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Die
Erfindung betrifft ein Motorsteuerungssystem für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
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In
den letzten Jahren ist es auf dem Gebiet des Verbrennungsmotors
typisch, einen Druck von direkt in den Brennraum eines Verbrennungsmotors eingespritztem
Kraftstoff so zu ändern,
dass abwechselnd eine Schichtladungsverbrennung und eine Verbrennung
mit homogener Ladung stattfindet, um während der Schichtladungsverbrennung
ein Kraftstoffgemisch um eine Zündkerze
herum zu konzentrieren und während
der Verbrennung mit homogener Ladung das Zerstäuben eines Kraftstoffgemischs
zu fördern.
Ein derartiger Verbrennungsmotor ist beispielsweise aus der ungeprüften japanischen
Patentschrift mit der Veröffentlichungsnummer 2000-204954
bekannt.
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In
jüngster
Zeit neigt man dazu, im Hinblick auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das
aufgrund der Schichtladungsverbrennung mager wird, ein NOx absorbierendes
Material in eine Auspuffanlage einzubauen. Das NOx absorbierende
Material absorbiert NOx aus einem Abgas mit Sauerstoffüberschuss
und beseitigt das NOx, sowie die Sauerstoffkonzentration des Abgases
sinkt. Bei einer gewöhnlichen
Schichtladungsverbrennung, in der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager
ist, absorbiert das NOx absorbierende Material das NOx in einem
Abgas. Wenn das NOX absorbierende Material mehr als eine festgelegte Menge
von NOx absorbiert hat, wird die Kraftstoffverbrennung hinsichtlich
des Verbrennungsmodus von der Schichtladungsverbrennung in die Verbrennung mit
homogener Ladung geändert,
bei der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
während
eines vergleichsweise kurzen Zeitraums fett ist, damit die Sauerstoffkonzentration
eines Abgases gesenkt wird. Dies führt dazu, dass das NOx absorbierende
Material veranlasst wird, das NOx zu beseitigen, so dass das zu
beseitigende NOx mit unverbranntem HC und CO, die durch die Verbrennung
mit homogener Ladung in zunehmendem Maße erzeugt werden, reduziert
bzw. deoxidiert wird. Wenn daraufhin die Menge von absorbiertem
NOx in dem NOx absorbierenden Material auf ein zufrieden stellendes
Niveau verringert worden ist, wird die Schichtladungsverbrennung
wieder aufgenommen. Demgemäß wird,
wenn die Verbrennung mit homogener Ladung erfolgt, um das NOx absorbierende
Material zu veranlassen, das NOx zu beseitigen, der Druck einer
Kraftstoffeinspritzung auf ein Niveau erhöht, die einer Verbrennungsanforderung genügt. Bei
Wiederaufnahme der Schichtladungsverbrennung wird der Druck einer
Kraftstoffeinspritzung so verringert, dass die Bedingungen der Schichtladungsverbrennung
erfüllt
werden.
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Wenn
jedoch nach der vollständigen
Beseitigung des NOx durch das NOx absorbierende Material der Verbrennungsmodus
von der Verbrennung mit homogener Ladung wieder zur Schichtladungsverbrennung
zurückkehrt,
erfolgt mit einer zeitlichen Verzögerung eine Änderung
des Drucks einer Kraftstoffeinspritzung. In diesem Fall wird der
Kraftstoff mit einer Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft eingespritzt,
die höher
ist als eine ursprüngliche Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
für die Schichtladungsverbrennung,
was dazu führt,
dass es schwer ist, ein Kraftstoffgemisch bei einer Änderung von
der Verbrennung mit homogener Ladung zur Schichtladungsverbrennung
lokal um die Zündkerze herum
zu konzentrieren, so dass eine zufrieden stellende Schichtladungsverbrennung
kaum erreicht wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungssystem
für einen
Verbrennungsmotor vorzusehen, das ein Auftreten einer unbefriedigenden
Schichtladungsverbrennung eines Kraftstoffgemischs verhindert, wenn
eine Änderung des
Verbrennungsmodus von einer Verbrennung mit homogener Ladung zu
einer Schichtladungsverbrennung erfolgt, um ein NOx absorbierendes
Material in einer Auspuffanlage zu veranlassen, NOx zu beseitigen.
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Die
Aufgabe wird mittels eines Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß den Ansprüchen 1 und
8 gelöst.
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Ein
erfindungsgemäßes Motorsteuerungssystem
zum Steuern eines Verbrennungsmotors umfasst Kraftstoffeinspritzmittel
zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum, Mittel
zum Steuern des Kraftstoffeinspritzdrucks zum Steuern eines Drucks
von Kraftstoff, den das Kraftstoffeinspritzmittel einspritzt, in einer
Ansaugleitung angeordnete Ansaugluft-Regulierungsmittel zum Regulieren
einer Ansaugluftmenge, die in die Ansaugleitung eingebracht wird,
in einer Abgasleitung angeordnete NOx-Absorptionsmittel zum Absorbieren
von NOx aus einem Abgas bei einer hohen Sauerstoffkonzentration
und zum Abgeben des NOx in ein Abgas bei einer niedrigen Sauerstoffkonzentration,
Drehzahlüberwachungsmittel
zum Überwachen
einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors und Steuerungsmittel
zum Steuern des Kraftstoffeinspritzmittels und des Mittels zum Steuern
des Kraftstoffeinspritzdrucks auf der Grundlage der Motordrehzahl.
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Das
Steuerungsmittel steuert das Kraftstoffeinspritzmittel auf der Grundlage
der Motordrehzahl so, dass eine Verbrennung mit homogener Ladung durchgeführt wird,
indem Kraftstoff in einem Ansaugtakt eines Zylinders in den Brennraum
eingespritzt wird, wenn die Motordrehzahl höher ist als eine angegebene
Drehzahl, und dass eine Schichtladungsverbrennung durchgeführt wird,
indem Kraftstoff in einem Verdichtungstakt des Zylinders in den
Brennraum eingespritzt wird, wenn die Motordrehzahl geringer ist
als die angegebene Drehzahl, es steuert das Kraftstoffeinspritzmittel
und/oder das Ansaugluft-Regulierungsmittel, um während der Durchführung der
Verbrennung mit homogener Ladung ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis so
zu ändern,
dass ein Zustand mit fettem Gemisch vorgesehen wird, wobei eine
Sauerstoffkonzentration eines Abgases geringer ist als diejenige,
wenn ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleich
oder annähernd
gleich einem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
ist, es steuert das Mittel zum Steuern des Kraftstoffeinspritzdrucks,
um den Kraftstoffdruck gemäß der Motordrehzahl
zu steuern, während
die Schichtladungsverbrennung durchgeführt wird, und um den Kraftstoffdruck
auf einen festen Druck zu bringen, der höher ist als ein Kraftstoffdruck,
mit dem die Schichtladungsverbrennung durchgeführt wird, während die Verbrennung mit homogener
Ladung durchgeführt
wird, es stellt eine Menge von in dem NOx absorbierenden Material absorbiertem
NOx fest, wobei das Kraftstoffeinspritzmittel so gesteuert wird,
dass während
eines festgelegten Zeitraums Kraftstoff in für die Verbrennung mit homogener
Ladung in geeigneter Weise eingespritzt wird, wenn festgestellt
wird, dass die Menge des NOx während
der Durchführung
der Schichtladungsverbrennung eine bestimmte NOx-Menge erreicht
hat, und wobei das Mittel zum Steuern des Kraftstoffeinspritzdrucks
so gesteuert wird, dass der Kraftstoffdruck, der während der
aus der Feststellung resultierenden Durchführung der Verbrennung mit homogener
Ladung bereitgestellt wird, auf ein niedrigeres Niveau gebracht
wird als der Kraftstoffdruck, der während der Durchführung der
Verbrennung mit homogener Ladung auf der Grundlage der Motordrehzahl
bereitgestellt wird.
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Gemäß dem Motorsteuerungssystem
wird während
der Durchführung
der Verbrennung mit homogener Ladung zum Zweck der Beseitigung von NOx
aus dem NOx absorbierenden Material eine Änderung eines Kraftstoffdrucks
auf einen Bedarfskraftstoffdruck der Verbrennung mit homogener Ladung verhindert.
Als Ergebnis der Verhinderung der Druckänderung auf den Bedarfskraftstoffdruck
der Verbrennung mit homogener Ladung, während das NOx absorbierende
Material das NOx im Abgas beseitigt, um das NOx zu reduzieren und
das Abgas während
der Durchführung
der Verbrennung mit homogener Ladung zu reinigen, wird verhindert,
dass ein Kraftstoffgemisch allmählich
in den problematischen Zustand, sich aufgrund einer höheren Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
als einer ursprünglichen
Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft für die Schichtladungsverbrennung
nur schwer lokal um eine Zündkerze
herum konzentrieren zu lassen, geraten kann, der als Ergebnis einer
zeitlichen Verzögerung
bei der Änderung
des Kraftstoffdrucks sogar beim Zurückkehren zu der Schichtladungsverbrennung
von der Verbrennung mit homogener Ladung verursacht wird. Dies bewirkt,
dass bei der Wiederaufnahme der Schichtladungsverbrennung ausgehend
von der Verbrennung mit homogener Ladung zur Beseitigung des NOx
die Schichtladungsverbrennung in zufrieden stellender Weise erreicht
wird.
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Die
Steuerungsmittel können
die Kraftstoffeinspritzmittel während
der aus der Feststellung resultierenden Durchführung der Verbrennung mit homogener
Ladung so steuern, dass ein Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung
korrigiert wird, zu dem das Kraftstoffeinspritzmittel gemäß einer
Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffdruck, der bei der Durchführung der
aus der Feststellung resultierenden Verbrennung mit homogener Ladung
bereitgestellt wird, und dem Kraftstoffdruck, der während der
Durchführung
der Verbrennung mit homogener Ladung auf der Grundlage der Motordrehzahl
bereitgestellt wird, Kraftstoff einspritzt. Diese Korrektur eines
Kraftstoffeinspritzzeitpunkts verhindert die Verschlechterung der
Verbrennbarkeit des Kraftstoffs aufgrund der Verhinderung der Änderung
auf den Bedarfskraftstoffdruck der Verbrennung mit homogener Ladung.
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Das
Motorsteuerungssystem kann ferner eine Abgasrückführungsleitung umfassen, die
eine Ansaugleitung und eine Abgasleitung miteinander verbindet,
sowie Mittel zur Steuerung der Abgasrückführung. Bei diesem Motorsteuerungssystem
steuert das Steuerungsmittel das Mittel zur Steuerung der Abgasrückführung so,
dass eine Abgasmenge, die während
der Durchführung
der aus der Feststellung resultierenden Verbrennung mit homogener
Ladung rückgeführt wird,
im Vergleich zu einer Abgasmenge, die während der auf der Grundlage
der Motordrehzahl durchgeführten
Verbrennung mit homogener Ladung rückgeführt wird, geringer wird. Die
Verringerung der Menge der Abgasrückführung verhindert die Verschlechterung
der Verbrennbarkeit des Kraftstoffs aufgrund der Verhinderung der Änderung
auf den Bedarfskraftstoffdruck der Verbrennung mit homogener Ladung.
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Die
oben genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen deutlich, bei denen durchgängig die gleichen Bezugszeichen
verwendet wurden, um identische oder ähnliche Teile oder Mechanismen
zu bezeichnen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffgemisch zeigt,
das lokal um Elektroden einer Zündkerze
eines von einem Motorsteuerungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gesteuerten Verbrennungsmotors angesammelt
ist;
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2 eine
Veranschaulichung, die die Gesamtstruktur des mit dem Motorsteuerungssystem ausgestatteten
Verbrennungsmotors zeigt;
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3 eine
Perspektivansicht, die eine Anordnung eines Kolbens, von Einlasskanälen, einer Zündkerze
und einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung des Verbrennungsmotors
zeigt;
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4 eine
schematische Querschnittsansicht ähnlich 1, die ein
Kraftstoffgemisch zeigt, das bei einem Ansaugtakt lokal um Elektroden
der Zündkerze
des Verbrennungsmotors angesammelt ist;
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5A eine
schematische Veranschaulichung, die beispielshalber eine Kraftstoffanlage zeigt;
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5B eine
schematische Veranschaulichung, die beispielshalber eine weitere
Kraftstoffanlage zeigt;
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6 eine
Veranschaulichung in Form eines Diagramms, die ein Steuerungskennfeld
von Motorbetriebsbereichen für
eine Schichtladungsverbrennung bzw. eine Verbrennung mit homogener
Ladung zeigt;
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7A ein
Steuerungskennfeld des Kraftstoffeinspritzdrucks im Hinblick auf
die Motordrehzahl;
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7B ein
Steuerungskennfeld der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
im Hinblick auf die Motordrehzahl;
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8 ein
Steuerungskennfeld des Verhältnisses
zwischen der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft und dem Kraftstoffeinspritzdruck;
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9A ein
weiteres Steuerungskennfeld des Kraftstoffeinspritzdrucks im Hinblick
auf die Motordrehzahl;
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9B ein
weiteres Steuerungskennfeld der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
im Hinblick auf die Motordrehzahl;
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10 ein
Zeitdiagramm mit der Steuerung der Verbrennung bei fettestem Luft/Kraftstoff-Verhältnis; und
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11A und 11B die
jeweiligen Teile eines Ablaufdiagramms, das eine Abfolgeroutine
einer dualen Einspritzdrucksteuerung veranschaulicht.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 bis 3,
die einen Verbrennungsmotor 1 zeigen (der nachfolgend der
Einfachheit halber als Motor bezeichnet wird), der mit einem Steuerungssystem
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, umfasst der Motor 1 einen
Zylinderblock 3 mit einer Vielzahl von Zylindern 2 (von
denen nur einer gezeigt ist), die in einer geraden Reihe angeordnet
sind, und einen Zylinderkopf 4, der oben am Zylinderblock 3 angebracht
ist. Im Zylinder 2 ist ein Kolben 5 zum Ausführen einer
gleitenden, gegenläufigen
Bewegung nach oben und nach unten aufgenommen. Zwischen der Zylinderwand,
dem Kolben und dem Zylinderkopf 4 ist ein Brennraum 6 ausgebildet.
Wie in 3 im Einzelnen gezeigt, ist der Brennraum 6 pultdachartig und
wird von zwei in der unteren Wand des Zylinderkopfs 4 ausgebildeten
geneigten Wänden
gebildet. Wie später
noch beschrieben wird, weist der obere Teil des Brennraums 6 eine
keilförmige
Konfiguration auf, die auf einen keilartig ausgebildeten Kolbenboden
des Kolbens 5 trifft. Eine Kurbelwelle 7 ist unterhalb
des Kolbens 5 am Zylinderblock 3 montiert und mit
dem Kolben 5 über
ein Pleuel 8 verbunden.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, ist der Zylinderkopf 4 mit
zwei unabhängigen
Einlasskanälen 10 und
zwei unabhängigen
Auslasskanälen 11 ausgebildet.
Jeder der Einlasskanäle 10 öffnet sich
an einem Ende durch eine der geneigten Wände zum Brennraum 6 hin,
erstreckt sich im Wesentlichen geradlinig zu einer der entgegengesetzten
Seitenwände
des Zylinderblocks 3 und öffnet sich an einem anderen Ende
zur Außenseite
des Zylinderblocks 3 hin. Einlassventile 12 sind
so angeordnet, dass sie das eine Ende der Einlasskanäle 10 zu
geeigneten Zeitpunkten öffnen
bzw. schließen.
Analog öffnet
sich jeder der Auslasskanäle 11 an
einem Ende durch eine andere geneigte Wand zum Brennraum 6 hin,
erstreckt sich im Wesentlichen geradlinig zu einer anderen Seitenwand
des Zylinderblocks 3 und öffnet sich an einem anderen
Ende zur Außenseite
des Zylinderblocks 3 hin. Auslassventile 13 sind
so angeordnet, dass sie die einen Enden der Auslasskanäle 11 zu geeigneten
Zeitpunkten öffnen
bzw. schließen.
Ein variabler Ventilansteuerungsmechanismus 14a steuert
die Einlassventile 12 so an, dass sie die Einlasskanäle 10 öffnen und
schließen.
Analog steuert der variable Ventilansteuerungsmechanismus 14b die Auslassventile 13 so
an, dass sie die Auslasskanäle 11 öffnen und
schließen.
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Der
Motor 1 ist an einer der entgegengesetzten Seiten so mit
einem Ansaugrohr 30 versehen, dass es mit jedem der Einlasskanäle 10 in
Verbindung steht. Das Ansaugrohr 30 ist von seinem in Strömungsrichtung
oben liegenden bis zu seinem in Strömungsrichtung unten liegenden
Ende mit einem Hitzdraht-Luftmassenmesser 31, der dahingehend betriebsfähig ist,
dass er einen Luftdurchsatz von Ansaugluft überwacht, mit einer elektrisch
betätigten Drosselklappe 32,
die dahingehend betriebsfähig
ist, dass sie eine Öffnung
des Ansaugrohrs 30 reguliert und mit einem Auffangbehälter 33 versehen.
In den Brennraum 6 des Motors 1 wird durch das
Ansaugrohr 30 über
einen (nicht gezeigten) Luftfilter Luft eingebracht. Die elektrisch
betätigte
Drosselklappe 32 ist mit einem (nicht gezeigten) Gaspedal
verbunden und wird nicht über
ein mechanisches Gestänge, sondern
durch einen (nicht gezeigten) Elektromotor betätigt. Der in Strömungsrichtung
oberhalb des Auffangbehälters 33 liegende
Ansaugdurchlass 30 wird so verzweigt, dass gemeinsame,
eigenständige
Ansaugrohre für
die jeweiligen Zylinder 2 gebildet werden. Jedes gemeinsame,
eigenständige
Ansaugrohr verzweigt sich ferner in zwei eigenständige Ansaugrohre, die unabhängig voneinander
mit den jeweiligen Einlasskanälen 10 der
einzelnen Zylinder 2 verbunden sind. Die jeweiligen Einlasskanäle 10 sind
an ihren in Strömungsrichtung
oben liegenden Enden mit Luftdurchsatz-Regulierventilen 34 versehen,
die dahingehend betriebsfähig
sind, dass sie jeweils eine Verwirbelung im Brennraum 6 regulieren.
Diese Luftdurchsatz-Regulierventile 34 werden von einem Schrittmotor 35 geöffnet und
geschlossen. Bei dem Luftdurchsatz-Regulierventil 34 handelt
es sich um einen Typ, der eine abgerundete, schmetterlingsförmige Membran
umfasst, die teilweise weggeschnitten ist. Insbesondere liegt in
diesem Ausführungsbeispiel
ein unterer Teil des Luftdurchsatz-Regulierventils 34 unterhalb
einer Ventilwelle 34a. Wenn das Luftdurchsatz-Regulierventil 34 den
Einlasskanal 10 schließt,
wird ein Ansaugluftstrom so zusammengedrückt, dass er durch eine im
Einlasskanal 10 unterhalb des Verwirbelungs-Regulierventils 34 ausgebildete Öffnung strömt und so
in den Brennraum 6 eintritt, dass eine starke Verwirbelung
entsteht. Sowie das Luftdurchsatz-Regulierventil 34 allmählich geöffnet wird,
vergrößert sich
die im Einlasskanal 10 durch das Luftdurchsatz-Regulierventil 34 gebildete Öffnung,
und die Verwirbelung verliert allmählich an Stärke.
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Der
Brennraum 6 ist in seinem oberen Teil mit einer von den
in 3 gezeigten Einlassventilen 12 und Auslassventilen 13 umgebenen
Zündkerze 16 ausgestattet.
Die Zündkerze
ist so konstruiert, dass eine Elektrodenspitze eine bestimmte Strecke
weit in den Brennraum 6 hinunterreicht. Dadurch wird die Elektrodenspitze
unmittelbarer in den Weg eines einströmenden Kraftstoffgemischs platziert.
Die Zündkerze 16 ist
an ihrem äußeren Ende
elektrisch mit einer Zündschaltung 17 (siehe 2)
verbunden. Der Zylinder 2 erhält zu einem geeigneten Zeitpunkt
an den Zündkerzenelektroden
einen Funken, wenn der Kolben 5 sich dem obersten Punkt
seines Verdichtungstakts nähert.
Ein Kolbenboden 5a des Kolbens 5 ist keilartig
ausgebildet und trifft in der Konfiguration auf den oberen Teil
des pultdachartigen Brennraums 6. Der Kolbenboden 5a ist
in seiner Mitte mit einer zitronenförmigen Ausnehmung 5b ausgebildet.
Wie in 4 gezeigt, funktioniert diese Ausnehmung 5b, um
beim Ansaugtakt im Brennraum 6 eine gleichmäßige Verwirbelung
T zu bilden, und erhält
ihn zuverlässig
aufrecht, um eine starke Dämpfung
der Verwirbelung bis zu einer späteren
Phase des Verdichtungstakts zu verhindern.
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Der
Brennraum 6 ist an seinem Mantel mit einem Kraftstoffeinspritzmittel 18 versehen,
das zwischen benachbarten, in Strömungsrichtung unten liegenden
Enden der Einlasskanäle 10 angeordnet
ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 ist vom im Stand der
Technik allgemein bekannten Wirbeltyp, mit dem Kraftstoff in Form
eines Wirbelstroms, der wie ein hohles Korn geformt ist und sich
entlang einer Mittellinie der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 erstreckt, eingespritzt
wird. Wie allgemein bekannt ist, erhöht sich die Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
der Kraftstoffeinspritzung bei einem Ansteigen des Drucks des Kraftstoffs,
der durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 eingespritzt
wird (der nachfolgend als Kraftstoffeinspritzdruck bezeichnet wird), entsprechend
dem Anstieg des Kraftstoffeinspritzdrucks. Ein Kraftstoffverteilerrohr 19 erstreckt
sich seitlich vom Zylinderkopf 4 und ist an die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 18 für die Zylinder 2 gemeinschaftlich
angeschlossen, um unter Druck stehenden Kraftstoff aus einem in 5A bzw. 5B gezeigten
Kraftstoffsystem 20 zur jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 zu
fördern.
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Das
Kraftstoffsystem 20 kann eine in 5A gezeigte
Form aufweisen. Das Kraftstoffsystem 20 umfasst das Kraftstoffverteilerrohr 19 und
einen über eine
Kraftstoffleitung 22 angeschlossenen Kraftstofftank 21.
Diese Kraftstoffleitung 22 ist von der Seite des Kraftstofftanks 21 zum
Kraftstoffverteilerrohr 19 hin mit einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe 23,
einem Niederdruckregler 24, einem Kraftstoff-Filter 25,
einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 26a und einem Hochdruckregler 27 versehen.
Diese Hochdruck-Kraftstoffpumpe 26a und dieser Hochdruckregler 27 sind über eine
Rücklaufleitung 29a mit
dem Kraftstofftank 21 verbunden. Die Rücklaufleitung 29a ist
mit einem Niederdruckregler 28 versehen, der betrieben
wird, um einen Druck des zum Kraftstofftank 21 zurücklaufenden
Kraftstoffs zu regulieren. Der mittels der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 23 gepumpte
Kraftstoff wird vom Niederdruckregler 24 druckreguliert
und dann über
den Kraftstoff-Filter 25 zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe 26a gefördert. Die
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 26a setzt den Kraftstoff unter Druck
und fördert
ihn teilweise über
den Hochdruckregler 27 in das Kraftstoffverteilerrohr 19 und
fördert ihn
teilweise über
den Niederdruckregler 28 in den Kraftstofftank 21 zurück. Der
in das Kraftstoffverteilerrohr 19 geförderte Kraftstoff wird für die Schichtladungsverbrennung
auf ein geeignetes Druckniveau zwischen beispielsweise annähernd 3
MPa und annähernd
13 MPa, und noch wünschenswerter,
annähernd
3 MPa und annähernd
17 MPa, druckreguliert.
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Das
Kraftstoffsystem 20 kann eine weitere, in 5B gezeigte
Form aufweisen. Ein Kraftstoffsystem 20 umfasst das Kraftstoffverteilerrohr 19 und
einen über
eine Kraftstoffleitung 22 angeschlossenen Kraftstofftank 21.
Diese Kraftstoffleitung 22 ist von der Seite des Kraftstofftanks 21 zum
Kraftstoffverteilerrohr 19 hin mit einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe 23,
einem Niederdruckregler 24, einem Kraftstoff-Filter 25 und
einer elektromotorisch angetriebenen Hochdruck-Kraftstoffpumpe 26b versehen,
die vom Typ mit Elektromotor ist und hinsichtlich der Förderleistung
in einem weiten Bereich variabel ist. Der Niederdruckregler 24 ist über eine
Rücklaufleitung 29 mit
dem Kraftstofftank 21 verbunden, so dass Kraftstoff teilweise
zum Kraftstofftank 21 zurückgefördert wird. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 26b reguliert eine
Fördermenge
von Kraftstoff an das Kraftstoffverteilerrohr 19, um dadurch
einen Druck des Kraftstoffs zu regulieren.
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Der
Motor 1 ist auf einer anderen Seite mit einem Auspuffkrümmer 37 versehen,
der mit einem in Strömungsrichtung
oberen Ende der jeweiligen Auslasskanäle 11 der Zylinder 2 über eigenständige Ansaugrohre 36 verbunden
ist und an einem in Strömungsrichtung
unteren Ende mit einem gemeinsamen Auspuffrohr 39 verbunden
ist. Der Auspuffkrümmer 37 ist
mit einer linearen Lambda-Sonde (O2-Sonde) 38 versehen,
die in verschiedenen Formen allgemein bekannt ist und jede beliebige
allgemein bekannte Form aufweisen kann. Wie im Stand der Technik
allgemein bekannt ist, überwacht
die O2-Sonde 38 eine Sauerstoffkonzentration
eines aus dem Motor 1 abgeführten Abgases und stellt eine
lineare Ausgabe innerhalb eines bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs
einschließlich
eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
bereit. Das Auspuffrohr 39 ist von der in Strömungsrichtung
oberen Seite zur in Strömungsrichtung
unteren Seite hin mit einem Dreiwegekatalysator 54, einer
NOx absorbierenden Einheit 40, die ein NOx absorbierendes
Material enthält,
und einer Lambda-Sauerstoffsonde (λO2-Sonde) 41 versehen.
Das NOx absorbierende Material ist vom NOx absorbierenden/reduzierenden
Typ, der NOx in einem Abgas bei einer hohen Sauerstoffkonzentration
absorbiert und das NOx beseitigt und das NOx mit unverbranntem HC
und CO reduziert bzw. deoxidiert, wenn die Sauerstoffkonzentration
sinkt. Die λO2-Sonde 41, die in verschiedenen
Formen bekannt ist und jede beliebige allgemein bekannte Form aufweisen
kann, überwacht
eine Sauerstoffkonzentration eines aus dem Motor 1 abgeführten Abgases, um
eine Verschlechterung des NOx absorbierenden Materials zu erkennen
und eine stufenweise Ausgabe bereitzustellen, die an dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis als
Grenze umgekehrt wird.
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Ferner
ist ein Abgasrückführungsrohr (AGR-Rohr) 43 zwischen
dem Ansaugrohr 36 und dem Abgasrohr 39 angeschlossen.
Insbesondere ist das AGR-Rohr 43 an seinem in Strömungsrichtung unteren
Ende zwischen der Drosselklappe 32 und dem Auffangbehälter 33 mit
dem Ansaugrohr 36 verbunden und mit einem Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 44 versehen.
Dieses AGR-Ventil 44 reguliert die Menge des Abgases, das
durch das AGR-Rohr 43 in einen Ansaugluftstrom rückgeführt wird.
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Ein
Motorsteuergerät
(ECU) 50 steuert verschiedene Betriebselemente, nämlich die
Zündschaltung 17,
die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18, den Hochdruckregler 27 für das Kraftstoffsystem 20,
die elektrisch betätigte
Drosselklappe 32, das Luftdurchsatz-Regulierventil 34, das AGR-Ventil 44 und
dergleichen. Damit das ECU 50 eine exakte Steuerung der
Betriebselemente vornehmen kann, empfängt das ECU 50 Signale
von zumindest einem Winkelgeber 9, der dahin betriebsfähig ist,
dass er einen Drehwinkel der Kurbelwelle 7 überwacht,
einem Gaspedalstellungssensor 51 und einem Drehzahlsensor 52, der
dahingehend betriebsfähig
ist, dass er eine Drehzahl der Kurbelwelle 7 stellvertretend
für eine
Motordrehzahl überwacht,
zusätzlich
zu dem Luftmassenmesser 31, der linearen O2-Sonde 38 und
der λO2-Sonde 41.
Das ECU 50 stellt Steuersignale zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge,
eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts und eines Kraftstoffeinspritzdrucks
anhand einer Motorbetriebsbedingung bereit, die auf der Grundlage
der ankommenden Signale bestimmt wird. Insbesondere wird, wie in 6 beispielshalber
gezeigt ist, auf der Seite der niedrigeren Motordrehzahl und Motorlast,
während
der Motor 1 in einer Warmbetriebsbedingung läuft, ein
Motorbetriebsbedingungsbereich für
die Schichtladungsverbrennung definiert. In diesem Motorbetriebsbedingungsbereich
für die
Schichtladungsverbrennung wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 aktiviert,
um Kraftstoff für
einen bestimmten Zeitraum während des
Verdichtungstakts des Kolbens 5 einzuspritzen, beispielsweise
zu einem Zeitpunkt zwischen 40° und 140° nach einem
oberen Totpunkt (OT) des Verdichtungstakts des Kolbens 5,
so dass für
die Schichtladungsverbrennung ein geschichtetes Kraftstoffgemisch
lokal um die Zündkerze 16 herum
verteilt wird. Andererseits wird der übrige Motorbetriebsbedingungsbereich
der Verbrennung mit homogener Ladung zugewiesen. In diesem Motorbetriebsbedingungsbereich
für die
Verbrennung mit homogener Ladung wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 aktiviert,
um Kraftstoff während
des Ansaugtakts des Kolbens 5 so einzuspritzen, dass er
in ausreichender Weise mit Ansaugluft gemischt wird, wodurch ein
homogenes Kraftstoffgemisch im Brennraum 6 verteilt wird.
Während
der Verbrennung mit homogener Ladung wird die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und
C rosselklappenöffnung
so vorgenommen, dass ein annähernd
stöchiometrisches
Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
das heißt
annähernd
14,7, in einem gesamten Motorbetriebsbedingungsbereich bereitgestellt wird.
Insbesondere wird die Steuerung in einem Motorbetriebsbereich mit
vollständig geöffneter
Drosselklappe so vorgenommen, dass das Kraftstoffgemisch auf ein
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
von beispielsweise 13 angereichert wird, das fetter ist als das
stöchiometrische
Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
so dass dadurch eine hohe Motorleistung bereitgestellt wird, die
einer hohen Motorlast entspricht.
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Im
Motorbetriebsbedingungsbereich für
die Schichtladungsverbrennung wird eine geeignete Schichtung eines
Kraftstoffgemischs unter Verwendung einer Verwirbelung T zum Steuern
des Verhaltens eines Kraftstoffsprühstoßes im Brennraum 6 erreicht.
Insbesondere, wenn der Motor 1 im Motorbetriebsbedingungsbereich
für die
Schichtladungsverbrennung läuft,
während
die im Ansaugtakt des Kolbens 5 erzeugte Verwirbelung T
bis zu einer späteren Phase
des Verdichtungstakts des Kolbens 5 aufrechterhalten wird,
wird Kraftstoff so eingespritzt, dass er genau in einer Richtung,
die der Verwirbelung T annähernd
entgegengesetzt ist, in die Verwirbelung T eindringt. Dies bewirkt,
dass die Verwirbelung T so auf den Kraftstoffsprühstoß einwirkt, dass der Kraftstoffsprühstoß verlangsamt
wird und allmählich
zur Zündkerze 16 gelangt.
Diese Bewegung des Kraftstoffsprühstoßes fördert die
Verdampfung und Vernebelung der Kraftstofftropfen und deren Vermischung mit
Luft. Abschließend
sammelt sich, wie in 1 schattiert dargestellt, das
Kraftstoffgemisch zum Zeitpunkt der Zündung als entzündliches
Kraftstoffgemisch lokal um die Zündkerze 16 herum
an.
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In
diesem Fall wird, während
die Öffnung
der Luftdurchsatz-Regulierventile 34 anhand einer Änderung
in der Motordrehzahl gesteuert wird, um eine Geschwindigkeit der
Verwirbelung T im Brennraum 6 zu ändern, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 so gesteuert,
dass sie den Kraftstoffeinspritzdruck entsprechend der Änderung
der Öffnung
der Luftdurchsatz-Regulierventile 34 reguliert. Noch genauer
lässt sich
die Steuerung der Verwirbelungsgeschwindigkeit, wie in 7A gezeigt,
dadurch beschreiben, dass die Luftdurchsatz-Regulierventile 34 vollständig geschlossen
bleiben, bis die Motordrehzahl Ne eine erste Drehzahl Ne1, beispielsweise
2.500 U/Min., erreicht hat, wenn der Motor 1 im Motorbetriebsbedingungsbereich
für die
Schichtladungsverbrennung läuft.
Dies führt
dazu, dass die Verwirbelungsgeschwindigkeit Ts höher ist als in einem Fall,
in dem die Luftdurchsatz-Regulierventile 34 vollständig geöffnet sind
(durch die Strichpunktlinie gezeigt), und sich bei einer Erhöhung der
Motordrehzahl Ne stärker ändert. Wenn
die Motordrehzahl Ne die erste festgelegte Drehzahl Ne1 erreicht,
erreicht die Verwirbelungsgeschwindigkeit Ts eine festgelegte obere Grenzgeschwindigkeit
Tsup. Wenn sich die Motordrehzahl Ne weiter erhöht und die erste festgelegte Drehzahl
Ne1 überschreitet,
werden daraufhin die Luftdurchsatz-Regulierventile 34 anhand einer Änderung
der Öffnungsstellung
der Luftdurchsatz-Regulierventile 34 allmählich geöffnet, so
dass die Verwirbelungsgeschwindigkeit Ts unverändert bleibt. Wenn sich die
Motordrehzahl Ne weiter erhöht
und die erste festgelegte Drehzahl Ne1 überschreitet. Wenn die Motordrehzahl
Ne eine zweite festgelegte Drehzahl Ne2 erreicht, beispielsweise
3.500 U/Min., werden die Luftdurchsatz-Regulierventile 34 vollständig geöffnet. Wenn
sich daraufhin die Motordrehzahl Ne erhöht und die zweite festgelegte
Drehzahl Ne2 überschreitet
und in den Motorbetriebsbedingungsbereich für die Verbrennung mit homogener
Ladung gelangt, bleiben die Luftdurchsatz-Regulierventile 34 vollständig geöffnet, um
sicherzustellen, dass eine ausreichende Menge Luft angesaugt wird.
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Gleichzeitig
wird der Kraftstoffeinspritzdruck so gesteuert, dass die Änderung
der Verwirbelungsgeschwindigkeit berücksichtigt wird, wodurch sich
die Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft Fp, wie in 7B gezeigt, ändert. Insbesondere
wenn der Motor 1 in dem Motorbetriebsbedingungsbereich
für die Schichtladungsverbrennung
arbeitet, wird die Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft Fp auf einen festgelegten
oberen Grenzwert der Penetrationskraft Fpup erhöht, bis die Motordrehzahl Ne
dann die erste festgelegte Drehzahl Ne1 erreicht. Während sich
die Motordrehzahl Ne zwischen der ersten festgelegten Drehzahl Ne1
und der zweiten festgelegten Drehzahl Ne2 ändert, wird die Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
Fp konstant auf dem oberen Grenzwert der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
Fpup gehalten. Wenn sich die Motordrehzahl Ne weiter erhöht und die
zweite festgelegte Drehzahl Ne2 überschreitet
und der Motorbetriebsbedingungsbereich für die Verbrennung mit homogener
Ladung erreicht wird, wird die Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
Fp auf einem höheren
Wert als dem oberen Grenzwert Fpup für die Schichtladungsverbrennung
fixiert oder anhand eines Gleichgewichts zwischen einer Kraftstoffeinspritzmenge
und einem Zeitraum bestimmt, in dem die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt werden kann.
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Die
Steuerung der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft Fp wird
durch Steuern der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 27 des Kraftstoffsystems 20 erreicht,
so dass sich der Druck des Kraftstoffs, der zur Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 gefördert wird, ändert. Die
Steuerung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 27 wird anhand
einer programmierten Steuerungssequenz vorgenommen. Da es, wie beispielsweise
in 8 gezeigt, eine Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
und dem Kraftstoffeinspritzdruck gibt, die keinen Bedingungen unterworfen
ist, wird die Steuerung des Kraftstoffeinspritzdrucks in der Praxis
so vorgenommen, dass der Beziehung zwischen der Motordrehzahl und
der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft,
die wie in 7B gezeigt definiert ist, unter
Berücksichtigung der
in 8 gezeigten Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
und dem Kraftstoffeinspritzdruck Rechnung getragen wird.
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In
diesem Fall kann die Steuerung der Verwirbelungsgeschwindigkeit
so vorgenommen werden, wie in 9A gezeigt.
Die Luftdurchsatz-Regulierventile 34 werden bei einer Erhöhung der
Motordrehzahl Ne allmählich
weiter geöffnet,
bis die Motordrehzahl Ne die zweite festgelegte Drehzahl Ne2 erreicht,
um allmählich
die Verwirbelungsgeschwindigkeit Ts innerhalb des Bereichs unterhalb
der festgelegten oberen Grenzgeschwindigkeit Tsup zu erhöhen. Die
Steuerung der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft Fp wird
erreicht, indem die Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe 27 des
Kraftstoffsystems 20 so gesteuert wird, dass sich der Kraftstoffeinspritzdruck ändert. Diese
Steuerung wird in der Praxis so vorgenommen, dass der Beziehung
zwischen der Motordrehzahl und der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft,
die wie in 9B gezeigt definiert ist, unter
Berücksichtigung
der in 8 gezeigten Beziehung zwischen der Kraftstoffeinspritzungs-Penetrationskraft
und dem Kraftstoffeinspritzdruck Rechnung getragen wird.
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Das
ECU 50 nimmt, wie weiter unten unter Bezugnahme auf 10 beschrieben,
zusätzlich
zur Steuerung des Kraftstoffdrucks anhand der Motorbetriebsbedingungsbereiche,
eine Steuerung der Verbrennung zur NOx-Beseitigung vor.
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Unter
Bezugnahme auf 10 wird, wenn die Menge von
absorbiertem NOx eine festgelegte Menge erreicht hat, die Verbrennung
mit homogener Ladung, in welcher ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorliegt,
einen festgelegten Zeitraum lang durchgeführt, beispielsweise eine bis
mehrere Sekunden lang, oder bis die Menge von absorbiertem NOx gleich
null (0) wird, damit das NOx absorbierende Material 40 veranlasst
wird, das NOx zur Reduktion mit unverbranntem HC und CO in einem
Abgas zu beseitigen, wodurch das Abgas gereinigt wird (was als Verbrennung
zur NOx-Beseitigung bezeichnet wird). Obwohl der Kraftstoffeinspritzdruck
bei herkömmlichen
Systemen erhöht
wird, so dass beim Auftreten eines Wechsels des Verbrennungsmodus zur
Verbrennung mit homogener Ladung die Bedingungen der Verbrennung
mit homogener Ladung erfüllt
werden, bleibt in diesem Fall der Kraftstoffeinspritzdruck trotz
eines Wechsels des Verbrennungsmodus zur Verbrennung mit homogener
Ladung in diesem Ausführungsbeispiel
dennoch konstant, so dass keine zeitliche Verzögerung beim Ändern des Kraftstoffeinspritzdrucks
auftritt, wenn die Schichtladungsverbrennung wieder aufgenommen
wird, nachdem das NOx absorbierende Material 40 das NOx beseitigt
hat. Dies führt
dazu, dass er so verringert wird, dass eine lokale Konzentration
eines Kraftstoffgemischs um die Zündkerze 16 herum bei
der Wiederaufnahme der Schichtladungsverbrennung kaum auftreten
kann.
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In
diesem Fall ist es, mit dem Ziel, bei einem Wechsel zur Verbrennung
mit homogener Ladung (das heißt
zur Verbrennung zur NOx-Beseitigung) das Auftreten einer abrupten
Drehmomentänderung zu
verhindern, jedoch wünschenswert,
einen Zündzeitpunkt
vorübergehend
zu verzögern.
Außerdem
ist es wünschenswert,
einen Zündzeitpunkt
vorzuverlegen, um die Menge des Abgases, das rückgeführt wird, zu verringern, oder
einen Kraftstoffeinspritzdruck beispielsweise auf einen Druck zu
erhöhen,
der höher
ist als ein Niveau während
der Durchführung der
Schichtladungsverbrennung, aber niedriger als ein Niveau während der
Durchführung
der Verbrennung mit homogener Ladung, und zwar in einem Maß, das die
Schichtladungsverbrennung sogar während der Durchführung der
Verbrennung mit homogener Ladung (das heißt der Verbrennung zur NOx-Beseitigung)
zulässt,
unter Berücksichtigung der
Tatsache, dass die Verbrennbarkeit des Kraftstoffs aufgrund eines
Abfalls im Kraftstoffeinspritzdruck während der Verbrennung mit homogener
Ladung schlechter ist.
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Die
folgende Beschreibung ist auf die Kraftstoffdrucksteuerung gemäß dem vorgenannten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 11A und 11B gerichtet.
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Unter
Bezugnahme auf 11A und 11B,
die die jeweiligen Teile einer Abfolgeroutine der Kraftstoffdrucksteuerung
zeigen, beginnt die Abfolgelogik, und die Steuerung wird in Schritt
S1 bei einem Funktionsblock fortgesetzt, in dem zumindest eine Motordrehzahl
und eine Gaspedalstellung eingelesen werden. Anschließend wird
in Schritt S2 eine Feststellung getroffen, ob eine Motorbetriebsbedingung
im Bereich der Schichtladungsverbrennung liegt. Wenn die Antwort
negativ ist, gibt dies an, dass die Motorbetriebsbedingung im Bereich
der Verbrennung mit homogener Ladung liegt; dann wird, nachdem ein
Soll-Kraftstoffeinspritzdruck eingelesen wurde, in diesem Ausführungsbeispiel
beispielsweise 7 MPa, in Schritt S3 die Kraftstoffdrucksteuerung
für die
Verbrennung mit homogener Ladung so vorgenommen, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 in Schritt
S4 Kraftstoff mit dem Soll-Kraftstoffeinspritzdruck einspritzt,
und dann gibt die Abfolgelogik eine Anweisung zur Rückkehr,
damit die Abfolgeroutine wiederholt wird. Wenn die Antwort positiv
ist, gibt dies andererseits an, dass die Motorbetriebsbedingung
im Bereich der Schichtladungsverbrennung liegt; dann wird, nachdem
in Schritt S5 ein Soll-Kraftstoffeinspritzdruck
für die
Schichtladungsverbrennung eingelesen wurde, der Kraftstoffeinspritzdruck
in Schritt S6 auf den Soll-Kraftstoffeinspritzdruck gebracht.
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Daraufhin
wird in Schritt S7 eine Feststellung vorgenommen, um die Menge von
absorbiertem NOx zu bestimmen. Diese Feststellung der Menge von
absorbiertem NOx kann unter Verwendung eines herkömmlichen
integrierten Zählers
vorgenommen werden, der nach jedem festgelegten Zeitraum einen festgelegten
Wert als NOx-Inkrement hinzufügt,
während
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
mager ist, und den festgelegten Wert als NOx-Dekrement nach jedem festgelegten
Zeitraum abzieht, während
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis
mager oder gleich dem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
ist, so dass dadurch eine angesammelte Menge von NOx festgestellt
wird. Um die Genauigkeit der Feststellung zu erhöhen, ist es wirkungsvoll, eine
Temperatur des NOx absorbierenden Materials 40 und eine
Menge von unverbranntem HC und CO im Abgas zu berücksichtigen.
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Nach
der Feststellung der Menge von absorbiertem NOx wird in Schritt
S8 eine Feststellung getroffen, ob die festgestellte Menge von absorbiertem NOx
größer ist
als eine festgelegte Menge von absorbiertem NOx als kritischem Wert
für die
Durchführung der
Abgabe (Beseitigung) von NOx. In diesem Ausführungsbeispiel wird NOx beseitigt
und reduziert, wenn die kritische Menge von absorbiertem NOx erreicht
ist, damit das NOx absorbierende Material 40 seine wesentliche
Wirkung in geeigneter Weise erzielt. Wenn die Antwort negativ ist,
gibt dies an, dass es für
das NOx absorbierende Material 40 nicht notwendig ist,
eine Beseitigung des NOx durchzuführen; dann gibt die Abfolgelogik
eine Anweisung zur Rückkehr,
damit die Abfolgeroutine wiederholt wird. Wenn andererseits die
Antwort positiv ist, gibt dies an, dass es für das NOx absorbierende Material
notwendig ist, eine Beseitigung des NOx durchzuführen; dann wird das AGR-Ventil 44 in
Schritt S9 geschlossen. Das Schließen des AGR-Ventils 44 erfolgt,
um eine Abgasrückführung zu
unterbinden, um dadurch die Verschlechterung der Verbrennbarkeit
des Kraftstoffs unter Berücksichtigung
eines Falls zu steuern, in dem der Kraftstoffeinspritzdruck nicht
in ausreichender Weise erhöht
wird, um einem Bedarfs-Kraftstoffeinspritzdruck der Verbrennung
mit homogener Ladung bei der Durchführung der Verbrennung zur NOx-Beseitigung
in einem späteren
Schritt S14 zum Abgeben (Beseitigen) von NOx durch Durchführung der Verbrennung
mit homogener Ladung mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu
entsprechen. Das AGR-Ventil 44 kann vollständig geschlossen
werden, so dass eine Abgasrückführung vollständig unterbunden
wird, oder es kann unter Berücksichtigung
des Kraftstoffeinspritzdrucks, mit dem die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 Kraftstoff
einspritzt, teilweise geschlossen werden, um die Menge des rückgeführten Abgases
zu verringern.
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Anschließend wird,
nachdem in Schritt S10 ein oberer Grenzwert eines Soll-Kraftstoffeinspritzdrucks
eingelesen wurde, der wünschenswerterweise
für die
Schichtladungsverbrennung beispielsweise weniger als 7 MPa beträgt, der
Kraftstoffeinspritzdruck so gesteuert, dass er bei Schritt 11 den
oberen Grenzwert des Soll-Kraftstoffeinspritzdrucks erreicht. Ferner
wird, nachdem in Schritt S12 ein Soll-Kraftstoffeinspritzdruck für die Verbrennung
mit homogener Ladung und ein Ist-Kraftstoffeinspritzdruck
eingelesen wurden, in Schritt S13 eine Berechnung durchgeführt, um
einen Korrekturwert für
einen Zeitpunkt der Aktivierung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 auf
der Grundlage einer Differenz zwischen dem Ist- Kraftstoffeinspritzdruck und dem Soll-Kraftstoffeinspritzdruck
für die
Verbrennung mit homogener Ladung zu bestimmen. Dieser Korrekturwert
für den Zeitpunkt
der Aktivierung der Einspritzvorrichtung wird angegeben, um die
Verschlechterung der Verbrennbarkeit des Kraftstoffs aufgrund der
Tatsache, dass der Kraftstoffeinspritzdruck bei der Durchführung der
NOx-Beseitigung und NOx-Reduzierung
auf den oberen Grenzwert des Soll-Kraftstoffeinspritzdrucks (siehe
Schritt S11) für
die Schichtladungsverbrennung beschränkt ist, einzudämmen. Der Ist-Kraftstoffeinspritzdruck
kann mittels des Soll-Kraftstoffeinspritzdrucks für die Schichtladungsverbrennung
dargestellt oder praktisch unter Verwendung eines Druckfühlers erkannt
werden.
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In
Schritt S14 wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 18 zum
korrigierten Aktivierungszeitpunkt (beispielsweise zu einem Aktivierungszeitpunkt,
der mit einer Erhöhung
der Druckdifferenz weiter vorverlegt wird), aktiviert, so dass die
Verbrennung mit homogener Ladung mit einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das
heißt
als Verbrennung bei fettestem Luft/Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird.
Als Ergebnis der Verbrennung bei fettestem Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird
das im NOx absorbierenden Material 40 angesammelte NOx
beseitigt und mit unverbranntem HC und CO im Abgas reduziert. Die
Verbrennung bei fettestem Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird fortgesetzt, bis
die festgestellte Menge von absorbiertem NOx gleich 0 (null) wird,
solange eine wesentliche Änderung
in der Motorbetriebsbedingung auftritt. Insbesondere wird in Schritt
S15 eine Feststellung getroffen, ob die festgestellte Menge von
absorbiertem NOx 0 (null) geworden ist. Wenn die Antwort negativ
ist, gibt dies an, dass ein Teil des NOx nach wie vor im NOx absorbierenden
Material 40 angesammelt ist; dann wird in Schritt S16 eine
weitere Feststellung getroffen, nämlich ob eine wesentliche Änderung
in der Motorbetriebsbedingung aufgetreten ist. Solange die Motorbetriebsbedingung
im Wesentlichen unverändert
bleibt, wird die Verbrennung bei fettestem Luft/Kraftstoff-Verhältnis fortgesetzt.
Wenn sich die Motorbetriebsbedingung wesentlich geändert hat,
gibt die Abfolgelogik eine Anweisung zur Rückkehr, damit eine weitere
Abfolgeroutine ausgeführt
wird. Wenn andererseits die Antwort hinsichtlich dieser Entscheidung
positiv ist, gibt dies an, dass das NOx vollständig beseitigt worden ist;
dann wird, nachdem die Verbrennung bei fettestem Luft/Kraftstoff-Verhältnis beendet
worden ist, anders ausgedrückt,
nachdem die Schichtladungsverbrennung wieder aufgenommen wurde,
in Schritt S17 der Kraftstoffeinspritzdruck so gesteuert, dass in
Schritt S18 der Soll-Kraftstoffeinspritzdruck
für die
Schichtladungsverbrennung erreicht wird, und das AGR-Ventil 44 wird
in Schritt 19 anschließend
so gesteuert, dass es eine gewöhnliche Öffnungsstellung
einnimmt, die für
die Schichtladungsverbrennung geeignet ist. Der Grund hierfür ist, dass
es nicht notwendig ist, während
der Schichtladungsverbrennung eine Verbesserung der Verbrennbarkeit
des Kraftstoffs in Betracht zu ziehen. In diesem Fall ist eine zeitliche
Verzögerung
beim Ändern
des Kraftstoffeinspritzdrucks unbedeutend, wenn der Kraftstoffeinspritzdruck
vom oberen Grenzwert des Soll-Kraftstoffeinspritzdrucks für die Schichtladungsverbrennung
so geändert
wird, dass er einen gewöhnlichen
Soll-Kraftstoffeinspritzdruck für
die Schichtladungsverbrennung erreicht, was nicht wahrscheinlich
ist, wenn der Kraftstoffeinspritzdruck ausgehend vom Soll-Kraftstoffeinspritzdruck
für die
Verbrennung mit homogener Ladung geändert wird. Der Grund dafür ist, dass
die Änderung
des Kraftstoffeinspritzdrucks im selben Motorbetriebsbedingungsbereich
für die
Schichtladungsverbrennung auftritt. Demgemäß wird, nachdem eine Rückkehr von
der Verbrennung mit homogener Ladung, die durchgeführt wird,
um NOx von dem NOx absorbierenden Material 40 zu beseitigen,
zur Schichtladungsverbrennung erfolgt ist, gesteuert, dass ein Kraftstoffgemisch
so eingestellt ist, dass es kaum lokal um die Zündkerze 16 herum konzentriert werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben. Vorteilhafterweise können vom Fachmann mit normalen
Kenntnissen auf diesem Gebiet jedoch Varianten und andere Ausführungsbeispiele
ausgeführt
werden, ohne dass vom Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird.