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    Erfindungsgemäß wird ein Regelsystem für einen Verbrennungsmotor (3) angegeben, das in der Lage ist, ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment zu erreichen sowie einen hohen Verbrennungswirkungsgrad und eine hohe emissionsreduzierende Leistung durch einen Dreiwegekatalysator in einem Magerverbrennungsbetrieb in kompatibler Weise zu erreichen. Das Regelsystem setzt eine Regelgröße, die entweder eine einer Brennkammer zuzuführende Sauerstoffmasse oder eine Kraftstoffeinspritzmenge indiziert, derart, dass die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen gleich einem Wert entsprechend stöchiometrischer Verbrennung wird. Auf der Basis der erfassten Motorbetriebszustände wird ein Sollwert gesetzt, der einem angeforderten Drehmoment entspricht. Ein Öffnungsgrad eines Hauptdrosselventils (9) und ein Öffnungsgrad eines Nebendrosselventils (13) in einer Leitung (12), die einen mit einer Stickstoffanreicherungsvorrichtung (7) ausgestatteten Ansaugkanal (4) umgeht, werden derart geregelt, dass die Regelgröße gleich dem gesetzten Sollwert wird.
    公开号:DE102004005721A1
    申请号:DE200410005721
    申请日:2004-02-05
    公开日:2004-08-26
    发明作者:Jun Wako Iwamoto；Hidemi Wako Ogihara；Hitoshi Wako Takahashi；Yuji Wako Yasui
    申请人:Honda Motor Co Ltd；
    IPC主号:F02M33-00
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft ein Regelsystemund ein Regelverfahren füreinen Verbrennungsmotor, der in seinem Ansaugkanal mit einer Stickstoffanreicherungsvorrichtungausgestattet ist, um die Ansaugluft mit Stickstoff anzureichern.
    [0002] Ein herkömmliches Regelsystem für einen Verbrennungsmotorder oben genannten Art ist z.B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift(Kokai) Nr. H08-254161 (1)offenbart worden. Dieses Regelsystem wird z.B. auf Dieselmotorenangewendet und enthälteine Gastrennvorrichtung, die in einem von einem Ansaugkanal abzweigendenZweigkanal angeordnet ist. Diese Gastrennvorrichtung trennt durcheine in ihrem Gehäusevorgesehene Trennmembrane hereinkommende Ansaugluft (Außenluft)in stickstoff- und sauerstoffangereicherte Luft. An einem stromaufwärtigen Abschnittdes Ansaugkanals ist ein Kompressor eines Turboladers angeordnet,der die Ansaugluft aufnimmt, um zu bewirken, dass die Ansaugluftdurch die Trennmembrane hindurchtritt. Die Gastrennvorrichtung enthält einen Stickstoffauslass,der überdie Zweigleitung mit einer Einlassöffnung verbunden ist, sowieeinen Sauerstoffangereicherte-Luft-Auslass, der über eine Sauerstoffzufuhrleitung,in der ein Sauerstoffspeichertank angeordnet ist, mit Zylindernverbunden ist. Ein Zylinderkopf jedes Zylinders weist ein Gaseinspritzventilauf, um sauerstoffangereicherte Luft in den Zylinder einzuspritzen.An einer Stelle stromab eines Verzweigungspunkts, wo die Zweigleitungvon dem Ansaugkanal abzweigt, ist ein Klappenventil angeordnet.Ferner ist eine Abgasrückführ (AGR)-Leitung mitder Zweigleitung an einer Stelle stromab der Gastrennvorrichtungverbunden. In der Abgasrückführleitungist ein AGR-Ventil vorgesehen, um die AGR-Gasmenge zu regeln.
    [0003] In dem oben beschriebenen Regelsystem wirdz.B. in einem Niederlastbetriebsbereich des Motors der Öffnungsgraddes Klappenventils derart geregelt, dass ein Teil der Ansaugluftin die Zweigleitung fließtund das AGR-Ventil geöffnetwird, währendder Betrieb der Gaseinspritzventile gestoppt wird. Im Ergebnis wirdStickstoff, der durch die Gastrennvorrichtung in der Zweigleitungabgetrennt wurde, zusammen mit der Außenluft durch den Ansaugkanalden Zylindern zugeführt,sodass der Sauerstoffgehalt der den Zylindern zugeführten Ansaugluft insgesamtreduziert wird, was praktische AGR-Effekte erzeugt. Ferner wirdder Druck der Ansaugluft aufgrund des Druckverlustes reduziert,der währenddes Durchtritts der Ansaugluft durch die Gastrennvorrichtung hervorgerufenwird, was eine Rückführung des AGR-Gasesfördert,sodass es möglichist, richtige AGR-Effektevorzusehen, um hierdurch die NOx-Erzeugung zu drücken.
    [0004] Auch ist es herkömmlich bekannt, dass z.B. ineinem Niederlastbetriebszustand eines Benzinmotors ein Magerverbrennungsbetriebausgeführtwird, worin das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einesLuft-Kraftstoff Gemisches auf einen extrem größeren Wert als dem stöchiometrischenLuft-Kraftstoff Verhältnisgeregelt wird, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern (wie z.B.in der Veröffentlichungdes japanischen Patents Nr. 2817106 offenbart). Der Verbesserungseffektdes Kraftstoffverbrauchs durch diesen Magerverbrennungsbetrieb wirddurch eine Minderung des Wärmeverlusts,durch Verstärkungdes Arbeitsfluids sowie durch die Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrads,durch Reduktion des Pumpverlusts, erreicht. Wie in 9 gezeigt, wird, wenn das Luft-KraftstoffVerhältnisangenähert21,0 beträgt,der bremsspezifische Kraftstoffverbrauch BSFC minimiert, wodurchder beste Kraftstoffverbrauch erreicht werden kann.
    [0005] Jedoch kann in dem oben beschriebenen Magerverbrennungsbetrieb,obwohl der Kraftstoffverbrauch verbessert ist, das NOx in den Abgasendurch einen Dreiwegekatalysator, der allgemein als Emissionsreduktionsvorrichtungangewendet wird, nicht ausreichend reduziert werden. Der Grund ist,dass in dem Magerverbrennungsbetrieb das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einesLuft-Kraftstoff-Gemisches höherist als das stöchiometrischeLuft-Kraftstoff-Verhältnis,sodass eine großeMenge von überflüssigem Sauerstoffin den Abgasen unverbrannt bleibt, wohingegen der Dreiwegekatalysatorseine höchsteLeistung zur Reduktion von CO, HC und NOx in einem Zustand erreicht,wo die Sauerstoffdichte im Wesentlichen null ist.
    [0006] Zur Lösung dieses Problems sind herkömmlich,als Ersatz fürden Dreiwegekatalysator, die folgenden Emissionsreduktionsvorrichtungenvorgeschlagen worden: (1) einen Katalsysator eines Typs, der während desMagerverbrennungsbetriebs NOx speichert und während einer stöchiometrischenVerbrennung mit stöchiometrischemLuft-Kraftstoff-Verhältnis NOxreduziert; (2) ein Katalysator eines Typs, der in der Lage ist,NOx auch dann zu reduzieren, wenn überschüssiger Sauerstoff vorhandenist. Jedoch sind diese Katalysatoren beide teurer als der Dreiwegekatalysator.Wenn ferner im Falle des ersten Typs die Nox-Speicherung die Sättigung erreicht, muss derMagerverbrennungsbetrieb unterbrochen werden, um eine NOx-Abgabezu verhindern, und daher kann der Effekt der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchsdurch den Magerverbrennungsbetrieb nicht vollständig erreicht werden. Andererseitsist der zweite Typ nicht zum Erreichen einer hervorragenden Emissionsregelungin der Lage, da die NOx-Reduktionsrate niedrig ist, wenn überschüssiger Sauerstoffvorhanden ist, was verhindert, dass dieser Typ kommerziell praktikabelwird.
    [0007] Da das Problem der NOx-Reduktionin dem Magerverbrennungsbetrieb von dem Vorhandensein überschüssigen Sauerstoffsherrührt,wie oben beschrieben, ist die Nutzung der Gastrennvorrichtung effizient,die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 8-254161(1 dieser Schrift) offenbartist, um dem Motor währenddes Magerverbrennungsbetriebs von der Gastrennvorrichtung Stickstoffzuzuführen.Da jedoch an diesem Regelsystem das Klappenventil nur geöffnet wird,damit ein Teil der Ansaugluft in die Gastrennvorrichtung zur Stickstoffversorgungfließenkann, kann die Ansaugluftmenge, die tatsächlich in die Gastrennvorrichtung fließt, nichtgenau erfasst werden. Ferner hat eine Gastrennvorrichtung dieserBauart die Eigenschaft, dass sich ihre Trennleistung mit dem Ladedruckund der Temperatur der Ansaugluft verändert, was den Trennungsgradzwischen Stickstoff und der sauerstoffangereicherten Luft unbekanntmacht und die Trennleistung aufgrund ungenügenden Ladedrucks, z.B. beimStart des Turboladers, schlechter wird. Demzufolge kann das obigeRegelsystem die tatsächlicheStickstoffmenge der den Zylindern des Motors zugeführten Ansaugluftnicht genau steuern, d.h. die tatsächliche Menge oder Konzentrationdes Sauerstoffs, und daher verbleibt unvermeidlicherweise überschüssiger Sauerstoffin den Abgasen. Im Ergebnis kann das Emissionsminderungspotenzialdes Dreiwegekatalysators nicht vollständig ausgenutzt werden, wases unmöglichmacht, eine exzellente Abgasemissionsregelung zu erreichen.
    [0008] Ferner wird in diesem Regelsystem,im Niederlastbetrieb, AGR gleichzeitig mit der Stickstoffzufuhrausgeführt.Aus diesem Grund wird CO2 mit hoher spezifischer Wärme durchdie Verbrennung vermehrt, was einen verstärkten Wärmeverlust hervorruft. Im Ergebniswird der Verbrennungswirkungsgrad reduziert, was es unmöglich macht,den Effekt der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs durch den Magerverbrennungsbetriebim ausreichenden Maßezu erhalten. Darüberhinaus kann CO in dem AGR-Gaseine Kohle- bzw. Rußverstopfungund Raucherzeugung hervorrufen.
    [0009] Aufgabe der Erfindung ist es daher,ein Regelsystem und ein Regelverfahren für einen Verbrennungsmotor anzugeben,die in der Lage sind, die Drehmomentanforderung eines Fahrers zuerfüllen undeinen hohen Verbrennungswirkungsgrad und eine hohe Emissionsreduktionsleistungeines Dreiwegekatalysators in einem Magerverbrennungsbetrieb inkompatibler Weise zu erreichen.
    [0010] Zur Lösung der obigen Aufgabe wirdin einem ersten Aspekt der Erfindung ein Regelsystem für einenVerbrennungsmotor angegeben, der ein Drosselventil und eine Stickstoffin der Ansaugluft anreichernde Stickstoffanreicherungsvorrichtungenthält, diebeide in einem Ansaugkanal angeordnet sind, sowie eine in einerAbgasleitung angeordnete Emissionsreduktionsvorrichtung zum Reduzierenvon Abgasemissionen, wobei das Regelsystem umfasst: einen Sauerstoffkonzentrationssensorin der Abgasleitung zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration in denAbgasen; ein Regelgrößensetzmittelzum Setzen einer Regelgröße, dieeine einer Brennkammer des Motors zuzuführende Sauerstoffmasse odereine Kraftstoffeinspritzmenge indiziert, derart, dass die erfassteSauerstoffkonzentration gleich einer Sauerstoffkonzentration entsprechendstöchiometrischerVerbrennung wird; ein Betriebszustanderfassungsmittel zum Erfassen vonBetriebszuständendes Motors; ein Sollwertsetzmittel zum Setzen eines Sollwerts derRegelgröße, dereinem vom Motor angeorderten Drehmoment entspricht, auf der Basisder erfassten Betriebszuständedes Motors; und ein Drosselventilöffnungsregelmittel zum Regelneines Öffnungsgradsdes Drosselventils derart, dass die Regelgröße gleich dem gesetzten Sollwertwird.
    [0011] In dem Verbrennungsmotor wird Ansaugluft (Außenluft),die in den Ansaugkanal geflossen ist, durch die Stickstoffanreicherungsvorrichtungmit Stickstoff angereichert (oder der Sauerstoff darin wird reduziert),und dann wird die Ansaugluft der Brennkammer zugeführt. DieAnsaugluftmenge wird durch das Drosselventil geregelt. Ferner wirdmit der Anordnung dieses Regelsystems die Regelgröße, diedie der Brennkammer des Motors zugeführte Sauerstoffmasse oder dieKraftstoffeinspritzmenge indiziert, derart angesetzt, dass die vondem Sauerstoffkonzentrationssensor erfasste Sauerstoffkonzentration inder Ansaugluft gleich einer Sauerstoffkonzentration entsprechendder stöchiometrischenVerbrennung wird (d.h. einer Verbrennung, worin der Kraftstoff in einemZustand verbrannt wird, der gerade genug Sauerstoff enthält, im Wesentlichenohne überschüssigen Sauerstoffzu produzieren). Diese Konfiguration macht es möglich, das Verhältnis zwischender Sauerstoffmasse, die der Brennkammer tatsächlich zugeführt wird,und der Kraftstoffeinspritzmenge zu regeln, sodass die stöchiometrischeVerbrennung im Wesentlichen ohne jeglichen überschüssigen Sauerstoff stattfindet.Da ferner der Öffnungsgraddes Drosselventils derart geregelt wird, dass die Regelmenge gleicheinem Sollwert wird, der einem angeforderten Drehmoment entspricht,ist es möglich,die Drehmomentanforderung des Fahrers zu erfüllen.
    [0012] Wie oben beschrieben, wird die angereichtenStickstoff enthaltende Ansaugluft der Brennkammer zugeführt, undgleichzeitig werden die Ansaugluftmenge und die Kraftstoffeinspritzmengewie oben geregelt, wodurch in einem Betriebszustand, wo die Drehmomentanforderungniedrig ist, die Durchführungeines Magerverbrennungsbetriebs möglich ist, worin das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufeinen viel magereren Wert geregelt wird als das stöchiometrische Luft-KraftstoffVerhältnisim Zustand der stöchiometrischenVerbrennung. Im Ergebnis könnenz.B. auch im Magerverbrennungsbetrieb die Abgase in dem stöchiometrischenZustand gehalten werden, der kaum überschüssigen Sauerstoff enthält, unddaher ist es auch dann, wenn ein Dreiwegekatalysator als Emissionsreduktionsvorrichtungverwendet wird, möglich,dessen Emissionsreduktionspotenzial vollständig auszunutzen, um hierdurcheine exzellente Emissionsregelung zu erreichen.
    [0013] Stickstoffangereicherte Luft wirdmittels der Stickstoffanreicherungsvorrichtung erzeugt, indem einTeil einer Sauerstoffkomponente in der Außenluft (nachfolgend als "natürliche Luft" bezeichnet zur Unterscheidungvon der stickstoffangereicherten Luft) durch eine Stickstoffkomponenteersetzt wird. Da ferner Sauerstoff und Stickstoff zweiatomige Moleküle sind,haben sie die gleiche spezifische Wärme, und daher führen sieauch zum gleichen Wärmeverlust beider Verbrennung.
    [0014] Auch wenn daher stickstoffangereicherte Luftim Magerverbrennungsbetrieb benutzt wird, ist es möglich, einenhohen Verbrennungswirkungsgrad und einen exzellenten Kraftstoffverbrauchwie im Magerverbrennungsbetrieb mittels natürlicher Luft beizubehalten.Somit macht es die Erfindung möglich, einenhohen Verbrennungswirkungsgrad und eine hohe Emissionsreduktionsleistungdurch einen Dreiwegekatalysator im Magerverbrennungsbetrieb in kompatiblerWeise zu erreichen, währenddie Drehmomentanforderung des Fahrers erfüllt wird. Ferner besteht, imUnterschied zur Verwendung des AGR, keine Möglichkeit, dass eine Kohle- bzw. Rußverstopfungoder Rauch entsteht, da die stickstoffangereicherte Luft keine CO-Verunreinigungenenthält.
    [0015] Bevorzugt wird die Rate der Stickstoffanreicherungdurch die Stickstoffanreicherungsvorrichtung so gesetzt, dass eineRate der Stickstoffanreicherung durch die Stickstoffanreicherungsvorrichtungderart gesetzt ist, dass die Sauerstoffkonzentration in der derBrennkammer zuzuführendenAnsaugluft gleich einer vorbestimmten Sauerstoffkonzentration wird.
    [0016] Die Zusammensetzung natürlicherLuft ist: N2 : O2 =79 % : 21 % (siehe 10(a))und falls natürlicheLuft verwendet wird, findet die stöchiometrische Verbrennung statt,wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnisein stöchiometrischesLuft-Kraftstoff-Verhältnisist (Luft : Kraftstoff = 14,7 : 1,0). Wenn andererseits der Magerverbrennungsbetriebmittels natürlicherLuft durchgeführtwird, wie zuvor beschrieben, wird, aufgrund des verbesserten Verbrennungswirkungsgrads,der beste Kraftstoffverbrauch bei einem Luft-Kraftstoff Verhältnis um 21,0 herum erreicht (nachfolgendals "Luft-KraftstoffVerhältnismit bestem Kraftstoffverbrauch" bezeichnet(siehe 9), wobei aber überschüssiger Sauerstoffauftritt, da der Sauerstoff in Bezug auf den Kraftstoff im Überschuss vorliegt(siehe 10(c)). Fernerwird erfindungsgemäß durchdie Regelung der Sauerstoffmasse und der Kraftstoffeinspritzmengeder Zustand der stöchiometrischenVerbrennung auch im Magerverbrennungsbetrieb beibehalten, wie zuvorbeschrieben.
    [0017] Aus der oben Beziehung ergibt sich,dass eine Sauerstoffkonzentration X in der Ansaugluft zum Erhaltdes besten Kraftstoffverbrauchs, während in dem Magerverbrennungsbetriebder stöchiometrischeVerbrennungszustand erhalten bleibt, ist: X = 21 % x 14,7 / 21,0= 14,7 % (siehe 1(b)).Indem gemäß dieserbevorzugten Ausführungdie Stickstoffanreicherungsrate der Stickstoffanreicherungsvorrichtungderart eingestellt wird, dass die Sauerstoffkonzentration in derAnsaugluft gleich der vorbestimmten Konzentration (= 14,7 % (nachfolgendals "die optimaleKonzentration" bezeichnet)wird, ist es möglich, durchden Dreiwegekatalysator im Magerverbrennungsbetrieb eine hohe emissionsreduzierendeLeistung beizubehalten, und durch Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnissesauf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mitbestem Kraftstoffverbrauch ist es gleichzeitig möglich, den besten Verbrennungswirkungsgradund den besten Kraftstoffverbrauch zu erreichen.
    [0018] Bevorzugt umfasst das Drosselventilein Hauptdrosselventil, das in dem Ansaugkanal stromab der Stickstoffanreicherungsvorrichtungvorgesehen ist, sowie ein Nebendrosselventil, das in einer Bypassleitungvorgesehen ist, die die Stickstoffanreicherungsvorrichtung umgehtund stromauf des Hauptdrosselventils in den Ansaugkanal mündet, wobeidas Drosselventilöffnungsregelmittelden Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils und einen Öffnungsgrad des Nebendrosselventilsregelt.
    [0019] Mit dieser bevorzugten Ausführuntg istes durch Regeln des Öffnungsgradsdes Drosselventils möglich,die Ansaugluftmenge zu regeln, die der Brennkammer des Motors zuzuführen ist.Ferner ist es durch Regeln des Öffnungsgradsdes Nebendrosselventils möglich,das Verhältniszwischen der Menge an sauerstoffangereicherter Luft von der Stickstoffanreicherungsvorrichtungund der Menge an natürlicherLuft von der Bypassleitung zu verändern. Dies macht es möglich, dieSauerstoffkonzentration der der Brennkammer zuzuführendenAnsaugluft nach Wunsch zu regeln. Durch Regeln des Öffnungsgradsdes Hauptdrosselventils und des Öffnungsgradsdes Nebendrosselventils derart, dass die Regelgröße gleich einem Sollwert entsprechendeinem angeforderten Drehmoment wird, ist es daher möglich, gleichzeitigdie optimale Ansaugluftmenge und die optimale Sauerstoffkonzentrationentsprechend dem angeforderten Drehmoment des Motors zu erhalten.Z.B. ist es im Magerverbrennungsbetrieb mit einem kleinen angefordertenDrehmoment – durch Regelndes Öffnungsgradsjedes der zwei Drosselventile derart, dass die Ansaugluftmenge zunimmt undgleichzeitig die Sauerstoffkonzentration abnimmt – möglich, einestöchiometrischeVerbrennung zu erreichen, wohingegen es in einem Hochleistungsbetriebsbereich – durchRegeln des Öffnungsgradsjedes der zwei Drosselventile derart, dass sowohl die Ansaugluftmengeals auch die Sauerstoffkonzentration abnimmt – möglich ist, die hohe Drehmomentanforderungzu erfüllen.
    [0020] Weiter bevorzugt umfasst das Regelsystem fernerein Ansaugluftmengenerfassungsmittel zum Erfassen einer der BrennkammerzuzuführendenAnsaugluftmenge, sowie ein Ansaugluftmengenbestimmungsmittel zumBestimmen, ob die erfasste Ansaugluftmenge eine vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmengeerreicht hat, und dass dann, wenn die erfasste Ansaugluftmenge dievorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge nicht erreicht, das Drosselventilöffnungsegelmittelden Öffnungsgraddes Nebendrosselventils auf einem vorbestimmten geeigneten Öffnungsgradhält undden Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils regelt.
    [0021] Mit dieser bevorzugten Ausführung wirdder Öffnungsgraddes Nebendrosselventils auf dem vorbestimmten geeigneten Öffnungsgradgehalten, bis die Ansaugluftmenge die vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge erreichthat, und gleichzeitig wird der Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils derart geregelt, dass die Regelgröße gleichdem Sollwert wird. Im Ergebnis wird die Ansaugluftmenge entsprechenddem angeforderten Drehmoment erhöht oderverringert, wobei die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluftim Wesentlichen konstant gehalten wird, wodurch eine dem angefordertenDrehmoment angemessene Sauerstoffmasse der Brennkammer zugeführt wird.Ferner lässtsich der Magerverbrennungsbetrieb ausführen, bis die Ansaugluftmenge dievorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge erreicht, d.h. bis zu derGrenze, innerhalb der das angeforderte Drehmoment erfüllt werdenkann. Hierdurch lässtsich der Kraftstoffverbrauch noch weiter verbessern.
    [0022] Weiter bevorzugt wird der vorbestimmtegeeignete Öffnungsgraddes Nebendrosselventils so gesetzt, dass die Sauerstoffkonzentrationin der der Brennkammer zuzuführendenAnsaugluft gleich einer vorbestimmten Konzentration wird.
    [0023] Da mit dieser bevorzugten Ausführung der vorbestimmtegeeignete Öffnungsgraddes Nebendrosselventils, wie oben beschrieben, eingestellt wird,wird, bevor die Ansaugluftmenge die vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge erreicht,der Öffnungsgraddes Nebendrosselventils auf dem vorbestimmten geeigneten Öffnungsgradgehalten, wodurch die Sauerstoffkonzentration in der der BrennkammerzuzuführendenAnsaugluft derart geregelt wird, dass sie im Wesentlichen gleichder vorbestimmten Konzentration ist. Durch Setzen der vorgenanntenoptimalen Konzentration auf diese vorbestimmte Konzentration istes daher möglich,den allerbesten Verbrennungswirkungsgrad und den besten Kraftstoffverbrauchim Magerverbrennungsbetrieb zu erreichen.
    [0024] Weiter bevorzugt hält, nachdemdie erfasste Ansaugluftmenge die Obergrenz-Ansaugluftmenge erreichthat, das Drosselventilöffnungsregelmittel den Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils auf einem vorbestimmten effektiven Öffnungsgradund regelt den Öffnungsgraddes Nebendrosselventils.
    [0025] Mit dieser bevorzugten Ausführung wird, nachdemdie Ansaugluftmenge die vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge erreichthat, der Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils auf dem vorbestimmten effektiven Öffnungsgradgehalten, und der Öffnungsgraddes Nebendrosselventils wird derart geregelt, dass die Regelgröße gleichdem Sollwert wird. Im Ergebnis wird die Sauerstoffkonzentrationin der Ansaugluft vergrößert undverringert, während dieAnsaugluftmenge im Wesentlichen konstant gehalten wird, wodurcheine einem angeforderten Drehmoment angemessene Sauerstoffmasseder Brennkammer zugeführtwird. Auch im Hochleistungsbetrieb ist es daher möglich, einehohe Drehmomentanforderung zu erreichen und durch den Dreiwegekatalysatoreine hohe Emissionsreduktionsleistung beizubehalten, da der ZustandstöchiometrischerVerbrennung beibehalten wird. Indem in diesem Fall die Strömungsrateder Ansaugluft derart gesetzt wird, dass dann, wenn das Nebendrosselventilvollständigoffen ist, der Hauptteil der Ansaugluft in die Bypassleitung fließt und derEffekt der Stickstoffanreicherung durch die Stickstoffanreicherungsvorrichtungkaum erreicht werden kann, ist es möglich, im Wesentlichen einso hohes Drehmoment zu erreichen, wie es bei der Verwendung natürlicherLuft erhalten wird.
    [0026] Noch weiter bevorzugt wird der vorbestimmteeffektive Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils auf einen derartigen Öffnungsgrad gesetzt, dass auchdann, wenn der Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils von dem vorbestimmten effektiven Öffnungsgradweiter zunimmt, die Ansaugluftmenge nicht weiter zunimmt.
    [0027] Da mit dieser bevorzugten Ausführung der vorbestimmteeffektive Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils. wie oben beschrieben. eingestellt wird,ist es – nachdemdie Ansaugluftmenge die vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge erreicht hat – durch Haltendes Öffnungsgradsdes Hauptdrosselventils auf dem vorbestimmten effektiven Öffnungsgrad möglich, diemaximale Ansaugluftmenge sicherzustellen, und daher ist es auchmöglich,in ausreichender Weise eine hohe Drehmomentanforderung zu erreichen.
    [0028] Bevorzugt umfasst das Regelsystemferner einen Lader, der in dem Ansaugkanal stromauf der Stickstoffanreicherungsvorrichtungvorgesehen ist, um die Ansaugluft aufzuladen.
    [0029] Allgemein enthält die Stickstoffanreicherungsvorrichtungeine Membrane und führtdie Stickstoffanreicherung durch, indem Luft durch die Membranehindurchtritt. Mit dieser bevorzugten Ausführung kann ein Differenzdruck,der den Luftdurchtritt durch die Membrane hervorruft, durch dasAufladen der Ansaugluft durch den Auflader sichergestellt werden, wodurches möglichwird, eine ausreichende Stickstoffanreicherungsrate zu erhalten.Wenn der Lader durch einen Kompressor eines Turboladers implementiertwird, ist der Ladedruck z.B. beim Anlaufen des Motors ungenügend, sodassdie Stickstoffanreicherungsrate tendenziell ungenügend wird.Jedoch könnengemäß dieserbevorzugten Ausführungunabhängigvon der Stickstoffanreicherungsrate die Abgase in dem Zustand derstöchiometrischenVerbrennung gehalten werden, wie zuvor beschrieben, sodass es möglich ist,ohne Schwierigkeiten die oben beschriebenen vorteilhaften Effektezu erhalten.
    [0030] Zur Lösung der obigen Aufgabe wirdin einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Regeln einesVerbrennungsmotors angegeben, der ein Drosselventil und eine Stickstoffin der Ansaugluft anreichernde Stickstoffanreicherungsvorrichtung enthält, diebeide in einem Ansaugkanal angeordnet sind, sowie eine in einerAbgasleitung angeordnete Emissionsreduktionsvorrichtung zum Reduzieren vonAbgasemissionen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Erfassender Sauerstoffkonzentration in den Abgasen; Setzen einer Regelgröße, dieeine einer Brennkammer des Motors zugeführte Sauerstoffmasse oder eineKraftstoffeinspritzmenge indiziert, derart, dass die erfasste Sauerstoffkonzentrationgleich einer Sauerstoffkonzentration entsprechend stöchiometrischerVerbrennung wird; Erfassen von Betriebszuständen des Motors; Setzeneines Sollwerts der Regelgröße, dereinem vom Motor angeforderten Drehmoment entspricht, auf der Basisder erfassten Betriebszuständedes Motors; und Regeln eines Öffnungsgrads des Drosselventilsderart, dass die Regelgröße gleichdem gesetzten Sollwert wird.
    [0031] Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung istes möglich,die gleichen vorteilhaften Effekte wie durch den ersten Aspekt derErfindung zu erreichen.
    [0032] Bevorzugt umfasst das Drosselventilein Hauptdrosselventil, das in dem Ansaugkanal stromab der Stickstoffanreicherungsvorrichtungvorgesehen ist, sowie ein Nebendrosselventil, das in einer Bypassleitungvorgesehen ist, die die Stickstoffanreicherungsvorrichtung umgehtund stromauf des Hauptdrosselventils in den Ansaugkanal mündet, wobeider Schritt des Regelns eines Öffnungsgradsdes Drosselventils enthält,einen Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils und einen Öffnungsgrad des Nebendrosselventilszu regeln.
    [0033] Weiter bevorzugt umfasst das Verfahrenferner einen Schritt, eine der Brennkammer zugeführte Ansaugluftmenge zu erfassen,sowie einen Schritt zur Bestimmung, ob die erfasste Ansaugluftmenge einevorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge erreicht hat oder nicht,wobei der Schritt des Regelns eines Öffnungsgrads des Drosselventilsenthält,den Öffnungsgraddes Nebendrosselventils auf einem vorbestimmten geeigneten Öffnungsgradzu halten und den Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils zu regeln, wenn die erfasste Ansaugluftmengedie vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmengenicht erreicht hat.
    [0034] Weiter bevorzugt wird der vorbestimmtegeeignete Öffnungsgraddes Nebendrosselventils so gesetzt, dass die Sauerstoffkonzentrationin der der Brennkammer zuzuführendenAnsaugluft gleich einer vorbestimmten Konzentration wird.
    [0035] Weiter bevorzugt enthält der Schrittdes Regelns eines Öffnungsgradsdes Drosselventils, den Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils auf einem vorbestimmten effektiven Öffnungsgradzu halten und den Öffnungsgraddes Nebendrosselventils zu regeln, nachdem die erfasste Ansaugluftmengedie vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge erreicht hat.
    [0036] Noch weiter bevorzugt wird der vorbestimmteeffektive Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils auf einen derartigen Öffnungsgrad gesetzt, dass auchdann, wenn der Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils von dem vorbestimmten effektiven Öffnungsgradweiter zunimmt, die Ansaugluftmenge nicht weiter zunimmt.
    [0037] Bevorzugt enthält der Motor einen Lader, der indem Ansaugkanal stromauf der Stickstoffanreicherungsvorrichtungvorgesehen ist, um die Ansaugluft aufzuladen.
    [0038] Mit diesen bevorzugten Ausführungenist es möglich,die gleichen vorteilhaften Effekte wie durch die entsprechendenbevorzugten Ausführungendes ersten Aspekts der Erfindung zu erreichen Die obigen und andereZiele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgendendetaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungenersichtlich.
    [0039] 1 istein Blockdiagramm, das schematisch die Anordnung eines Regelsystemsgemäß einerersten Ausführungund eines Verbrennungsmotors zeigt, an dem das Kraftstoffeinspritzregelsystem angewendetist;
    [0040] 2 istein Flussdiagramm, das einen Steuerprozess zum Steuern/Regeln einesHauptdrosselventils und eines Nebendrosselventils zeigt;
    [0041] 3 istein Diagramm, das Gleichungen zur Verwendung in dem in 2 gezeigten Steuerprozesszeigt;
    [0042] 4 istein Kennfeld fürdie Berechnung einer Sollsauerstoffmasse;
    [0043] 5 istein Kennfeld zur Berechnung einer Obergrenz-Ansaugluftmenge;
    [0044] 6 istein Kennfeld zur Berechnung eines effektiven Öffnungsgrads eines Hauptdrosselventils;
    [0045] 7 istein Kennfeld zur Berechnung eines geeigneten Öffnungsgrads eines Nebendrosselventils;
    [0046] 8 istein Zeitdiagramm zur Erläuterung einesBetriebsbeispiels durch den in 2 gezeigten Steuerprozess;
    [0047] 9 istein Diagramm zur Erläuterungder Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis unddem Verbrennungswirkungsgrad;
    [0048] 10 istein Diagramm zur Erläuterungder Beziehung zwischen der eingespritzten Kraftstoffmenge und derzu dessen Verbrennung verwendeten Sauerstoffmasse; und
    [0049] 11 istein Flussdiagramm eines Steuerprozesses, der durch ein Regelsystemgemäß einer zweitenAusführungausgeführtwird.
    [0050] Die Erfindung wird nun in Bezug aufdie Zeichnungen im Detail beschrieben. 1 zeigt schematisch ein Regelsystem gemäß einerersten Ausführungsowie einem Verbrennungsmotor, auf den das Regelsystem angewendetist.
    [0051] Wie in 1 gezeigt,enthältdas Regelsystem eine ECU 2 zum Regeln des Betriebs desVerbrennungsmotors (nachfolgend einfach als "Motor" bezeichnet) 3.
    [0052] Der Motor 3 ist z.B. einVierzylinderbenzinmotor fürein Fahrzeug, mit einem Ansaugrohr 4 (Ansaugkanal) undeinem Auspuffrohr 5 (Abgaskanal), die mit jeweiligen Brennkammern 3a (nureine davon ist gezeigt) der Zylinder verbunden ist. Das Ansaugrohr 4 enthält einenLader 6, eine Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7,einen Ladeluftkühler 8 sowieein Hauptdrosselventil 9, die darin in der genannten Reihenfolgevon der stromaufwärtigenSeite her angeordnet sind, wobei in einem Krümmer 4a davon ein Kraftstoffeinspritzventil 10 angeordnetist.
    [0053] Die Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 enthält in ihremGehäuseeine faserartige Trennmembrane (jeweils nicht gezeigt). Die Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 trenntnatürlicheLuft in stickstoffangereicherte Luft und sauerstoffangereicherte Luftdurch Nutzung der unterschiedlichen Permeabilität der Trennmembrane für Sauerstoffund Stickstoff, die in der natürlichenLuft enthalten sind, wenn natürlicheLuft dort hindurchtritt. Die erzeugte stickstoffangereicherte Luftwird zur stromabwärtigenSeite des Ansaugrohrs 4 geschickt und die sauerstoffangereicherteLuft wird aus dem Ansaugrohr 4 ausgegeben.
    [0054] Der Lader 6 lädt Ansaugluftauf, um hierdurch das Entstehen eines Differenzdrucks sicherzustellen,damit die Luft durch die Trennmembrane der Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 hindurchtritt.In der vorliegenden Ausführungist der Lader 6 durch einen Kompressor eines Turboladersausgeführt.Der Ladeluftkühler 8 kühlt dieAnsaugluft, um zu verhindern, dass deren Dichte aufgrund des Temperaturanstiegsdarin abnimmt.
    [0055] Ein Elektromotor 11, derz.B. durch einen Schrittmotor ausgeführt ist, ist mit dem Hauptdrosselventil 9 verbunden.Der Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils 9 (nachfolgend als "Hauptdrosselventilöffnung THmain" bezeichnet) wirddurch ein Treibersignal geregelt, das von der ECU 2 dem Elektromotor 11 zugeführt wird,wodurch die den Brennkammenr 3a zuzuführende Ansaugluftmenge geregeltwird. Eine Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel des von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 einzuspritzendenKraftstoffs wird ebenfalls durch ein Treibersignal von der ECU 2 geregelt.
    [0056] Ferner ist in dem Ansaugrohr 4 eineBypassleitung 12 vorgesehen, die die Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 umgeht.Die Bypassleitung 12 zweigt von dem Ansaugrohr 4 aneinem Zweigabschnitt 12a stromab des Aufladers 6 ab,und mündet indas Ansaugrohr 4 an einem Zusammenflussabschnitt 12b stromaufdes Ladeluftkühlers 8.In der Bypassleitung 12 ist ein Nebendrosselventil 13 vorgesehen,mit dem ein Elektromotor 14 verbunden ist, der z.B. durcheinen Schrittmotor ausgeführtist. Der Öffnungsgraddes Nebendrosselventils (nachfolgend als "Nebendrosselventilöffnung THsub" bezeichnet) wirddurch ein Treibersignal geregelt, das von der ECU 2 demElektromotor 14 zugeführtwird. Andererseits ist in dem Auspuffrohr 5 ein Dreiwegekatalysator 15 (Emissionsreduktionsvorrichtung)vorgesehen, um die Abgasemissionen zu reduzieren.
    [0057] Mit der obigen Anordnung wird diein den Ansaugkanal 4 aufgenommene Ansaugluft (natürliche Luft)durch den Lader 6 aufgeladen und dann zu der Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 geschickt,wo Stickstoff angereichert wird. Andererseits fließt ein Teilder aufgeladenen Ansaugluft in die Bypassleitung 12, unddie Strömungsratedavon wird durch Nebendrosselventil 13 geregelt. Dann fließen diestickstoffangereicherte Luft von der Stickstoffanreicherungsvorrichtung 14 undnatürlicheLuft von der Bypassleitung 12 an dem Zusammenflussabschnitt 12b zusammenund werden miteinander vermischt, wodurch angereicherten Stickstoff(reduzierten Sauerstoff) enthaltende Ansaugluft erzeugt wird. Dies machtes möglich,das Verhältniszwischen der Menge an stickstoffangereicherter Luft und der Mengean natürlicherLuft zu verändern,indem die NebendrosselventilöffnungTHsub gesteuert wird, um hierdurch die Sauerstoffkonzentration inder Ansaugluft nach Wunsch zu regeln. Ferner fließt, wenndas Nebendrosselventil 13 vollständig offen ist, der Hauptteilder Ansaugluft in die Bypassleitung 12, und daher kann derEffekt der Stickstoffanreicherung durch die Stickstoffanreicherungsvorrichtung7 kaum eingehalten werden. Daher wird die Ansaugluft so geregelt,dass sie im Wesentlichen die gleiche Sauerstoffkonzentration wiejene von natürlicherLuft hat.
    [0058] Die Ansaugluft wird durch den Ladeluftkühler 8 gekühlt, undderen Strömungsratewird durch das Hauptdrosselventil 9 gesteuert. Dann wirdan dem Krümmerabschnitt 4a dieAnsaugluft mit dem von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 eingespritztenKraftstoff vermischt und dann den Brennkammern 3a zur Verbrennungzugeführt.Der Dreiwegekatalysator 15 reduziert Emissionen von durchdie Verbrennung erzeugten Abgasen und dann werden die resultierendenAbgase ausgegeben.
    [0059] Ferner sind in dem Ansaugrohr 4 vorgesehenein Ladedrucksensor 16 zum Erfassen eines Ladedrucks Pcder Ansaugluft, ein Luftströmungsmesser 17 (Ansaugluftmengenerfassungsmittel)zum Erfassen einer AnsaugluftströmungsrateGth, ein Ansaugdrucksensor 18 (Ansaugluftmengenerfassungsmittel)zum Erfassen eines Ansaugdrucks PB sowie ein Ansaugluftemperatursensor 19 zumErfassen einer Ansauglufttemperatur Tb. Der Ladedrucksensor 16 istan einer Stelle stromab des Aufladers 6 angeordnet. DerLuftströmungsmesser 17 istzwischen dem Ladeluftkühler 8 unddem Hauptdrosselventil 9 angeordnet. Der Ansaugdrucksensor 18 undder Ansaugluftemperatursensor 91 sind in der Ansaugkrümmerkammer 4b angeordnet.Signale, welche die durch diese Sensoren erfassten Betriebszustände desMotors anzeigen, werden zu der ECU 2 geschickt.
    [0060] Andererseits sind in dem Auspuffrohr 5 ein LAF-Sensor 20 undein O2-Sensor 21 stromaufbzw. stromab des Dreiwegekatalysators 15 angeordnet. DerLAF-Sensor 20 erfasst linear die SauerstoffkonzentrationKact von Abgasen in einem weiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereichvon einem fetten Bereich, der fetter ist als das stöchiometrische Luft-KraftstoffVerhältnis,wie mittels natürlicherLuft gemessen, zu einem extrem mageren Bereich, um der ECU 2 einSignal zu liefern, das die erfasste Sauerstoffkonzentration Kactanzeigt. Ferner gibt der O2-Sensor 21 an die ECU 2 einSignal Vout aus, dessen Spannungswert zwischen hohen und niedrigen Pegelnquer übereinen Punkt umschaltet, an dem die Sauerstoffkonzentration in denAbgasen eine dem stöchiometrischenLuft-Kraftstoff-Verhältnisentsprechende Sauerstoffkonzentration kreuzt.
    [0061] Die ECU 2 empfängt auchein Signal, das den Öffnungsgradoder den BetätigungsbetragAP eines nicht gezeigten Gaspedals (nachfolgend als "Beschleunigeröffnung AP" bezeichnet) voneinem Beschleunigeröffnungssensor 22 (Betriebszustanderfassungsmittel)anzeigt, ein Signal, das die Geschwindigkeit VP des Fahrzeugs (nachfolgendals "FahrzeuggeschwindigkeitVP" bezeichnet)von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (Betriebszustanderfassungsmittel)anzeigt, sowie ein Signal, das eine Drehzahl NE des Motors 3 (nachfolgendals "MotordrehzahlNE" bezeichnet)von einem Motordrehzahlsensor 24 anzeigt.
    [0062] In der vorliegenden Ausführung bildetdie ECU 2 ein Regelgrößensetzmittel,ein Sollwertsetzmittel, ein Drosselventilöffnungsregelmittel sowie ein Ansaugluftmengenbestimmungsmittel.Die ECU 2 ist ausgeführtdurch einen Mikrocomputer, gebildet aus einer CPU, einem RAM, einemROM und einer I/O-Schnittstelle Qeweils nicht gezeigt). Die Signale vonden vorgenannten Sensoren 16 bis 24 werden, nachA/D-Umwandlung und Wellenformung durch die I/O-Schnittstelle, indie CPU eingegeben.
    [0063] In Antwort auf diese Eingangssignalebestimmt die CPU die Betriebszustände des Motors 3 entsprechendSteuerprogrammen, die aus dem ROM gelesen sind, und regelt die Kraftstoffeinspritzmenge Gfueldes von dem Kraftstoffeinspritzventil 10 einzuspritzendenKraftstoffs, die Hauptdrosselventilöffnung THmain und die Nebendrosselventilöffnung THsubauf der Basis der festgestellten Betriebszustände, wie nachfolgend beschrieben.
    [0064] 2 istein Flussdiagramm, das einen von der ECU 2 ausgeführten Steuerprozesszeigt. Zuerst wird in Schritt 1 (in 1 als "S1" gezeigt; alle Schritteder nachfolgend beschriebenen Flussdiagramme sind in der gleichenWeise bezeichnet), die Sollsauerstoffmasse Go2_cmd (Sollwert) aufder Basis der erfassten Beschleunigeröffnung AP und der FahrzeuggeschwindigkeitVP berechnet. Die Sollsauerstoffmasse Go2_cmd entspricht einem angefordertenDrehmoment TRQ_RQ (siehe 8),die von dem Motor 3 angefordert wird, und repräsentierteine Sauerstoffmasse, die erforderlich ist, um das angeforderteDrehmoment TRQ_RQ auszugeben. Daher ist die SollsauerstoffmasseGo2_cmd ein Indikator eines Sollwerts einer Sauerstoffmasse Go2von den Brennkammern 3a zuzuführendem Sauerstoff. Die SollsauerstoffmasseGo2_cmd wird z.B. aus einem in 4 gezeigtenKennfeld abgefragt. In diesem Kennfeld ist die SollsauerstoffmasseGo2_cmd auf einen größeren Wertgesetzt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VP höher ist. Wenn die Beschleunigeröffnung APgrößer wird,steigt die Sollsauerstoffmasse Go2_cmd mit einer großen Steigungin einem Bereich unterhalb eines vorbestimmten Werts AP1 und miteiner kleinen Steigung in einem Bereich gleich oder größer alseinem vorbestimmten Wert AP1.
    [0065] Dann wird die Ansaugluftmenge Gcylvon den Brennkammern 3a zuzuführender Ansaugluft berechnet(Schritt 2). Diese Berechnung erfolgt auf der Basis der erfasstenAnsaugluftströmungsrateGth und dem Ansaugdruck PB unter Verwendung von Gleichung (1) in 3. Der zweite Term ΔPB (k) · Vb/(R · Tb) aufder rechten Seite von Gleichung (1) ist ein Korrekturterm entsprechendeiner Menge der tatsächlichenZunahme oder Abnahme der Ansaugluft aufgrund einer Druckänderungin der Ansaugkrümmerkammer 4b.Durch Korrektur der Ansaugluftströmungsrate Gth mittels Gleichung(1) ist es möglich, dietatsächlicheAnsaugluftmenge Gcyl genau zu berechnen.
    [0066] Dann wird die KraftstoffeinspritzmengeGfuel auf der Basis der durch den LAF-Sensor 20 erfassten SauerstoffkonzentrationKact in den Abgasen berechnet (Schritt 3). Diese Berechnung derKraftstoffeinspritzmenge Gfuel wird durch eine rückkoppelnde Regelung ausgeführt, sodassdie Sauerstoffkonzentration Kact gleich einer Sauerstoffkonzentrationentsprechend stöchiometrischerVerbrennung wird. Anzumerken ist, dass die Berechnung der KraftstoffeinspritzmengeGfuel auch durch rückkoppelndeRegelung auf der Basis des Vout-Signals von dem O2-Sensor 21 ausgeführt werdenkann. Dann wird eine Sauerstoffmasse Go2 (Regelgröße), diezur vollständigenVerbrennung der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel ist,durch Gleichung (2) in 3 berechnet,unter Verwendung eines Konversionskoeffizienten Kgo2 (Schritt 4).So werden die Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel und die SauerstoffmasseGo2 als jeweils gerade ausreichende Werte berechnet, um eine stöchiometrischeVerbrennung zu erreichen.
    [0067] Dann wird eine Obergrenz-Ansaugluftmenge Gcylmax auf der Basis der erfassten Motordrehzahl NE und des LadedrucksPc berechnet (Schritt 5). Die Obergrenz-Ansaugluftmenge Gcyl_maxrepräsentierteine Obergrenze der Ansaugluftmenge, bei der die den Brennkammern 3a zugeführte tatsächliche AnsaugluftmengeGcyl der Ansaugluft eine Obergrenze erreicht, über die hinaus die tatsächlicheAnsaugluftmenge Gcyl nicht erhöhtwerden kann, auch wenn die Hauptdrosselventilöffnung THmain vergrößert wird.Die Obergrenz-Ansaugluftmenge Gcyl_max wird z.B. aus einem in 5 gezeigten Kennfeld abgefragt.In diesem Kennfeld wird die Obergrenz-Ansaugluftmenge Gcyl_max auf einen größeren Wertgesetzt, wenn der Ladedruck Pc höherist. In Bezug auf die Motordrehzahl NE wird die Obergrenz-AnsaugluftmengeGcyl_max größer, wennder NE-Wert bis zu einem bestimmten Wert zunimmt, und nimmt dannab, wenn der NE-Wert ab dem bestimmten Wert weiter zunimmt. DerGrund hierfürist, dass dann, wenn die Motordrehzahl NE ziemlich hoch wird, dieAnsaugresonanz es der Ansaugluft schwer macht, in die Brennkammern 3a einzutreten.
    [0068] Dann wird ein effektiver ÖffnungsgradTHeft des Hauptdrosselventils 9 auf der Basis der MotordrehzahlNE und des Ladedrucks Pc berechnet (Schritt 6). Der effektive ÖffnungsgradTHeft repräsentierteinen Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils 9, bei dem die AnsaugluftmengeGcyl ihre Grenze aufgrund des Druckanstiegs in der Ansaugkrümmerkammer 4b erreicht,und daher die Ansaugluftmenge Gcyl auch dann nicht weiter zunimmt,wenn die HauptdrosselventilöffnungTHmain vergrößert wird. Dereffektive ÖffnungsgradTHeft wird von einem in 6 gezeigtenKennfeld abgefragt. In diesem Kennfeld wird der effektive ÖffnungsgradTHeft auf einen größeren Wertgesetzt, wenn der Ladedruck Pc höherist. Ferner nimmt der effektive Öffnungsgrad THeftmit einer Zunahme der Motordrehzahl NE linear zu.
    [0069] Dann wird ein geeigneter ÖffnungsgradTHnr des Nebendrosselventils 13 auf der Basis der MotordrehzahlNE und des Ladedrucks Pc berechnet (Schritt 7). Wie im Detail nachfolgendbeschrieben, wird währenddes Magerverbrennungsbetriebs die Öffnung des Nebendrosselventils 13 aufdem geeigneten ÖffnungsgradTHnr gehalten, sodass die Sauerstoffkonzentration in der gesamtenAnsaugluft als Gemisch von natürlicherLuft von dem Nebendrosselventil 13 und stickstoffangereicherterLuft von dem Hauptdrosselventil 9 im Wesentlichen konstantgehalten werden kann. Der geeignete Öffnungsgrad THnr wird so gesetzt,dass die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft zu dieser Zeitbei der optimalen Konzentration, wie zuvor beschrieben, oder inder Nähedavon gehalten wird.
    [0070] 7 zeigtein Beispiel eines Kennfelds zur Abfrage des geeigneten ÖffnungsgradsTHnr. In diesem Kennfeld wird der geeignete Öffnungsgrad THnr auf einengrößeren Wertgesetzt, wenn der Ladedruck Pc höherist. Ferner nimmt er linear ab, wenn die Motordrehzahl NE zunimmt.Der Grund hierfürist, dass dann, wenn die Motordrehzahl NE hoch wird, die Strömungsgeschwindigkeitder Ansaugluft so hoch wird, dass die Anreicherungsleistung derStickstoffanreicherungsvorrichtung 7 nicht länger richtig stattfindenkann, was die Rate der Stickstoffanreicherung reduziert.
    [0071] Dann wird bestimmt, ob die in Schritt 2 berechneteAnsaugluftmenge Gcyl größer istals die in Schritt 5 berechnete Obergrenz-Ansaugluftmenge Gcyl_max(Schritt 8). Wenn die Antwort auf die Frage negativ ist (NEIN),d.h. wenn die Ansaugluftmenge Gcyl die Obergrenz-AnsaugluftmengeGcyl_max nicht erreicht hat, wird die Hauptdrosselventilöffnung THmainmittels der Gleichungen (3) und (4) in 3 berechnet (Schritt 9). Ferner wirddie NebendrosselventilöffnungTHsub auf dem in Schritt 7 berechneten geeigneten ÖffnungsgradTHnr gehalten (Schritt 10).
    [0072] Wie durch die Gleichungen (3) und(4) ausgedrückt,erfolgt die Berechnung der Hauptdrosselventilöffnung THmain durch eine reaktionsspezifizierenderückkoppelndeRegelung auf der Basis der in Schritt 1 berechneten SollsauerstoffmasseGo2_cmd und der in Schritt 4 berechneten Sauerstoffmasse Go2. Somitwird die Ansaugluftmenge Gcyl durch die Drosselventilöffnung THmainderart geregelt, dass die der Brennkammer 3 zugeführte Sauerstoffmasse Go2auf die Sollsauerstoffmasse Go2_cmd entsprechend dem angefordertenDrehmoment TRQ_RQ konvergiert. Dies macht es möglich, den Brennkammern 3a dieSauerstoffmasse Go2 zuzuführen,die fürdas angeforderte Drehmoment TRQ_RQ angemessen ist, während derZustand der stöchiometrischenVerbrennung beibehalten wird, um hierdurch die Drehmomentanforderungzu erfüllen.Angemerkt werden sollte, dass die reaktionsspezifizierende rückkoppelndeRegelung benutzt wird, um eine Fehlzündung zu verhindern, die durcheine überschüssige Stickstoffkonzentrationin der Ansaugluft aufgrund von Überschießen hervorgerufenwird.
    [0073] Wenn andererseits die Antwort aufdie Frage von Schritt 8 positiv ist (JA), d.h. wenn die AnsaugluftmengeGcyl die Obergrenz-Ansaugluftmenge Gcyl_max erreicht hat, wird dieHauptdrosselventilöffnungTHmain auf dem in Schritt 6 berechneten effektiven ÖffnungsgradTHeft gehalten (Schritt 11).
    [0074] Im Ergebnis wird die Ansaugluftmenge Gcyl_maximiert.Dann wird die Nebendrosselöffnung THsubmittels der Gleichungen (5) und (6) in 3 berechnet (Schritt 12). Wie durch dieseGleichungen ausgedrückt,erfolgt die Berechnung der Nebendrosselventilöffnung THsub durch eine reaktionsspezifizierenderückkoppelndeRegelung auf der Basis der Sollsauerstoffmasse Go2_cmd und der SauerstoffmasseGo2, ähnlichwie im Fall der Berechnung der Hauptdrosselventilöffnung THmainin Schritt 9.
    [0075] Somit wird die Nebendrosselventilöffnung THsubderart geregelt, dass die Sauerstoffmasse Go2 zu der SollsauerstoffmasseGo2_cmd hin konvergiert. Dies verändert das Verhältnis zwischender Menge an natürlicherLuft und der Menge an stickstoffangereicherter Luft, wodurch dieSauerstoffkonzentrationsmenge in der Ansaugluft vergrößert oder verkleinertwird. Daher ist es auch in diesem Fall möglich, den Brennkammern 3a dieSauerstoffmasse zuzuführen,die fürdas angeforderte Drehmoment TRQ_RQ angemessen ist, während derZustand der stöchiometrischenVerbrennung beibehalten wird, um hierdurch die Drehmomentanforderungzu erfüllen.Die reaktionsspezifizierende rückkoppelndeRegelung wird verwendet, um eine Verschlechterung der Fahrbarkeitaufgrund des Überschießens des Ausgangsdrehmomentsdes Motors 3 zu verhindern, die durch Überschießen der Sauerstoffmasse Go2in einer zunehmenden Richtung hin hervorgerufen wird.
    [0076] 8 zeigtein Betribesbeispiel des Motors 3, der durch den Regelprozessin 2 erreicht wird. In 8 wird angenommen, dassdas Fahrzeug zur Zeit t0 in einem Leerlaufzustand anfährt, unddanach das angeforderte Drehmoment TRQ_RQ des Motors 3 größer wird,wie in 8 gezeigt, dannzur Zeit t1 der Ladedruck PC des Laders 6 vollständig ansteigt, unddann zur Zeit t2 die Ansaugluftmenge Gcyl die Obergrenz-AnsaugluftmengeGcyl_max überschreitet.In diesem Fall verändertsich der Steuermodus des Motors 3 sequenziell von Modus 1 bisModus 3.
    [0077] In dem Modus ist die AnsaugluftmengeGcyl kleiner als die Obergrenz-Ansaugluftmenge Gcyl_max,sodass durch Ausführungder Schritte 9 und 10 in 2 dieNebendrosselventilöffnungTHsub auf dem geeigneten ÖffnungsgradTHnr gehalten wird und gleichzeitig die Hauptdrosselventilöffnung THmainso geregelt wird, dass sie die Ansaugluftmenge Gcyl vergrößert oderverkleinert. Im Ergebnis wird die dem angeforderten Drehmoment TRQ_RQ entsprechendeSauerstoffmasse Go2 der Brennkammer 3a zugeführt, wobeider Zustand der stöchiometrischenVerbrennung beibehalten wird.
    [0078] Da ferner in dem Modus 1 derLadedruck Pc, der durch den vom Motor 3 angetriebenen Lader 6 erzeugtwird, ansteigt, nimmt der Anreicherungszustand der Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 zu. Ausdiesem Grund nimmt die Sauerstoffkonzentration der Ansaugluft vonder Konzentration (21 %) der natürlichenLuft zu der optimalen Konzentration (14,7 %) hin ab. Auch in diesemZustand wird die Ansaugluftmenge Gcyl in einer abnehmenden Richtunggeregelt, und zwar durch die Regelung der Hauptdrosselventilöffnung THmainin Abhängigkeitvon der hohen Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft, sodassder Zustand der stöchiometrischenVerbrennung beibehalten wird und gleichzeitig die Drehmomentanforderungerfülltwird. Die abnehmende Ansaugluftmenge Gcyl ist in 8 als die Differenz zwischen einer gepunktetenLinie A und einer durchgehenden Linie ausgedrückt. In dem Modus 1 istdas Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedrigerals ein Wert für denbesten Kraftstoffverbrauch (Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit bestem Kraftstoffverbrauch).Somit wird auch in dem Modus 1 in einem Zustand, wo dieStickstoffanreicherungsrate der Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 ungenügend istund sich mit ansteigendem Ladedruck Pc ändert, der Magerverbrennungsbetriebmit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnisausgeführt,der niedriger ist als das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit bestem Kraftstoffverbrauch,währendder Zustand der stöchiometrischen Verbrennungbeibehalten und das angeforderte Drehmoment TRQ_RQ erericht wird.
    [0079] In dem Modus 2 ist der Anstiegdes Ladedrucks Pc abgeschlossen, was es möglich macht, eine ausreichendeStickstoffanreicherungsrate der Stickstoffanreicherungsvorrichtungstabil zu halten. Die Ansaugluftmenge Gcyl hat die Obergrenz-AnsaugluftmengeGcyl_max nicht erreicht, sodass die Nebendrosselventilöffnung THsubauf dem geeigneten ÖffnungsgradTHnr wie im Modus 1 gehalten wird, und die Hauptdrosselventilöffnung THmaingeregelt wird. Dies bewirkt, dass die Ansaugluftmenge Gcyl derartabnimmt oder zunimmt, dass die Sauerstoffmasse Go2 dem angefordertenDrehmoment TRQ_RQ angemessen ist, wobei die Sauerstoffkonzentrationin der Ansaugluft im Wesentlichen bei der optimalen Konzentrationgehalten wird. Somit wird in dem Modus 2 der Magerverbrennungsbetriebbei dem Luft-Kraftstoff Verhältnismit bestem Kraftstoffverbrauch ausgeführt, während der Zustand stöchiometrischerVerbrennung beibehalten wird und das angeforderte Drehmoment TRQ_RQerreicht wird.
    [0080] In dem Modus 3 hat die Ansaugluftmenge Gcyldie Obergrenz-AnsaugluftmengeGcyl_max überschritten,sodass durch Ausführungder Schritte 11 und 12 in 2 dieHauptdrosselventilöffnungTHmain auf dem effektiven ÖffnungsgradTHeft gehalten wird und die Nebendrosselventilöffnung THsub geregelt wird.Dies bewirkt, dass die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluftzunimmt oder abnimmt, sodass die Sauerstoffmasse Go2 dem angeforderten DrehmomentTRQ_RQ angemessen ist, währenddie Ansaugluftmenge Gcyl auf dem Maximum gehalten wird. In der ZeitperiodeB (t2 – t3)in 8 nimmt, wenn dasangeforderte Drehmoment TRQ_RQ zunimmt, die Sauerstoffkonzentrationin der Ansaugluft von der optimalen Konzentration zur Konzentrationin natürlicherLuft zu, was eine Zunahme in der Sauerstoffmasse Go2 hervorruft.Kurz gesagt, diese Zeitperiode B entspricht einer Übergangsperiodevon dem Magerverbrennungsbetrieb zu einem anderen Betrieb als demMagerverbrennungsbetrieb (d.h. Mittel- oder Hochleistungsbetrieb).Nach der Zeit t3 wird das angeforderte Drehmoment TRQ_RQ konstant, sodassdie Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft auf dem gleichen Niveaugehalten wird wie in natürlicherLuft. Somit wird in dem Modus 3 der Mittel- oder Hochleistungsbetriebnach dem Übergangvon dem Magerverbrennungsbetrieb ausgeführt, während die stöchiometrischeVerbrennung beibehalten wird und das hohe angeforderte DrehmomentTRQ-RQ erreicht wird.
    [0081] Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegendenAusführungdas Verhältniszwischen der Menge an stickstoffangereicherter Luft und der Mengean natürlicherLuft, worin stickstoffangereicherte Luft und natürliche Luft dem Motor 3 zugeführt wird, durchdas Hauptdrosselventil 9 und das Nebendrosselventil 13 aufder Basis der Sauerstoffkonzentration Kact in den Abgasen und demangeforderten Drehmoment TRQ_RQ geregelt. Daher ist es möglich, die Drehmomentanforderungdes Fahrers in jedem Betriebszustand des Motors 3 zu erreichen.Ferner kann die stöchiometrischeVerbrennung nicht nur in dem Mittel- oder Hochleistungsbetrieb ausgeführt werden, sondernauch im Magerverbrennungsbetrieb, sodass Abgase ohne Sauerstoffüberschussin dem stöchiometrischenZustand gehalten werden können.Wenn daher der Dreiwegekatalysator 15 als Emissionsreduktionsvorrichtungverwendet wird, ist es möglich, dessenemissionsreduzierendes Potenzial auch im Magerverbrennungsbetriebvollständigauszunutzen, um hierdurch eine exzellente Emissionssteuerung zu erreichen.
    [0082] Da ferner während des Magerverbrennungsbetriebsdie HauptdrosselventilöffnungTHmain geregelt wird, währenddie Nebendrosselventilöffnung THsubauf dem geeigneten ÖffnungsgradTHnr gehalten wird, außerdann, wenn der Ladedruck Pc ansteigt, ist es möglich, die Verbrennung im Wesentlichenbei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnismit bestem Kraftstoffverbrauch auszuführen, während die Sauerstoffkonzentrationin der Ansaugluft bei ihrer optimalen Konzentration oder in derNähe davongehalten wird, um hierdurch den allerbesten Verbrennungswirkungsgradund den besten Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Ferner wird dieseRegelung ausgeführt,bis die Ansaugluftmenge Gcyl die Obergrenz-Ansaugluftmenge Gcyl_maxerreicht, sodass sich der Magerverbrennungsbetrieb, der im Wesentlichenbei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis mitbestem Kraftstoffverbrauch durchgeführt wird, bis zu der Grenzefortsetzen lässt,innerhalb der das angeforderte Drehmoment erreicht werden kann,was den Kraftstoffverbrauch noch weiter verbessert.
    [0083] Darüber hinaus wird während desMittel- oder Hochleistungsbetriebs die Ansaugluftmenge Gcyl aufihrem Maximum gehalten, indem die Hauptdrosselventilöffnung THmainauf dem effektiven ÖffnungsgradTHeft gehalten wird und in diesem Zustand die Nebendrosselventilöffnung THsubgeregelt wird, um die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluftzu vergrößern undzu verkleinern. Dies macht es möglich,auch eine noch höhereDrehmomentanforderung genügendzu erreichen.
    [0084] 11 istein Flussdiagramm, das einen Steuerprozess zeigt, der von einemRegelsystem gemäß einerzweiten Ausführungder Erfindung ausgeführtwird. Diese Ausführungunterscheidet sich von dem Steuerprozess, der von dem Regelsystemgemäß der erstenAusführungin 2 ausgeführt wird, nurdarin, dass anstatt der Sauerstoffmasse Go2 die KraftstoffeinspritzmengeGfuel als Regelgröße verwendetwird. Daher sind in die gleichen Schritte wie im Steuerprozess von 2 mit identischen Schrittnummernbezeichnet, und die folgende Beschreibung beschränkt sich auf die unterschiedlichen Punkte.In Schritt 1' desvorliegenden Steuerprozesses wird die SollkraftstoffeinspritzmengeGfuel_cmd (Sollwert) gemäß der Beschleunigeröffnung APund der Fahrzeuggeschwindigkeit VP berechnet. Die Berechnung dieserSollkraftstoffeinspritzmenge Gfuel_cmd erfolgt ähnlich der Berechnung der SollsauerstoffmasseGo2_cmd in der ersten Ausführung. DieBerechnung der Sauerstoffmasse Go2 in Schritt 4 in der ersten Ausführung istweggelassen. Die Berechnung der Hauptdrosselventilöffnung THmainin Schritt 9' unddie Berechnung der Nebendrosselventilöffnung Thsub in Schritt 12' werden durch einereaktionsspezifizierende rückkoppelndeRegelung ausgeführt,wie in der ersten Ausführung,und zwar auf der Basis der in Schritt 1' berechneten SollkraftstoffeinspritzmengeGfuel_cmd und der in Schritt 3' berechnetenKraftstoffeinspritzmenge Gfuel. Daher kann die vorliegende Ausführung exaktdie gleichen vorteilhaften Wirkungen erreichen, wie sie durch die ersteAusführungerhalten werden.
    [0085] Angemerkt werden sollte, dass dieErfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt ist,sondern in verschiedenen Formen in die Praxis umgesetzt werden kann.Da die Rate der Stickstoffanreicherung durch die Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 allgemeinhöher wird,wenn die Temperatur ansteigt, kann z.B. ein Wärmetauscher oder dgl. stromaufder Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 vorgesehen sein,um die Temperatur zu erhöhen.In diesem Fall ist es bevorzugt, einen Wärmetauscher eines Typs zu verwenden,der überschüssige Wärme derAbgase von dem Motor 3 nutzt.
    [0086] Ferner kann die Erfindung auch für einen Schiffsantriebsmotorverwendet werden, wie etwa einen Außenbordmotor, der eine vertikalangeordnete Kurbelwelle aufweist.
    [0087] Erfindungsgemäß wird ein Regelsystem für einenVerbrennungsmotor 3 angegeben, das in der Lage ist, einvom Fahrer angefordertes Drehmoment zu erreichen sowie einen hohenVerbrennungswirkungsgrad und eine hohe emissionsreduzierende Leistungdurch einen Dreiwegekatalysator in einem Magerverbrennungsbetriebin kompatibler Weise zu erreichen. Das Regelsystem setzt eine Regelgröße, dieentweder eine einer Brennkammer zuzuführende Sauerstoffmasse odereine Kraftstoffeinspritzmenge indiziert, derart, dass die Sauerstoffkonzentrationin den Abgasen gleich einem Wert entsprechend stöchiometrischer Verbrennungwird. Auf der Basis der erfassten Motorbetriebszustände wirdein Sollwert gesetzt, der einem angeforderten Drehmoment entspricht.Ein Öffnungsgradeines Hauptdrosselventils 9 und ein Öfnungsgrad eines Nebendrosselventils 13 ineiner Leitung 12, die einen mit einer Stickstoffanreicherungsvorrichtung 7 ausgestattetenAnsaugkanal 4 umgeht, werden derart geregelt, dass dieRegelgröße gleichdem gesetzten Sollwert wird.
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] Regelsystem füreinen Verbrennungsmotor (3), der ein Drosselventil (9; 13)und eine Stickstoff in der Ansaugluft anreichernde Stickstoffanreicherungsvorrichtung(7) enthält,die beide in einem Ansaugkanal (4) angeordnet sind, sowieeine in einer Abgasleitung (5) angeordnete Emissionsreduktionsvorrichtung(15) zum Reduzieren von Abgasemissionen, wobei dasRegelsystem umfasst: einen Sauerstoffkonzentrationssensor (20)in der Abgasleitung (5) zum Erfassen der Sauerstoffkonzentrationin den Abgasen; ein Regelgrößensetzmittel(2) zum Setzen einer Regelgröße (Go2, Gfuel), die eine einerBrennkammer (3a) des Motors (3) zuzuführende Sauerstoffmasse (Go2)oder eine Kraftstoffeinspritzmenge (Gfuel) indiziert, derart, dassdie erfasste Sauerstoffkonzentration gleich einer Sauerstoffkonzentrationentsprechend stöchiometrischerVerbrennung wird; ein Betriebszustanderfassungsmittel (22, 23)zum Erfassen von Betriebszuständendes Motors (3); ein Sollwertsetzmittel (2)zum Setzen eines Sollwerts (Go2_cmd; Gfuel_cmd) der Regelgröße, dereinem vom Motor (3) angeforderten Drehmoment (TRQ-RQ) entspricht,auf der Basis der erfassten Betriebszustände des Motors (3);und ein Drosselventilöffnungsregelmittel(2) zum Regeln eines Öffnungsgrads(THmain, THsub) des Drosselventils (9; 13) derart,dass die Regelgröße gleichdem gesetzten Sollwert wird.
    [2] Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass eine Rate der Stickstoffanreicherung durch die Stickstoffanreicherungsvorrichtung(7) derart gesetzt ist, dass die Sauerstoffkonzentrationin der der Brennkammer (3a) zuzuführenden Ansaugluft gleich einervorbestimmten Sauerstoffkonzentration wird.
    [3] Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass das Drosselventil (9; 13) ein Hauptdrosselventil(9), das in dem Ansaugkanal (4) stromab der Stickstoffanreicherungsvorrichtung(7) vorgesehen ist, sowie ein Nebendrosselventil (13) aufweist,das in einer Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die dieStickstoffanreicherungsvorrichtung (7) umgeht und stromaufdes Hauptdrosselventils (9) in den Ansaugkanal (4)mündet,und dass das Drosselventilöffnungsregelmittel(2) einen Öffnungsgrad(THmain) des Hauptdrosselventils (9) und einen Öffnungsgrad(THsub) des Nebendrosselventils (13) regelt.
    [4] Regelsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durchein Ansaugluftmengenerfassungsmittel (17, 18)zum Erfassen einer der Brennkammer (3a) zuzuführendenAnsaugluftmenge, sowie ein Ansaugluftmengenbestimmungsmittel (2)zum Bestimmen, ob die erfasste Ansaugluftmenge eine vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge (Gcyl_max)erreicht hat, und dass dann, wenn die erfasste Ansaugluftmenge dievorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge (Gcyl_max) nicht erreicht,das Drosselventilöffnungsegelmittel(2) den Öffnungsgraddes Nebendrosselventils (13) auf einem vorbestimmten geeigneten Öffnungsgrad(THnr) hältund den Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils (9) regelt.
    [5] Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass der vorbestimmte geeignete Öffnungsgrad(THnr) des Nebendrosselventils (13) so gesetzt ist, dassdie Sauerstoffkonzentration in der der Brennkammer (3a)zuzuführendenAnsaugluft gleich einer vorbestimmten Konzentration wird.
    [6] Regelsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass, nachdem die erfasste Ansaugluftmenge die Obergrenz- Ansaugluftmenge (Gcyl_max)erreicht hat, das Drosselventilöffnungsregelmittel(2) den Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils (9) auf einem vorbestimmten effektiven Öffnungsgrad(THeft) hältund den Öffnungsgraddes Nebendrosselventils (13) regelt.
    [7] Regelsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass der vorbestimmte effektive Öffnungsgrad(THeft) des Hauptdrosselventils (9) auf einen derartigen Öffnungsgradgesetzt ist, dass auch dann, wenn der Öffnungsgrad des Hauptdrosselventils(9) von dem vorbestimmten effektiven Öffnungsgrad (THeft) weiterzunimmt, die Ansaugluftmenge nicht weiter zunimmt.
    [8] Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch einen Lader (6), der in dem Ansaugkanal (4)stromauf der Stickstoffanreicherungsvorrichtung (7) vorgesehenist, um die Ansaugluft aufzuladen.
    [9] Verfahren zum Regeln eines Verbrennungsmotors (3),der ein Drosselventil (9, 13) und eine Stickstoffin der Ansaugluft anreichernde Stickstoffanreicherungsvorrichtung(7) enthält,die beide in einem Ansaugkanal (4) angeordnet sind, sowieeine in einer Abgasleitung (5) angeordnete Emissionsreduktionsvorrichtung(15) zum Reduzieren von Abgasemissionen, wobei dasVerfahren die Schritte umfasst: Erfassen der Sauerstoffkonzentrationin den Abgasen; Setzen einer Regelgröße (Go2; Gfuel), die eine einer Brennkammer(3a) des Motors (3) zugeführte Sauerstoffmasse (Go2)oder eine Kraftstoffeinspritzmenge (Gfuel) indiziert, derart, dassdie erfasste Sauerstoffkonzentration gleich einer Sauerstoffkonzentration entsprechendstöchiometrischerVerbrennung wird; Erfassen von Betriebszuständen des Motors (3); Setzeneines Sollwerts (Go2_cmd; Gfuel_cmd) der Regelgröße, der einem vom Motor (3)angeforderten Drehmoment (TRQ_RQ) entspricht, auf der Basis der erfasstenBetriebszuständedes Motors; und Regeln eines Öffnungsgrads (THmain, THsub)des Drosselventils (9, 13) derart, dass die Regelgröße gleichdem gesetzten Sollwert wird.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass eine Rate der Stickstoffanreicherung durch die Stickstoffanreicherungsvorrichtung(7) derart gesetzt wird, dass die Sauerstoffkonzentrationin der der Brennkammer (3a) zuzuführenden Ansaugluft gleich einervorbestimmten Sauerstoffkonzentration wird.
    [11] Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,dass das Drosselventil (9; 13) ein Hauptdrosselventil(9), das in dem Ansaugkanal (4) stromab der Stickstoffanreicherungsvorrichtung(7) vorgesehen ist, sowie ein Nebendrosselventil (13) aufweist,das in einer Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die dieStickstoffanreicherungsvorrichtung (7) umgeht und stromaufdes Hauptdrosselventils (9) in den Ansaugkanal (4)mündet,und dass der Schritt des Regelns eines Öffnungsgrads des Drosselventils(9, 13) enthält,einen Öffnungsgrad(THmain) des Hauptdrosselventils (9) und einen Öffnungsgrad(THsub) des Nebendrosselventils (13) zu regeln.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durcheinen Schritt, eine der Brennkammer (3a) zugeführte Ansaugluftmengezu erfassen, sowie einen Schritt zur Bestimmung, ob die erfassteAnsaugluftmenge eine vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge (Gcyl_max)erreicht hat oder nicht, und dass der Schritt des Regelns eines Öffnungsgradsdes Drosselventils (9, 13) enthält, den Öffnungsgraddes Nebendrosselventils (13) auf einem vorbestimmten geeigneten Öffnungsgrad(THnr) zu halten und den Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils (9) zu regeln, wenn die erfassteAnsaugluftmenge die vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge (THnr) nicht erreicht hat.
    [13] Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass der vorbestimmte geeignete Öffnungsgrad(THnr) des Nebendrosselventils (13) so gesetzt wird, dassdie Sauerstoffkonzentration in der der Brennkammer (3a)zuzuführendenAnsaugluft gleich einer vorbestimmten Konzentration wird.
    [14] Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,dass der Schritt des Regelns eines Öffnungsgrads des Drosselventils(9; 13) enthält,den Öffnungsgraddes Hauptdrosselventils (9) auf einem vorbestimmten effektiven Öffnungsgrad (THeft)zu halten und den Öffnungsgraddes Nebendrosselventils (13) zu regeln, nachdem die erfasste Ansaugluftmengedie vorbestimmte Obergrenz-Ansaugluftmenge(Gcyl_max) erreicht hat.
    [15] Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,dass der vorbestimmte effektive Öffnungsgrad(THeft) des Hauptdrosselventils (9) auf einen derartigen Öffnungsgradgesetzt wird, dass auch dann, wenn der Öffnungsgrad des Hauptdrosselventils(9) von dem vorbestimmten effektiven Öffnungsgrad (THeft) weiterzunimmt, die Ansaugluftmenge nicht weiter zunimmt.
    [16] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet,dass der Motor (3) einen Lader (6) enthält, derin dem Ansaugkanal (4) stromauf der Stickstoffanreicherungsvorrichtung(7) vorgesehen ist, um die Ansaugluft aufzuladen.
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