritt 403 wird festgestellt, ob eine Wählhebelposition eines Automatikgetriebes eines Fahrzeuges im P oder N-Bereich (Neutralstellung im Falle eines Handschaltgetriebes) liegt oder nicht;
im Schritt 404 wird festgestellt, ob noch keine 15 Sekunden nach der Beendigung des Starts des Motors 1 verstrichen sind oder nicht; und
im Schritt 405 wird festgestellt, ob verschiedene Fehler aufgetreten sind oder nicht.

Wenn anschließend in den obigen Schritten 401 bis 405 festgestellt wird, daß diese alle JA ergeben, setzt die CPU 31 im Schritt 406 das Katalysator-Aufwärm-Ausführungsflag XCAT auf 1, um es dem Prozeß zu gestatten, daß die Aufheizung der Katalysatoren ausgeführt wird. Wenn jedoch eine Antwort in den Schritten 401 bis 405 NEIN lautet, setzt die CPU 31 das Katalysator-Aufwärm-Ausführungsflag XCAT auf "0", um die Ausführung des Prozesses zur Aufheizung der Katalysatoren im Schritt 407 zu untersagen.

Als nächstes wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 11 ein Prozeß zur Steuerung der Zündeinstellung erläutert. Es soll betont werden, daß die Prozesse der Fig. 11 durch die CPU 31 in einem vorbestimmten Zyklus, beispielsweise alle 10 ms, ausgeführt wird.

In Fig. 11 liest die CPU 31 die Motordrehzahl Ne, den Ansaugleitungsdruck PM, die Kühlwassertemperatur Tw und andere im Schritt 501 und stellt im Schritt 502 fest, ob der Motorstart im vorliegenden Moment beendet worden ist. Wenn die Motordrehzahl Ne zu dieser Zeit beispielsweise 400 U/min oder mehr beträgt, stellt die CPU 31 fest, daß der Motorstart vollendet wurde (JA in Schritt 502).

Wenn der Moment vor der Beendigung des Motorstarts vorliegt, schreitet die CPU 31 zu Schritt 503, um eine feste Zündeinstellung, beispielsweise BTDC 5° Kurbelwinkel, die im Voraus auf einer vorbestimmten Adresse festgelegt wurde, zu speichern und beendet diese Routine sofort.

Wenn der Moment nach der Beendigung des Motorstarts vorliegt, schreitet die CPU 31 zu Schritt 504 fort, um festzustellen, ob die Drosselklappe vollständig geschlossen wurde oder nicht, das heißt, ob der Motor am Leerlauf ist oder nicht, auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Drosselklappensensors 20. Wenn eine Leerlaufzeit vorherrscht, schreitet die CPU 31 zu Schritt 505 fort, um die Basiszündeinstellung θBSE zu berechnen, die der Motordrehzahl Ne zu dieser Zeit entspricht. Wenn die Leerlaufzeit nicht vorliegt, schreitet die CPU 31 zu Schritt 506 fort, um die Basiszündeinstellung θBSE zu berechnen, entsprechend der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugleitungsdruck PM zu dieser Zeit, unter Verwendung einer Tabelle, die im Voraus im ROM 32 gespeichert ist. Je höher die Motordrehzahl Ne ist, desto weiter wird im allgemeinen die Basiszündeinstellung θBSE zur Voreilseite hin eingestellt. Es soll angemerkt werden, daß die Basiszündeinstellung θBSE zu Beginn des Motorstarts beispielsweise um BTDC 10° Kurbelwinkel festgesetzt wird.

Danach stellt die CPU 31 fest, ob das Katalysator-Aufwärm- Ausführungsflag XCAT 1 ist oder nicht. Wenn XCAT = 1, führt die CPU 31 die Zündeinstellungssteuerung zur Aufheizung der Katalysatoren in den folgenden Schritten 508 bis 510 durch. Wenn XCAT = 0, beendet die CPU 31 die Routine so wie sie ist.

Genauer gesagt berechnet die CPU 31 den Verzögerungskorrekturwert θRE zur Aufheizung der Katalysatoren im Schritt 508 entsprechend der Motorkühlwassertemperatur Tw, zu jedem Moment unter Verwendung eines Kennliniendiagramms, das in Fig. 14 gezeigt ist. Gemäß diesem Kennliniendiagramm in Fig. 14 wird der Verzögerungskorrekturwert θRE in einem Bereich von 0 bis 20° Kurbelwinkel entsprechend der Motorkühlwassertemperatur Tw eingestellt. Genauer gesagt, je höher die Temperatur Tw ist, desto größer wird der Verzögerungskorrekturwert θRE im Bereich Tw = 0° bis 20°C und der Verzögerungskorrekturwert θRE wird in einem Bereich Tw = 20° bis 40°C konstant. Ferner gilt, je höher die Temperatur Tw ist, desto kleiner wird der Verzögerungswert θRE in einem Bereich von Tw = 40° bis 60°C.

Danach zieht die CPU 31 den Verzögerungskorrekturwert θRE von dem Basiszündeinstellungswert θBSE ab, der vorher im Schritt 509 berechnet wurde (θig = θBSE-θRE) und speichert diesen Wert in einer vorbestimmten Adresse als neue Zündeinstellung, womit diese Routine beendet wird.

Anschließend eilt die CPU 31 zu Schritt 510, um das Zündintervall und die Anzahl der Zündungen bei der Mehrfachzündung entsprechend verschiedenen Parametern einzustellen. Wie in Fig. 15 gezeigt ist, werden eine Vielzahl von Pulssignalen pro Verbrennungstakt im Falle des Signals (b) ausgegeben, während im Falle des normalen Signals ein Pulssignal pro Verbrennungstakt ausgegeben wird.

Es ist wesentlich, eine Aktivierung einer jeden Zündung und eine Verteilung einer jeden Flamme in der Mehrfachzündung zu erhalten, unter der Voraussetzung, daß das Zündintervall und die Häufigkeit der Zündung in Abhängigkeit von den Verbrennungszuständen zu jeder Zeit eingestellt werden. Hier kann das Zündintervall der Mehrfachzündung variabel in einem Wert zwischen 0,5 ms bis 1,5 ms und die Häufigkeit der Zündung auf einen Wert von 2 bis 10 mal eingestellt werden. Genauer gesagt wird das Zündintervall unter Verwendung von mindestens einer Beziehung in den Fig. 16A und 16B und in Entsprechung zu einem jeden Parameter wie der Motordrehzahl Ne oder der Motorlast und der Zündeinstellung (Verzögerungskorrekturwert θRE), die durch die horizontale Achse dargestellt werden, eingestellt. Wenn sich jedoch das Zündintervall, das in Fig. 16A eingestellt wurde, von jenem in Fig. 16B unterscheidet, wird eines ausgewählt, das einen größeren Wert hat. Ferner wird die Häufigkeit der Zündung unter Verwendung von mindestens einem der Verhältnisse in den Fig. 17A, 17B und 17C und in Entsprechung zu einem jeden Parameter wie der Motordrehzahl Ne oder der Motorlast, der Zündeinstellung (Verzögerungskorrekturwert θRE) und dem Zündintervall, die durch die horizontale Achse dargestellt werden, eingestellt. Wenn sich jedoch die Häufigkeit der Zündungen, die in den Fig. 17A, 17B und 17C eingestellt wird, voneinander unterscheiden, wird eine ausgewählt, die einen größeren Wert hat. Der Ansaugleitungsdruck PM oder die Ansaugluftmenge Qa können als Motorlast verwendet werden.

In den Fig. 12 und 13, die einen Prozeß zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung zeigen, wird betont, daß die Prozesse in den Fig. 12 und 13 durch die CPU in einem vorbestimmten Zyklus, beispielsweise aller 10 ms, ausgeführt werden.

Zuerst liest die CPU 31 die Motordrehzahl Ne, den Ansaugleitungsdruck PM, die Motorkühlwassertemperatur Tw, die Ansauglufttemperatur Ta und anderes in Schritt 601 ein und stellt in Schritt 602 fest, ob der Motorstart vollendet wurde oder nicht. Wenn der Motorstart nicht vollendet worden ist, eilt die CPU 31 zu Schritt 603, um eine Startzeiteinspritzmenge TAUSTA entsprechend der Motorkühlwassertemperatur Tw zu berechnen. Hier gilt, je niedriger die Motorkühlwassertemperatur ist, desto größer wird der Wert der Startzeiteinspritzmenge TAUSTA. Anschließend korrigiert die TPU 31 die Startzeiteinspritzmenge TAUSTA durch die Ansauglufttemperatur Ta, die Motordrehzahl Ne und andere Paktoren in Schritt 604, womit die Routine sofort beendet wird.

Wenn die Antwort im Schritt 602 JA lautet, da der Startvorgang vollendet wurde, eilt die CPU 31 zu Schritt 605 in Fig. 13, um festzustellen, ob das Katalysator-Aufwärm-Ausführungsflag XCAT = 1 ist oder nicht. Wenn XCAT = 0 ist, führt die CPU 31 die normale Kraftstoffeinspritzsteuerung in den nachfolgenden Schritten 606 bis 609 durch. Wenn XCAT = 1 ist, führt die CPU 31 die Kraftstoffeinspritzsteuerung aus, um die Katalysatoren in den folgenden Schritten 610 bis 616 aufzuwärmen.

Das heißt, wenn XCAT = 0 ist, berechnet die CPU 31 eine Basiseinspritzmenge Tp unter Verwendung einer normalen Tabelle und in Entsprechung zu der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugleitungsdruck PM zu jenem Moment bei Schritt 606. Ferner stellt die CPU 31 im Schritt 607 fest, ob die bekannten Bedingungen der Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplung (F/B) gelten oder nicht. Hier gilt, daß die Bedingungen des Luft- Kraftstoffverhältnisses F/B beinhalten, daß die Motorkühlwassertemperatur Tw höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, daß sich der Motor nicht in hohen Drehzahlbereichen und hohen Belastungszuständen befindet und daß der A/F-Sensor 15 aktiv ist.

Wenn die Bedingung F/B nicht gilt, eilt die CPU 31 zu Schritt 608 und stellt einen Rückkopplungs-Korrekturfaktor FAF auf 1,0 ein. Wenn die F/E Bedingung gilt, eilt die CPU zu Schritt 609, um den Rückkopplungs-Korrekturfaktor FAF entsprechend einer Abweichung zwischen einem tatsächlichen Luft- Kraftstoffverhältnis AFr (Ausgangssignal des A/F-Sensors 15) und einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg zu jener Zeit einzustellen. Beim Einstellen des Wertes FAF kann das bekannte PID-Regelungsverfahren oder ein weiterentwickeltes Regelungsverfahren verwendet werden.

Nach der Berechnung des Wertes FAF berechnet die CPU 31 einen Paktor der Erhöhung nach dem Start des Motors FASE und einen Paktor zur Erhöhung der Aufwärmung FWL entsprechend der Motorkühlwassertemperatur Tw im Schritt 616 und berechnet im Schritt 617 andere Korrekturfaktoren β wie eine Erhöhung der elektrischen Last durch eine Klimaanlage und dergleichen. Während hier der Kraftstoff nur alle paar 10 Sekunden nach dem Motorstart um den Paktor der Erhöhung nach dem Start des Motors FASE erhöht wird, wird der Kraftstoff so lange erhöht, bis die Motorkühlwassertemperatur Tw durch den Faktor zur Erhöhung der Aufwärmung FWL eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat.

Danach berechnet die CPU 31 eine Kraftstoffeinspritzmenge TAU durch Korrektur der Basiseinspritzmenge Tp, die vorher im Schritt 618 berechnet wurde, und beendet die Routine. Wenn XCAT = 0 ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge TAU unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung im Schritt 618 wie oben beschrieben berechnet;

TAU = Tp.(1 + FAD + FASE + FWL).β.

Wenn XCAT = 1 (wenn im Schritt 605 die Antwort JA lautet) eilt die CPU 31 inzwischen zu Schritt 610, um das Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis AFtg beim Aufheizen der Katalysatoren in einem Bereich des stöchiometrischen bis zum leicht mageren Verhältnis, beispielsweise in einem Bereich von A/F = 14,7 bis 16 einzustellen. Hier wird das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg in Entsprechung des Verzögerungskorrekturwertes θRE, der in Fig. 11 berechnet wurde, eingestellt. Das Verhältnis zwischen dem Verzögerungskorrekturwert θRE und dem Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis AFtg ist in Fig. 18 gezeigt. Das Soll- Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg kann in einem schraffierten Bereich der in der Figur eingestellt werden. Je größer der Verzögerungskorrekturwert θRE ist, desto enger am stöchiometrischen Wert wird das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg eingestellt. Spezielle Zahlenwerte können im vorliegenden Ausführungsbeispiel wie folgt eingestellt werden:
wenn θRE = 0° CA, AFtg = 16;
wenn θRE = 5° CA, AFtg = 15,5;
wenn θRE = 10° CA, AFtg = 15;
wenn θRE = 15° CA, AFtg = 14,7 und
wenn θRE = 20° CA, AFtg = 14,7.

Das heißt, wenn sowohl die Zündverzögerung als auch das leicht magere Luft-Kraftstoffverhältnis verwirklicht wurden, werden beide Steuerungen zu Paktoren der Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Zylinder, so daß die Verbrennungsgeschwindigkeit gesteuert wird, während die beiden verglichen werden.

Danach berechnet die CPU 31 im Schritt 611 die Basiseinspritzmenge Tp in Entsprechung zu der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugleitungsdruck PM zu jenem Moment unter Verwendung einer Tabelle pro jedem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg, die im Voraus im ROM 32 eingestellt wurde.

Die CPU 31 stellt im Schritt 612 ferner fest, ob der A/F-Sensor 15 aktiv ist oder nicht. Wenn die Sensortemperatur oder der Sensorwiderstand des A-P-Sensors 15 beispielsweise einen äquivalenten Wert erreicht hat, der seinen aktiven Zustand anzeigt, beispielsweise wenn die Sensortemperatur äquivalent zu 700°C ist, stellt die CPU 31 fest, daß der A/F-Sensor 15 aktiv ist. Ferner stellt die CPU 31 im Schritt 613 fest, ob ein Absolutwert der Abweichung zwischen dem Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis AFtg und dem tatsächlichen Luft- Kraftstoffverhältnis AFr gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert dAF ist oder nicht.

Wenn im Schritt 612 oder 613 das Ergebnis NEIN ist, eilt die CPU 31 zu Schritt 614, um einen Korrekturwert FD einzulesen, der vorher in der ECU 30 im Backup-RAM 34 gespeichert und festgehalten wurde. Der Korrekturwert FD beseitigt die Steuerungsabweichung der Kraftstoffeinspritzmenge in einem offenen Regelkreis zu Beginn des Motorstarts.

Wenn das Ergebnis in beiden Schritten 612 und 613 JA lautet, eilt die CPU 31 zu Schritt 615, um den Korrekturwert FD entsprechend der Abweichung eines Luft-Kraftstoffverhältnisses (AFtg-AFr) für jenen Moment zu berechnen und um einen existierenden Wert in dem Backup-RAM 34 durch den berechneten Korrekturwert FD zu aktualisieren. Das heißt, die CPU 31 ermittelt eine Aktualisierungsbreite ΔFD beispielsweise unter Verwendung des Verhältnisses in Fig. 19 und aktualisiert den bestehenden Korrekturwert FD durch ΔFD (eingestellt als FD = FD + ΔFD). Gemäß Fig. 19, wenn AFtg-AFr < K1, das heißt, wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis AFr in Bezug zum Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg fett ist, wird ein negatives ΔFD ermittelt, und, wenn AFtg-AFr < K2, das heißt, wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis AFr in Bezug zu dem Soll- Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg mager ist, wird ein positives ΔFD ermittelt.

Danach berechnet die CPU 31 im Schritt 616 den Faktor der Erhöhung nach dem Start des Motors FASE und den Faktor der Erhöhung der Aufwärmung FWL in Entsprechung zu der Motorkühlwassertemperatur Tw und sie berechnet im Schritt 617 andere Korrekturfaktoren β wie eine Erhöhung der elektrischen Belastung durch eine Klimaanlage. Anschließend berechnet die CPU 31 im Schritt 618 die Kraftstoffeinspritzmenge TAU durch Korrektur der Basiseinspritzmenge Tp, die vorher auf verschiedene Arten berechnet wurde, und beendet die Routine.

Wenn XCAT = 1 ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge TAU unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen in Schritt 618 wie vorstehend beschrieben berechnet.

TAU = Tp.(1 + FD + FASE + FWL).β.

Fig. 20 zeigt die Zustände der Prozesse für die Aufheizung der Katalysatoren durch die Zündverzögerung und die leicht magere Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis beim Start des Motors 1 im kalten Zustand.

Wenn ein Zündschlüssel zur Zeit t1 in Fig. 20 angeschaltet wird, wird hier durch einen Anlasser (nicht gezeigt) mit dem Anlassen begonnen. Zu dieser Zeit wird die Zündeinstellung bei BTDC 5° Kurbelwinkel (Schritt 503 in Fig. 11) eingestellt.

Wenn die Motordrehzahl Ne 400 U/min erreicht, was die Beendigung des Starts anzeigt, und die Bedingungen zur Aufheizung der Katalysatoren alle zur Zeit t2 erfüllt sind, wird das Katalysator-Aufwärm-Ausführungsflag XCAT auf 1 festgesetzt (Schritt 406 in Fig. 10). Anschließend wird die Zündeinstellung θig so gesteuert, daß sie bezüglich der Basiszündeinstellung θBSE durch den Verzögerungskorrekturwert θRE zu und nach der Zeit t2 verzögert wird (Schritte 508 und 509 in Fig. 11). Zur gleichen Zeit wie der Steuerung der Verzögerung der Zündung wird die Mehrfachzündung gestartet (Schritt 510 in Fig. 11).

Ferner wird zur Zeit t2 das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg in dem Bereich des stöchiometrischen Verhältnisses bis zum leicht mageren Verhältnis in jenem Moment in Entsprechung des Verzögerungskorrekturwertes θRE eingestellt (Schritt 610 in Fig. 13). Dadurch nimmt die Sauerstoffmenge im Abgas zu. Der Korrekturwert FD wird ferner von dem Backup-RAM 34 eingelesen und die Kraftstoffeinspritzmenge wird durch den Korrekturwert FD korrigiert (Schritt 614 in Fig. 13).

Es soll angemerkt werden, daß die Öffnung des ISC-Ventils 42 eingestellt wird, und daß eine Menge an Luft, die durch den Bypasskanal 41 strömt, zu und nach der Zeit t2 zunimmt. Das heißt, es wird ein schneller Leerlauf erzeugt und die Motordrehzahl Ne wird auf eine vorbestimmte Startzeitmotordrehzahl, beispielsweise 1200 U/min, die höher als eine Leerlaufdrehzahl von beispielsweise 700 U/min nach der Aufwärmung ist, gesteuert.

Anschließend wird bestimmt, daß der A/F-Sensor zur Zeit t3 aktiv wird (JA in Schritt 612 in Fig. 13). Wenn die Abweichung des Luft-Kraftstoffverhältnisses zu jener Zeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird der Korrekturwert FD um ΔFD entsprechend der Abweichung des Luft-Kraftstoffverhältnisses aktualisiert (Schritt 615 in Fig. 13). Der aktualisierte Korrekturwert FD wird beim Start des Motors beim nächsten mal von dem Backup-RAM 34 eingelesen und zur Korrektur der Einspritzmenge verwendet. Dies läßt es zu, daß die Abweichung der Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge zu Beginn des Motorstarts beseitigt wird (bevor der Sensor aktiv wird).

Danach, wenn fünfzehn Sekunden seit der Zeit t2 bis zur Zeit t4 verstrichen sind, wird das Katalysator-Aufwärm-Ausführungsflag XCAT auf "0" zurückgesetzt und dementsprechend wird jeder Prozeß zur Aufheizung der Katalysatoren beendet. Das heißt, die Zündeinstellung wird zu und nach der Zeit t4 allmählich vorverlegt. Ferner wird die Korrektur der Einspritzmenge durch den Korrekturwert FD beendet und das Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis AFtg wird entsprechend dem Motorbetriebszustand auf einen Sollwert verändert. Anschließend wird die Rückkopplungsteuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf der Basis des Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses AFtg gestartet.

Die Verbrennungsgeschwindigkeit in dem Zylinder und die Temperatur des Abgases, das von dem Auslaßventil 12 ausgegeben wird, können durch Verzögerung der Zündeinstellung und durch ein leicht mageres Luft-Kraftstoffverhältnis von der Zeit t2 bis t4 wie vorstehend beschrieben gesteuert werden. Das heißt, durch Verzögern des Spitzenwertes der inneren Zylindertemperatur und durch Öffnen des Auslaßventils 12 zur Zeit um den Spitzenwert herum, wird das Abgas mit der hohen Temperatur in die Abgasleitung 3 abgegeben. Wenn die Abgastemperatur höher als die Temperatur ist, die die Nachverbrennung in der Abgasleitung 3 ermöglicht, steigt die Abgastemperatur durch den Nachverbrennungseffekt weiter an. Folglich wird das Abgas mit der hohen Temperatur zuverlässig an die Katalysatoren 13 und 14 geliefert, wodurch die schnelle Aktivierung der Katalysatoren 13 und 14 beschleunigt wird.

Es soll angemerkt werden, daß der A/F-Sensor 15 schnell aktiviert werden kann und das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis kann mit der Zunahme der Temperatur des Abgases wie vorstehend beschrieben schnell erfaßt werden. Das heißt, der Sensor kann in der Prozeßperiode (Zeit t2 bis t4) zur Aufheizung der Katalysatoren 13 und 14 wie in Fig. 20 gezeigt aktiviert werden.

Obwohl die Neigung besteht, daß eine Drehmomentschwankung auftritt, weil die Energie im Zylinder, die ursprünglich in Drehmoment und dergleichen umgewandelt werden sollte, bei der Realisierung der Prozesse zur Aufheizung der Katalysatoren 13 und 14, durch die Zündverzögerung und das leicht magere Luft- Kraftstoffverhältnis, wie vorstehend beschrieben, an die Abgasleitung 3 abgegeben wird (Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit), kann die Drehmomentschwankung durch Verwirklichen der Mehrfachzündung unterdrückt werden.

Als nächstes wird der Effekt der Zunahme der inneren Zylindertemperatur durch die Zündverzögerung und das leicht magere Luft-Kraftstoffverhältnis unter Bezugnahme auf die Fig. 21 und 22 erläutert. Fig. 21 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Auswirkung der Zunahme der inneren Zylindertemperatur durch die Zündverzögerung. In Fig. 21 zeigt eine durchgehende Linie, eine gestrichelte Linie und eine zweipunktiert gestrichelte Linie den Übergang der inneren Zylindertemperatur, wenn die Zündeinstellung jeweils wie folgt eingestellt wird:

(a) BTDC 10° Kurbelwinkel,
(b) Kompression TDC, und
(c) ATDC 10° Kurbelwinkel.

In Fig. 21 steigt die innere Zylindertemperatur zusammen mit der Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches und fällt danach. Jedoch ist der Spitzenwert der inneren Zylindertemperatur verstrichen, bevor das Auslaßventil 12 geöffnet wird, und die innere Zylindertemperatur ist gefallen, wenn das Ventil 12 bei der Einstellung (a) geöffnet ist, die der normalen Zündeinstellung entspricht. Inzwischen kann bestätigt werden, daß die innere Zylindertemperatur ihren Spitzenwert erreicht, wenn das Auslaßventil in den Einstellungen (b) und (c) geöffnet ist, und daß die Temperatur des über das Auslaßventil 12 abgegebenen Abgases, die für die Nachverbrennung in dem Abgasrohr erforderlich ist, 700°C oder mehr beträgt. Es kann ferner klargestellt werden, daß, je weiter die Zündeinstellung auf die Verzögerungswinkelseite gesteuert wird, desto geringer die Verbrennungsgeschwindigkeit wird und desto niedriger der Spitzenwert der inneren Zylindertemperatur ist.

Fig. 22 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Effekts der Zunahme der inneren Zylindertemperatur durch das leicht magere Luft-Kraftstoffverhältnis. In Fig. 22 zeigen eine durchgezogene Linie, eine gestrichelte Linie und eine zweipunktiert-ge strichelte Linie den Übergang der inneren Zylindertemperatur an, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis jeweils wie folgt eingestellt ist:

(a) A/F = 12,
(b) stöchiometrisches Verhältnis (A/F = 14,7), und
(c) A/F = 16.

Es soll angemerkt werden, daß alle Einstellungen (a)-(c) experimentelle Daten zur gleichen Zündeinstellung zeigen.

In Fig. 22 ist der Spitzenwert der inneren Zylindertemperatur bereits verstrichen, bevor das Auslaßventil 12 geöffnet wurde, und die innere Zylindertemperatur ist gefallen, wenn das Ventil 12 in (a) geöffnet ist, wobei das Luft-Kraftstoffverhältnis angefettet ist. Inzwischen kann bestätigt werden, daß die innere Zylindertemperatur ihre Spitzenwert erreicht, wenn das Auslaßventil 12 in den Einstellungen (b) und (c) geöffnet ist, und daß die Temperatur des Abgases, das über das Auslaßventil 12 abgegeben wird, die für die Nachverbrennung in dem Abgasrohr 3 erforderlich ist, 700°C oder mehr erreicht. Es kann ferner festgestellt werden, daß, je magerer das Luft- Kraftstoffverhältnis ist, desto geringer die Verbrennungsgeschwindigkeit wird und desto niedriger der Spitzenwert der inneren Zylindertemperatur ist.

Wenn die Abgastemperatur unmittelbar stromabwärts von dem Auslaßventil 12 mit der Abgastemperatur am Einlaß des Katalysators verglichen wird, liegt die Temperatur des letzteren normalerweise durch thermische Verluste in der Abgasleitung 3 niedriger, wie in Fig. 23 gezeigt ist. Wenn jedoch die Abgastemperatur höher als die Temperatur (700°C) ist, die für die Nachverbrennung im Abgasrohr 3 zulässig ist, indem die Prozesse zur Aufheizung der Katalysatoren 13 und 14 verwirklicht werden, indem die Zündung verzögert wird und das Luft- Kraftstoffverhältnis leicht mager gehalten wird, wie vorstehend beschrieben wurde, steigt die Abgastemperatur, wie durch die durchgezogene Linie angezeigt ist, aufgrund der Nachverbrennung an. Zu dieser Zeit wird der Fall der Temperatur am Einlaß der Katalysatoren 13 und 14 durch die Auswirkung der Anhebung der Temperatur, die durch die Nachverbrennung hervorgerufen wird, verringert.

Wie vorstehend beschrieben wurde, können die folgenden Effekte durch das zweite Ausführungsbeispiel erzielt werden.

(1) Die Abgastemperatur wird hoch, wenn das Auslaßventil 12 geöffnet ist, weil die Verbrennungsgeschwindigkeit im Zylinder durch Verzögerung der Zündeinstellung beim Start des Motors 1 im kalten Zustand gesteuert wird. Zu dieser Zeit kann die Nachverbrennung im Abgasrohr 3 aufgrund des Anstiegs der Abgastemperatur bewirkt werden. Das Abgas mit der hohen Temperatur kann zuverlässig an die Katalysatoren 13 und 14 geleitet werden und die schnelle Aktivierung der Katalysatoren 13 und 14 kann durch die Auswirkung der Anhebung der Temperatur im abgegebenen Gas und durch die Auswirkung der Nachverbrennung in der Abgasleitung 3 beschleunigt werden.
(2) Es ist möglich, das Problem, daß die Fahreigenschaft aufgrund der Drehmomentschwankung verschlechtert wird, zu beseitigen, indem die Schwankung des Drehmoments durch Ausführen der Mehrfachzündung während der Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit durch die Zündverzögerung und andere Mittel unterdrückt wird. Weil dies auch den Verbrennungszustand stabilisiert, indem Fehlzündungen und dergleichen verhindert werden, kann die Grenze der Verzögerung der Zündeinstellung erweitert werden.
(3) Sauerstoff, der für die Nachverbrennung notwendig ist, kann sichergestellt werden, weil das stöchiometrische oder das leicht magere Luft-Kraftstoffverhältnis zusätzlich zur Steuerung der Zündverzögerung beim Start des Motors 1 im kalten Zustand verwirklicht wird. Demgemäß kann die Auswirkung der Anhebung der Abgastemperatur zuverlässiger erzielt werden.
(4) Weil das Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis AFtg auf der Basis des Verzögerungskorrekturwertes θRE beim Start des Motors 1 im kalten Zustand eingestellt wird, so daß der Verzögerungskorrekturwert θRE umso größer ist, je näher das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis dem Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis AFtg wird, kann die Abgastemperatur durch die komplexe Auswirkung beider Steuerungen auf eine gewünschte Temperatur gesteuert werden, während die Verbrennung stabilisiert wird.
(5) Die Abweichung des Luft-Kraftstoffverhältnisses unmittelbar nachdem der A/F-Sensor 15 aktiviert wurde, wird als Korrekturwert FD bei der Verwirklichung der mageren Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses beim Start des Motors gespeichert und gehalten, und eine Einspritzmenge wird beim Start des Motors beim nächsten Mal korrigiert, wobei der Korrekturwert FD berücksichtigt wird. Dies verbessert die Genauigkeit der Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf dem Weg der leicht mageren Steuerung zu Beginn des Starts des Motors.
(6) Weil das Zündintervall und die Häufigkeit der Zündungen in Entsprechung der Parameter der Verbrennungsbedingungen wie der Motordrehzahl Ne und der Zündeinstellung beim Verwirklichen der Mehrfachzündung variabel eingestellt werden, kann das Aktivieren einer jeden Zündung und die Verteilung einer jeden Flamme angemessen erzielt werden.
(7) Weil festgestellt wird, ob die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit zulässig ist oder nicht, basierend auf den Motorbetriebszuständen beim Start im kalten Zustand, ist es zulässig, daß die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit nur in vorbestimmten Motorbetriebszuständen realisiert wird und Störungen aufgrund einer unnötigen Erhöhung der Abgastemperatur und eine Beschädigung der Katalysatoren und der Abgasleitung werden vermieden.
(8) Weil das zweite Ausführungsbeispiel so konfiguriert ist, daß es zuläßt, daß die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit in einer vorbestimmten Zeitperiode (15 Sekunden) nach der Beendigung des Starts des Motors verwirklicht wird, werden die Prozesse der Zündverzögerung und der Steuerung auf das leicht magere Luft-Kraftstoffverhältnis gestoppt und der Verbrennungszustand kann durch die normale Steuerung stabilisiert werden, nachdem die Aufheizung der Katalysatoren schnell vollendet wurde.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Im dritten Ausführungsbeispiel, das eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist, ist ein Wirbelerzeugungsmechanismus zur Erzeugung einer Wirbelströmung im Motorzylinder (in der Verbrennungskammer) vorgesehen, wie in Fig. 24 gezeigt ist. Der Einspritzer 18 ist zwischen verzweigten Ansaugöffnungen 51 und 52 vorgesehen und spritzt Kraftstoff in zwei Richtungen ein. Der durch den Einspritzer 18 eingespritzte Kraftstoff wird von zwei Ansaugventilen 11 in die Verbrennungskammer 10 eingeleitet.

Ein Wirbelsteuerventil 53 ist an einer Seite der Ansaugöffnungen 51 und 52 vorgesehen. Ein Öffnungswinkel des Wirbelsteuerventils 53 wird entsprechend einem Steuersignal von der ECU 30 gesteuert. Wenn das Wirbelsteuerventil 53 beispielsweise geschlossen ist, wie in der Figur gezeigt ist, ist die Ansaugöffnung 51 der beiden Ansaugöffnungen geschlossen und der Wirbel wird in der Verbrennungskammer 10 durch eine Strömung der Ansaugluft, die von der anderen Ansaugöffnung 52 eingeleitet wird, erzeugt.

Das Wirbelsteuerventil 53 ist im Allgemeinen geschlossen, um die Strömung des Kraftstoffes und des Luftgemisches im Zylinder 10 durch Erzeugung des Wirbels zu verbessern, wenn der Verbrennungszustand relativ schlecht wird, wenn die magere Verbrennung verwirklicht wird. Das Wirbelsteuerventil 53 wird beim Start des Motors vollständig geöffnet gehalten. Jedoch ist das Wirbelsteuerventil 53 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel geschlossen, um die Erzeugung des Wirbels zu beschleunigen, wenn es notwendig ist, die Katalysatoren beim Start des Motors aufzuheizen. Das heißt, weil die Mehrfachzündung verwirklicht wird, um die Drehmomentschwankung zu unterdrücken, die ansonsten bei der Verzögerung der Zündeinstellung beim Start des Motors im kalten Zustand auftritt, wie vorstehend beschrieben wurde, unterstützt das vorliegende Ausführungsbeispiel die Erzeugung vieler Flammen zu jener Zeit durch Erzeugung des Wirbels.

Genauer gesagt führt die ECU 30 durch die Steuerung des Wirbelsteuerventils 53 einen Prozeß aus, der in Fig. 25 gezeigt ist. Das heißt, im Schritt 701 wird festgestellt, ob das oben beschriebene Katalysator Aufwärm-Ausführungsflag XCAT "1" ist oder nicht. Wenn XCAT = 1, schließt sie das Wirbelsteuerventil 53, um bei Schritt 702 einen Wirbel zu erzeugen. Wenn XCAT = 0, führt es bei Schritt 703 die normale Wirbelsteuerung aus.

Gemäß dem dritten vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können die folgenden Ergebnisse zusätzlich zu den Auswirkungen (1) bis (8), die im zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, erzielt werden. Das heißt:

(9) Das Steuersystem ist so konfiguriert, daß die Erzeugung des Wirbels bei der Verwirklichung der Mehrfachzündung verwirklicht wird, so daß sie die Erzeugung vieler Flammen unterstützen kann und die Auswirkung zur Stabilisierung der Verbrennung durch die Mehrfachzündung kann weiter verbessert werden.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

Im vierten Ausführungsbeispiel, das ebenso eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist, wird die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12 bei der Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit im Inneren des Zylinders auf einen vorbestimmten Winkel gesteuert. Diese Steuerung kann beispielsweise konform zu dem Prozeß in Fig. 4 im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Sie wird durch Vorverlegen der Öffnungs-/Schließeinstellung des Auslaßventils 12 um 15° Kurbelwinkel von der größten Verzögerungsposition ausgeführt, wenn die Verwirklichungsbedingungen zur Aufheizung der Katalysatoren 13 und 14 gelten (wenn XCAT = 1 im zweiten Ausführungsbeispiel), um die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12 bei 30° Kurbelwinkel einzustellen. Dadurch öffnen/schließen sich die Ansaug- und Auslaßventile, wie in Fig. 5 gezeigt ist und vorstehend beschrieben wurde.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel erlaubt, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit im Zylinder gesteuert wird, wenn die innere EGR zunimmt. Zu dieser Zeit wird unverbrannter Kraftstoff, der nicht im Zylinder 10 verbrannt ist, in die Abgasleitung 3 abgegeben und selbst entzündet und verbrannt (Nachverbrennung). Ferner wird es möglich, Abgas mit dem Spitzenwert der inneren Zylindertemperatur abzugeben, indem die Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventils 12 vorverlegt wird, wodurch ein Beitrag zur Beschleunigung der Nachverbrennung geleistet wird. Dem entsprechend kann die Temperatur des Abgases hoch gehalten werden und die schnelle Aktivierung der Katalysatoren 13 und 14 kann verwirklicht werden.

Fig. 26 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Auswirkung der Anhebung der inneren Zylindertemperatur durch die Zunahme der Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils und des Auslaßventils. In der Figur stellt eine durchgezogene Linie und eine gestrichelte Linie jeweils einen Übergang der inneren Zylindertemperatur dar, bei:

(a) normaler Steuerung; und
(b) einer Ventilöffnungsüberlappung von 20° Kurbelwinkel.

Durch Vergleichen von (a) mit (b) kann aus Fig. 26 entnommen werden, daß der Spitzenwert der inneren Zylindertemperatur im Falle (b) niedriger ist und die Temperatur des Abgases, das ausgestoßen wird, wenn das Auslaßventil geöffnet ist, höher ist. Ferner kann der Figur entnommen werden, daß die Temperatur des Abgases, das über das Auslaßventil 12 abgegeben wird, durch Vorverstellen der Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventils 12 von A zu B in der Figur ansteigt.

Es soll angemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung in den folgenden Modi neben denjenigen, die oben beschrieben wurden, verwirklicht werden kann.

Obwohl die vier Prozesse:

(a) Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf das leicht magere Verhältnis;
(b) Steuerung der Zündeinstellung auf die Verzögerungswinkelseite;
(c) Erhöhen der Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12; und
(d) Vorverlegen der Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventils 12;

in dem ersten Ausführungsbeispiel angewandt wurden, kann die obige Konfiguration unter der Bedingung modifiziert werden, daß der Effekt der hohen Abgastemperatur erzielt werden kann. Beispielsweise kann der Katalysator durch Verwirklichen von ausschließlich dem obigen Vorgang (c) schnell aktiviert werden. Es wurde vom Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigt, daß die Auswirkung der hohen Temperatur des Abgases durch eine solche Konfiguration erzielt werden kann. Ferner ist es möglich, die übrigen Maßnahmen (a), (b) und (d) in geeigneter Weise mit der Maßnahme (c) zu kombinieren, wobei diese zumindest ausgeführt wird.

Obwohl die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 11 und des Auslaßventils 12 auf 30° Kurbelwinkel eingestellt wird, und die Ventilöffnungseinstellung des Abgases 12 in den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen um 15° Kurbelwinkel vorverlegt wird, können diese wie folgt modifiziert werden. Beispielsweise wird die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils 12 in einem Bereich von 20° bis 30° Kurbelwinkel modifiziert und die Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventils 12 wird in einem Bereich von 10° bis 20° Kurbelwinkel modifiziert. Die Temperatur des Abgases steigt und die Katalysatoren können auch in einem solchen Fall im Vergleich zum bestehenden System schnell aktiviert werden.

Obwohl die Ventileinstellung in den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen sowohl von der Ansaugseite als auch der Auslaßseite variabel gesteuert wurden, wird diese Anordnung hier modifiziert. Beispielsweise wird der VVT-Mechanismus nur auf der Auslaßseite vorgesehen, um die Ventileinstellung ausschließlich von der Auslaßseite zu steuern. Anschließend wird die Steuerung des Auslaßventils vorverlegt, um die Temperatur des Abgases beim Aufheizen der Katalysatoren anzuheben.

Obwohl der VVT-Mechanismus von der phasengesteuerten Bauart (variabler Ventileinstellungsmechanismus) in den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen verwendet wurde, kann ein VVT- Mechanismus verwendet werden, der einen anderen Aufbau hat. Beispielsweise kann ein VVT-Mechanismus verwendet werden, der es zuläßt, daß zwischen einer Vielzahl an Bauarten von Nockeneinheiten, die unterschiedliche Nockenprofile haben, umgeschaltet werden kann. Das heißt, es wird möglich, daß der VVT-Mechanismus den Aufbau hat, der es zuläßt, daß die Ventilöffnungsüberlappung der Ansaug- und Auslaßventile und die Voreilung des Auslaßventils variabel gesteuert werden.

Obwohl festgestellt wurde, ob 20 Sekunden seit dem Start des Anlassens verstrichen sind oder nicht, oder ob der Betriebszustand zum Nicht-Leerlaufzustand geworden ist, als Bedingung zum Fortführen des Aufheizens der Katalysatoren im ersten Ausführungsbeispiel (Schritt 130, 230 und 330 in den Fig. 2 bis 4), kann diese Bedingung modifiziert werden. Es ist beispielsweise möglich, festzustellen, daß das Aufheizen des Katalysators vollendet wurde, indem die Temperatur des Katalysators gemessen (oder abgeschätzt) wurde und indem festgestellt wurde, daß die Temperatur des Katalysators die Temperatur der Beendigung der Aufheizphase erreicht hat. In diesem Fall muß die Aufheizvollendungstemperatur nicht die Katalysatoraktivierungstemperatur sein, sondern sie kann eine Temperatur sein, die niedriger als die voraussichtliche Reaktionswärme des Katalysators ist.

Alternativ dazu ist es auf der Basis des Ergebnisses, das durch den A/F-Sensor 15 an der stromabwärtigen Seite des Katalysators 13 erfaßt wurde, möglich, festzustellen, daß die Aufheizung des Katalysators vollendet wurde. In diesem Fall wird festgestellt, daß die Aufheizung vollendet wurde, wenn ein Ausgangswert des A/F-Sensors 15 verändert wird, während Kraftstoff mit dem gleichen Luft-Kraftstoffverhältnis eingespritzt wird (leicht mageres Luft-Kraftstoffverhältnis), unter der Annahme, daß der Katalysator 13 aktiviert wird und seine katalytische Reaktion beginnt. Eine solche Anordnung kann realisiert werden, weil der A/F-Sensor 15 im Vergleich zum Katalysator schnell aktiviert wird.

Obwohl der Verzögerungskorrekturwert θRE zur Aufheizung der Katalysatoren 13 und 14 beim Starten des Motors 1 im kalten Zustand berechnet wurde und der Verzögerungskorrekturwert θRE von der Basiszündeinstellung θBSE abgezogen wird, um die endgültige Zündeinstellung θig zu berechnen (in den Schritten 508 und 509 in Fig. 11), kann diese Anordnung modifiziert werden. Das heißt, beim Start des Motors 1 im kalten Zustand wird eine voreingestellte Zündeinstellung auf der Verzögerungswinkelseite festgelegt, beispielsweise ein Wert im Bereich TDC durch ATDC 10° Kurbelwinkel, um sie als endgültige Zündeinstellung festzulegen.

Obwohl anhand des Feststellungsergebnisses aus den Schritten 401 bis 405 in Fig. 10 im zweiten Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben wurde, festgestellt wird, ob die Katalysatoren aufgeheizt werden müssen oder nicht, kann ein Teil der Feststellungsmaßnahme modifiziert werden. Beispielsweise können die folgenden Maßnahmen in geeigneter Weise bei der Bestimmung gemäß Fig. 10 zugefügt werden und die Steuerung der inneren Verbrennungsgeschwindigkeit im Zylinder wird nicht ausgeführt, um den Katalysator aufzuwärmen, wenn nicht jede dieser Maßnahmen zutrifft (festgelegt als XCAT = 0):
bei der Feststellung, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis extrem fett ist; und
bei der Feststellung, ob die Motordrehzahl auf eine vorbestimmte Startzeitdrehzahl, beispielsweise 1200 ± 100 U/min gesteuert wird oder nicht, indem der erste Leerlauf realisiert wird.

Hier ist es möglich, die Zeit von der Zündung zur Öffnung des Auslaßventiles durch Erhöhen der Motordrehzahl auf die Startzeitdrehzahl, beispielsweise 1200 U/min, während dem ersten Leerlauf zu verkürzen und die Wirkung der Anhebung der Temperatur des Abgases kann weiter verbessert werden.

Obwohl das Zündintervall und die Anzahl der Zündungen entsprechend der Motordrehzahl, der Motorlast, der Zündeinstellung und anderer Parameter gemäß den Fig. 16 und 17 bei der Realisierung der Mehrfachzündung im zweiten Ausführungsbeispiel variabel eingestellt worden sind, kann diese Anordnung modifiziert werden. Beispielsweise kann das Zündintervall und die Zündhäufigkeit durch irgendeine oder durch eine Kombination des Luft-Kraftstoffverhältnisses, einer verstrichenen Zeit seit dem Start des Motors, der Steuerung des Wirbelsteuerventils, der Ventilöffnungsüberlappung des Ansaug- und des Auslaßventils und anderer Parameter variabel eingestellt werden. Das heißt, das Zündintervall kann unter Verwendung der Beziehungen in den Fig. 27A bis 27D eingestellt werden und die Zündhäufigkeit kann unter Verwendung der Beziehungen der Fig. 28A bis 28D eingestellt werden. Das Aktivieren einer jeden Zündung und die Verteilung einer jeden Flamme kann bei der Realisierung der Mehrfachzündung angemessen erzielt werden und die Auswirkung der Mehrfachzündung kann durch solch eine Anordnung verbessert werden. Alternativ dazu ist es möglich, die vorliegende Erfindung durch Fest legen des Zündintervalls und der Anzahl von Zündungen zu realisieren.

Obwohl die Mehrfachzündung zur Unterdrückung der Drehmomentschwankung im zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wurde, kann diese modifiziert werden. Beispielsweise kann die Mehrfachzündung an mehreren Stellen in der Verbrennungskammer ausgeführt werden. Tatsächlich sind Zündkerzen an mehreren Stellen vorgesehen und die Verbrennung wird durch sequentielles Erzeugen eines Zündfunkens von jeder dieser Zündkerzen verbessert.

Obwohl die Verwirbelung in dem Zylinder in dem dritten Ausführungsbeispiel bedarfsgemäß erzeugt wurde, ist es möglich, ein bedarfsgemäßes Taumeln statt des Verwirbelns zu erzeugen. In einem solchen Fall ist es möglich, die Bildung mehrerer Flammen oder von Flammen an mehreren Stellen zu unterstützen und die Auswirkung zur Stabilisierung der Verbrennung kann durch die Mehrfachzündung oder die Mehrpunktzündung durch Förderung der Erzeugung des Taumelns verbessert werden.

Obwohl der Katalysator 13 in der Motorabgasleitung als Startkatalysator vorgesehen wurde, um den Startkatalysator in jedem der Ausführungsbeispiele, die vorstehend beschrieben wurden, schnell zu aktivieren, kann er selbstverständlich auf eine Einheit angewandt werden, die keinen St 02020 00070 552 001000280000000200012000285910190900040 0002019913316 00004 01901artkatalysator hat.

Obwohl die Temperatur des Abgases angehoben wurde, um die Katalysatoren 13 und 14 beim Start des Motors 1 im kalten Zustand schnell zu aktivieren, ist es möglich, die Temperatur des Abgases so anzuheben, um den Katalysator im aktiven Zustand zu halten, wenn der aktive Zustand des Katalysators während dem Betrieb des Motors fällt. Beispielsweise kann die Temperatur des Abgases durch Überwachen der Temperatur des Katalysators und durch Steuern der Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils und des Auslaßventils durch Verzögern der Zündung oder durch leicht mageres Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses angehoben werden.

Ein Motor 1 hat variable Ventileinstellungsmechanismen 23, 24, die beim Starten eines Motors 1 gesteuert werden, um eine Ventilöffnungsüberlappung eines Ansaugventils 11 und eines Auslaßventils 12 um ca. 30° Kurbelwinkel einzustellen. In diesem Fall wird eine innere EGR (Abgasrückführung) aktiv durchgeführt und eine Kraftstoffverbrennungsgeschwindigkeit in einem Zylinder wird relativ langsam und unverbrannter Kraftstoff im Zylinder wird an eine Abgasleitung 3 abgegeben, um durch Selbstentzündung nachverbrannt zu werden. Die Temperatur des Abgases wird hoch gehalten und die Katalysatoren 13 und 14 können im kalten Zustand schnell aktiviert werden, indem die Nachverbrennung in der Abgasleitung 3 aktiv realisiert wird. Ferner wird eine Zündeinstellung verzögert, ein Luft-Kraftstoffverhältnis wird auf ein leicht mageres Verhältnis gesteuert und die Einstellung des Auslaßventils wird vorverlegt. Der Effekt der Anhebung der Temperatur des Abgases durch die Nachverbrennung kann durch Kombination von jeder dieser Steuerungen verwirklicht werden.

Claims

1. Katalysatoraktivierungssteuersystem für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor (1), der die folgenden Bauteile aufweist:
einen in einer Motorabgasleitung (3) vorgesehenen Katalysator (13, 14);
einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (23, 24) zur variablen Steuerung der Öffnungs-/Schließeinstellung von wenigstens einem Ventil eines Ansaugventils (11) und eines Auslaßventils 12; und
eine Ventilsteuerungsvorrichtung (30, 310-350) zur Steuerung der Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils und des Auslaßventils auf einen vorbestimmten Betrag durch Steuerung des variablen Ventileinstellungsmechanismus's, wenn der Motor kalt ist.

2. Steuersystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerungsvorrichtung (30, 310-350) die Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils und des Auslaßventils auf ungefähr 20 bis 30° Kurbelwinkel einstellt.

3. Steuersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, des weiteren gekennzeichnet durch eine Zündeinstellungssteuerungsvorrichtung (30, 210-250) zur verzögernden Zündeinstellung des Motors, wenn der Motor kalt ist.

4. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, des weiteren gekennzeichnet, durch eine Luft- Kraftstoffverhältnissteuerungsvorrichtung (30, 110-150) zur Steuerung eines Luft-Kraftstoffverhältnisses des Ansaug-Luft- Kraftstoffgemisches auf ein stöchiometrisches Luft- Kraftstoffverhältnis oder auf ein leicht mageres Verhältnis, wenn der Motor kalt ist.

5. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der variable Ventileinstellungsmechanismus (23, 24) die Öffnungs-/Schließeinstellung von mindestens dem Auslaßventil steuert; und
daß die Ventilsteuervorrichtung (30, 310-350) die Öffnungseinstellung des Auslaßventils auf eine Voreilseite um mehr als unmittelbar nach dem Start des Motors steuert, indem der variable Ventileinstellungsmechanismus angesteuert wird, wenn der Motor kalt ist.

6. Steuersystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerungsvorrichtung (30, 310-350) die Ventilöffnungseinstellung des Auslaßventiles um ungefähr 10° bis 20° Kurbelwinkel vorverlegt.

7. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozesse, die ausgeführt werden, wenn der Motor kalt ist, die die Ventileinstellungssteuerung enthalten, während einer vorbestimmten Periode zumindest so lange verboten werden, bis der Start des Motors vollendet wurde.

8. Katalysatoraktivierungssteuersystem für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotoren (1), der die folgenden Bauteile aufweist:
einen Katalysator (13, 14), der in einer Motorabgasleitung (3) vorgesehen ist;
eine Abgastemperatursteuerungsvorrichtung (30, 501-510, 601-618) zur Einstellung der Abgastemperatur auf eine gewünschte Temperatur, wenn ein Auslaßventil (12) geöffnet ist, durch Steuern der Verbrennungsgeschwindigkeit des Luft- Kraftstoffgemisches in einem Zylinder (10), wenn der Motor kalt ist; und
eine Drehmomentschwankungsunterdrückungsvorrichtung (30, 501-510) zur Unterdrückung einer Drehmomentschwankung bei der Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit.

9. Steuersystem gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatursteuerungsvorrichtung (30, 501-510, 601-618) die Zündeinstellung auf eine weiter verzögerte Winkelseite als diejenige nach der Motoraufwärmung steuert, wenn der Motor kalt ist.

10. Steuersystem gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatursteuerungsvorrichtung (30, 501-510, 601-618) ferner ein Luft-Kraftstoffverhältnis des Ansaug-Luft- Kraftstoffgemisches auf ein stöchiometrisches Verhältnis oder ein leicht mageres Verhältnis steuert, wenn der Motor kalt ist.

11. Steuersystem gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatursteuerungsvorrichtung (30, 501-510, 601-618) einen Steuerungssollwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf der Basis eines Verzögerungswinkels der Zündeinstellung einstellt, wenn der Motor kalt ist.

12. Steuersystem gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatursteuerungsvorrichtung den Steuerungssollwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses umso enger an das stöchiometrische Verhältnis einstellt, je größer der Verzögerungswinkel der Zündeinstellung ist, wenn der Motor kalt ist, auf.

13. Steuersystem gemäß Anspruch 9 oder 10, des weiteren gekennzeichnet durch:
einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (23, 24) zur variablen Steuerung der Öffnungs-/Schließeinstellung von zumindest einem Ventil eines Ansaugventils (11) und eines Auslaßventils (12), wobei die Abgastemperatursteuervorrichtung (30, 501-510, 601-618) eine Ventilöffnungsüberlappung des Ansaugventils und des Auslaßventils auf einen vorbestimmten Betrag steuert, indem der variable Ventileinstellungsmechanismus angesteuert wird, wenn der Motor kalt ist.

14. Steuersystem gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren folgende Bauteile aufweist:
einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (23, 24) zur variablen Steuerung der Öffnungs-/Schließeinstellung von mindestens dem Auslaßventil (12),
wobei die Abgastemperatursteuerungsvorrichtung (30, 501-510, 601-618) die Öffnungseinstellung des Auslaßventils auf eine weiter vorgerückte Seite steuert als diejenige unmittelbar nach dem Start des Motors, indem der variable Ventileinstellungsmechanismus angesteuert wird, wenn der Motor kalt ist.

15. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, des weiteren gekennzeichnet durch folgende Bauteile:
einen Luft-Kraftstoffverhältnissensor (15) zur Erfassung eines tatsächlichen Luft-Kraftstoffverhältnisses zur Verwirklichung einer offenen Regelkreissteuerung auf den Steuerungssollwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses zumindest bevor der Luft-Kraftstoffverhältnissensor aktiv wird;
eine Speichervorrichtung (34) zur Speicherung eines Korrekturwertes, der entsprechend einer Abweichung zwischen dem tatsächlichen Luft-Kraftstoffverhältnis und dem Steuerungssollwert berechnet wird, unmittelbar nachdem der Luft-Kraftstoffverhältnissensor aktiviert wird, in einem Backup-Speicher zu irgendeiner Zeit während der Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses durch die Abgastemperatursteuerungsvorrichtung; und
eine Korrekturvorrichtung (30, 601-618) zur Korrektur einer Kraftstoffeinspritzmenge durch Einlesen des Korrekturwertes von dem Backup-Speicher während der offenen Regelkreissteuerung, bevor der Senor aktiviert wird, während der Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses durch die Abgastemperatursteuerungsvorrichtung.

16. Steuersystem gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentschwankungsunterdrückungsvorrichtung (30, 501-510) mehrmals oder an mehreren Stellen einen Zündvorgang pro Verbrennungstakt bewirkt.

17. Steuersystem gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentschwankungsunterdrückungsvorrichtung (30, 501-510) mehrmals einen Zündvorgang pro einem Verbrennungstakt bewirkt und zumindest Zündintervalle oder die Zündhäufigkeiten entsprechend den Verbrennungsbedingungen zu jedem Moment bestimmt.

18. Steuersystem gemäß Anspruch 16, des weiteren gekennzeichnet durch eine Wirbelerzeugungsvorrichtung (51, 52, 53) zur Erzeugung eines bedarfsgemäßen Wirbels oder Taumelns im Zylinder, um die Erzeugung eines Wirbels oder Taumels durch mehrmaliges Zünden oder Zünden an mehreren Stellen zu fördern.

19. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren eine Durchführungsbedingungsfeststellvorrichtung (30, 401-407) aufweist, zur Feststellung, ob die Verbrennungsgeschwindigkeit durch die Abgastemperatursteuerungsvorrichtung auf der Grundlage von Motorbetriebszuständen gesteuert wird oder nicht, wenn dieser kalt ist.

20. Steuersystem gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren folgende Bauteile aufweist:
eine Vorrichtung zum zeitweisen Halten der Motordrehzahl auf einer vorbestimmten Startzeitdrehzahl beim Starten des Motors im kalten Zustand, die höher als eine Leerlaufdrehzahl nach dem Aufwärmen ist, wobei die Durchführungsbedingungsfeststellvorrichtung (30, 401-407) zuläßt, daß die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit gestattet wird, wenn die Motordrehzahl auf die Startzeitdrehzahl gesteuert wird.

21. Steuersystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatursteuervorrich tung (30, 501-510, 601-618) die Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit während einer Periode solange verwirklicht, bis eine vorbestimmte Zeit nach der Beendigung des Starts des Motors verstrichen ist.