CN1077212C - 缸内喷射内燃机用废气加热系统 - Google Patents

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Abstract

一种缸内喷射内燃机用的废气加热系统，它包括一个燃料喷射装置(8和8a)，一个火花塞(108)用来点燃喷入的主体燃料使它进行一次燃烧，一个废气净化装置(9)，一个净化装置温度计算单元(26和23)，和一个增添燃料喷射控制单元(102)。当从净化装置温度察知净化装置需要加热使其催化剂活化时，便可在一次燃烧的火焰持续时间内将增添燃料喷入使它燃烧，这样废气便被加热。控制单元(102)包括一个喷射时间设定单元(110)，以便根据影响火焰持续时间的参数设定喷射开始时间(TINJ)。

Description

缸内喷射内燃机用废气加热系统
本发明涉及一种缸内喷射内燃机用废气加热系统，其中燃料被直接喷射到燃烧室内，发动机废气的加热是由控制燃料的喷射来实现的。特别是，本发明涉及一种缸内的喷射内燃机用废气加热系统，该系统适宜用在废气净化装置的加热上(尤其是稀薄的NOx催化剂)。
在直接将燃料喷射到燃烧室内的那种缸内喷射内燃机中作为废气加热的方法，例如日本专利申请公报平字4-183922曾提出一种技术，其目的在于迅速活化催化剂，它是在吸气阀仍然关闭时即在发动机的膨胀冲程或排气冲程时，重新启动燃料喷射阀来完成增添燃料的喷射，然后使燃烧室内的火花塞重新为增添燃料充电来完成增添燃料的点燃，或者将增添燃料混合到废气内然后用设在废气通道内的火花塞点燃增添燃料，这样来使催化剂迅速加热到活化温度。
另外，日本专利申请公报平字8-100638还提出过一种技术，它是在喷射一次燃料(第一次燃料喷射)并点燃后，利用一次燃烧传播的火焰，点燃在一次燃烧膨胀冲程中段开始时第二次燃料喷射所喷射的燃料，进一步定时完成另外增添燃料的喷射(第三次燃料喷射)，使喷射的另外增添燃料能被第二次燃料喷射的燃烧所传播的火焰点燃，从而使废气的温度提高到能活化催化剂的程度。
按照上面第二次所提到的技术，第二次燃料喷射(增添的燃料喷射)的喷射开始时间被设定在第一次燃料喷射(一次燃料喷射)的一次燃烧结束之前紧接的最佳时刻，即在顶死点之后的10°到80°的范围内(第二次喷射的喷射定时的最佳范围为在顶死点之后的30°到60°)，使第二次燃料喷射增添的燃料被一次燃烧所传播的火焰点燃从而提高废气的温度以使活化催化剂。
另外，上面第二次所提到的技术还被设计成可根据废气温度目标值的需要，选用以第二次燃料喷射为基础的废气加热或以一次燃烧点燃定时的延迟为基础的废气加热，而由废气加热方法选择单元设定，从而使单位燃料消耗保持在低值。具体地说，当废气的目标温度被设定为300°或更高时，它受控完成第二次增添喷射，而当废气的目标温度被设定为低于300°时，它受控完成一次燃烧点燃定时的延迟。
但按照日本专利申请公报平字4-183922提出的技术，是使燃烧室内的火花塞重新充电或将另外的火花塞设置在废气通道内，从而使增添的燃料燃烧来加热废气。这种使燃烧室内的火花塞重新充电的做法是有缺点的，它使控制点燃的逻辑变得复杂并且不能为第二次点燃保证提供足够的能量。而任何一种确保足够点燃能量的尝试都会牵涉到一个问题，即不可避免地要采用较大的点燃器，还会导致较高的制造费用。在另一方面，将火花塞设置在废气通道内以便点燃增添燃料的做法也是有问题的，它会导致零件数的增加，也会增加制造费用。
日本专利申请公报平字4-183922提供的技术被设计为采用设置在废气通道内的火花塞来点燃增添的燃料。但在缸内喷射的内燃机中，一次燃料喷射所喷射的燃料通常在膨胀冲程和排气冲程经历基本上完全的燃料，因此可成为燃烧源的CO和HC在缸内只留有低浓度。另外，对一自燃性能低的燃料(如汽油)，需要有相当大的能量(如热、压力、温度及/或类似物)来完成燃烧。即使在膨胀冲程或排气冲程简单地重新启动燃料喷射阀来完成增添燃料的喷射，然后如同传统技术那样用火花塞来点燃增添的燃料，仍然有潜在问题，即可能会生产不出足够的能量，以致使增添燃料的燃烧不会发生。因此废气的加热可能得不到保证，造成的潜在问题是催化剂可能不会很快地活化。
按照日本专利申请公报平字8-100638提出的技术，第二次燃料喷射的喷射数量和定时取决于第一次燃料喷射的基本燃料的喷射数量和发动机的速率。换句话说，第二次燃料喷射的喷射数量是根据第一次燃料喷射的基本燃料喷射数量来确定的，并且就第二次燃料喷射的定时而言，当采用第一次燃料喷射的基本燃料喷射数量和发动机速率为参数时，通过实验预先准备好一幅指示图，相应于运行条件的优化的喷射定时可根据该指示图来确定。
由于一次燃料喷射(第一次燃料喷射)造成的一次燃烧的火焰持续时间会随发动机各种参数(例如发动机的温度、在一次燃烧时废气的再循环率、在一次燃烧时空气和燃料的比率(A/F)，在一次燃烧时点燃的定时等)的改变而变化，在某些情况下，被增添的燃料喷射(第二次燃料喷射)喷射的增添燃料不一定能被一次燃烧所传播的火焰点燃。
另外，按照日本专利申请公报平字8-100638提出的技术，废气加热或是用第二次燃料喷射来进行，或是用一次燃烧点燃定时的延迟来进行，这两者需要根据在废气加热方法选择单元上所设定的废气的目标温度值来选定。即使增添燃料被喷射或一次燃烧的点燃定时被延迟，在某些情况下，产生的热能可能有相当大的比例要用来进行将活塞压下所需作的功(气体膨胀功)。这样就不可能有效地使用产生的热能来加热废气，由此带来的问题是，废气的温度不能有效地提高。
本发明对这些问题进行了研究。因此本发明的一个目的是要在考虑到相应于发动机各种参数的一次燃烧的火焰持续时间的情况下使增添燃料能够可靠地燃烧而不需安排任何另外的装置，这样热能便能有效地用来加热废气，从而可有效地用来加热废气净化装置。本发明的另一个目的是要用调节发动机各种参数的办法来调节一次燃烧的火粉持续时间，以便使增添燃料燃烧所得到的热能能被有效地用来加热废气，从而有效地加热废气净化装置。
为此按照本发明的一个方案，用于缸内喷射内燃机的废气加热系统具有：一个燃料喷射装置以便用来将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室内；一个用于主休燃料的火花塞，该主体燃料被燃料喷射装置作为一次燃料而喷射，而该火花塞用火花来点燃使一次燃料进行一次燃烧；一个设置在内燃机的废气通道内的废气净化装置；一个净化装置温度计算单元以便通过检测或估计废气净化装置的温度来确定废气净化装置的温度；以及一个增添燃料喷射的控制单元用来控制燃料喷射装置，当从净化装置温度计算单元所确定的温度察知废气净化装置需要活化时，上述控制单元便可使增添燃料在火焰持续时间内完成喷射，该火焰是基于一次燃料的喷射而发生的一次燃烧剩留下来的；增添燃料喷射控制单元包括一个喷射定时设定单元以便根据影响火焰持续时间的参数来设定增添燃料的喷射开始时间。
喷射定时设定单元最好包括：一个喷射数量计算单元以便根据直接或间接检测到的一次燃烧后氧剩留量来确定增添燃料的喷射数量；一个喷射持续时间设定单元以便用来设定与喷射数量计算单元所确定的增添燃料喷射数量对应的喷射持续时间；以及一个喷射开始时间设定单元以便根据影响火焰持续时间的参数来设定增添燃料的喷射开始时间。
最好喷射开始时间设定单元包括：一个基本喷射开始时间设定单元以便根据内燃机的发动机速率和发动机载荷来确定基本喷射开始时间；和一个火焰消失时间计算单元，以便根据影响火焰持续时间的参数，同时把火焰消失时间当作火焰持续时间的终止时间，从而确定喷射开始时间的修正因数；其时喷射开始时间设定单元根据基本喷射开始时间设定单元所确定的基本喷射开始时间和火焰消失时间计算单元所确定的喷射开始时间修正因数设定增添燃料的喷射开始时间，从而使增添燃料的喷射在增添燃料能被一次燃烧的火焰点燃的时刻开始。
火焰消失时间计算单元最好根据影响火焰持续时间的参数中的至少一个如内燃机的发动机温度、一次燃烧时废气的再循环率、一次燃烧时空气和燃料的比率和一次燃烧时点燃的定时来确定喷射开始时间修正因数。
最好内燃机包括一个发动机温度检测单元以便用来确定发动机温度，而火焰消失时间计算单元包括一个第一喷射开始时间修正指示图，其上指出第一喷射开始时间修正因数，该因数是在考虑到随着发动机温度降低而提前的火焰消失时间时设定的，其时喷射开始时间设定单元根据第一喷射开始时间修正指示图所确定的第一喷射开始时间修正因数来设定增添燃料的喷射开始时间，而该指示图是根据发动机温度检测单元所检测到的发动机温度制备的。
最好内燃机设有废气再循环率控制单元以便在连通排气通道和吸气通道的废气再循环通道中用开启或关闭开/关阀的办法来控制废气的再循环率；而火焰消失时间计算单元包括一个第二喷射开始时间修正指示图，其上指出第二喷射开始时间修正因数，该因数是在考虑到随着废气再循环率而变化的火焰消失时间时设定的，其时喷射开始时间设定单元根据第二喷射开始时间修正指示图所确定的第二喷射开始时间修正因数来设定增添燃料的喷射开始时间，而该指示图是根据废气再循环率控制单元所控制的废气再循环率制备的。
最好内燃机设有传统的燃料喷射控制单元以便在一次燃烧时根据内燃机的运行条件来控制燃料的喷射，而火焰消失时间计算单元包括一个第三喷射开始时间修正指示图，其上指出第三喷射开始时间修正因数，该因数考虑到一次燃烧时随着空气和燃料比率的增大(即变稀)而延迟的火焰消失时间而被设定，其时喷射开始时间设定单元根据第三喷射开始时间修正指示图所确定的第三喷射开始时间修正因数来设定增添燃料的喷射开始时间，而该指示图是根据由传统的燃烧喷射控制单元所控制的一次燃烧时的空气和燃料的比率来制备的。
最好内燃机设有点燃定时控制单元以便控制由燃料喷射装置喷射的一次燃料被火花塞点燃的定时，而火焰消失时间计算单元包括一个第四喷射开始时间修正指示图，其上指出第四喷射开始时间修正因数，该因数考虑到一次燃烧时随着点燃定时的延迟而延迟的火焰消失时间而被设定，其时喷射开始时间设定单元根据第四喷射开始时间修正指示图所确定的第四喷射开始时间修正因数来设定增添燃料的喷射开始时间，而该指示图是根据点燃定时控制单元所设定的点燃定时制备的。
喷射开始时间设定单元最好将增添燃料的喷射开始时间设定得与火焰持续时间中的火焰消失时间接近。
最好喷射开始时间设定单元包括一个火焰持续时间调节单元以便用来调节火焰持续时间，火焰持续时间调节单元有一控制单元用来调节参数的控制量，和一存储单元用来存储与参数预定控制量对应的火焰持续时间，于是火焰持续时间调节单元可如下调节火焰持续时间，从存储单元中取出参数的一个预定的控制量，所说一个控制量需使火焰持续时间的终止时间与废气净化装置所需活化程度相应的火焰消失时间相等，然后通过控制单元调节参数得出一个控制量，最后喷射开始时间设定单元将增添燃料的喷射开始时间设定在经过火焰持续时间调节单元调节的火焰持续时间内。
最好内燃机设有废气再循环率控制单元，以便在连通排气通道和吸气通道的废气再循环通道内用开启或关闭开/关阀的办法控制废气再循环率，其时存储单元存有第一指示图，其上指出相应于废气再循环率控制量的火焰消失时间，于是火焰持续时间调节单元根据与净化装置温度计算单元所确定的温度对应的火焰持续时间，从第一指示图上得到一个控制量，并通过控制单元控制废气再循环率控制单元来给出这一个控制量。
最好内燃机设有一个点燃定时控制单元，以便控制火花塞的点燃定时，在该定时由燃料喷射装置喷入的一次燃料被火花点燃。其时存储单元存有第二指示图，其上指出与一次燃烧点燃定时的控制量对应的火焰消失时间，而火焰持续时间调节单元根据与净化装置温度计算单元所确定的温度对应的火焰持续时间，从第二指示图上得到一个控制量，并通过控制单元控制点燃定时控制单元来给出这一个控制量。
最好内燃机设有传统的燃料喷射控制单元，以便按照操作条件控制一次燃烧时的燃料喷射，其时存储单元存有第三指示图，其上指出与一次燃烧时空气和燃料比率的控制量对应的火焰消失时间，而火焰持续时间调节单元根据与净化装置温度计算单元所确定的温度对应的火焰持续时间，从第三指示图上得出一个控制量，并通过控制单元控制传统的燃料喷射控制单元来给出这一个控制量。
喷射定时设定单元可包括一个第一喷射持续时间修正单元，以便用来按照净化装置温度计算单元所确定的废气净化装置的温度来修正喷射持续时间设定单元所确定的基本喷射持续时间。
最好，第一喷射持续时间修正单元有一修正因数设定单元，以便用第一喷射持续时间修正因数修正基本喷射持续时间，该修正因数是对应于废气净化装置的温度而被预先确定的，使增添燃料的喷射数量随着废气净化装置温度的升高而减少。
最好内燃机包括多个气缸，而第一喷射持续时间修正单元设有一个气缸指定单元，该单元根据一幅对应于废气净化装置的温度而预先设定的气缸数目指示图，能随着废气净化装置温度的升高减少进行增添喷射的气缸的数目。
最好喷射持续时间设定单元包括一个第二喷射持续时间修正单元，该修正单元应用在一次燃烧的膨胀冲程中对应于增添燃料的喷射开始时间而预先确定的第二喷射持续时间修正因数，修正由喷射持续时间设定单元确定的基本喷射持续时间，使实际喷射数量与喷射数量计算单元所确定的增添燃料的喷射数量符合。
最好增添燃料喷射控制单元包括一个喷射数量计算单元以便根据一次燃烧后直接或间接检测到的仍然剩留的氧数量来确定增添燃料的喷射数量，而喷射定时设定单元设有一个划分喷射开始时间设定单元，它能设定多个划分喷射的喷射开始时间，使喷射数量计算单元确定的增添燃料的喷射数量被划分成相同的多个部分并被喷射。
当增添燃料的喷射数量被划分成N个相同的部分并被喷射时，划分喷射开始时间设定单元最好将第N个划分喷射的喷射开始时间设定在排气阀开启前的紧接时刻。
最好喷射定时设定单元设有一个喷射持续时间设定单元，该单元当增添燃料的喷射数量被划分成为N个相同的部分并被喷射时，能够设定第N-1个划分喷射持续时间和第N个划分喷射持续时间，使第N-1个划分喷射数量小于第N个划分喷射数量。
最好喷射持续时间设定单元包括对应于发动机的温度值而预先确定的第三喷射持续时间修正因数，而当增添燃料的喷射数量被划分成N个相同的部分并被喷射时，喷射持续时间设定单元可用第三喷射持续时间修正因数来设定第N-1个划分喷射持续时间和第N个划分喷射持续时间，使第N-1个划分喷射的数量随着发动机温度的升高变得比第N个划分喷射的数量更小。
最好喷射开始时间设定单元能这样设定喷射开始时间，使当净化装置温度计算单元所确定的废气净化装置的温度低于废气净化装置内允许未烧燃料部燃烧的预定温度时，增添燃料可在喷射一次燃料造成的一次燃烧的火焰仍然保留的火焰持续时间内进行喷射；而当废气净化装置的温度等于或高于预定的温度时，喷射开始时间设定单元可这样设定喷射开始时间，使增添燃料的喷射在火焰持续时间之后进行。
另外，按照本发明的另一方案，缸内喷射内燃机用的废气加热系统具有：一个用来将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射装置；一个用于主体燃料的火花塞，该主体燃料被燃料喷射装置作为一次燃料而喷射，而该火花塞用火花来点燃使一次燃料进行一次燃烧；一个设置在内燃机的废气通道内的废气净化装置；和一个增添燃料喷射控制单元，以便用来控制燃料喷射装置，使当废气净化装置被察知需要活化其催化剂时，在一次燃料燃烧的火焰仍然保留的火焰持续时间内将作为增添燃料的燃料喷射进去；该增添燃料喷射控制单元包括一个喷射数量计算单元，以便根据一次燃烧后直接或间接检测到的仍然剩留的氧元素数量来确定增添燃料的喷射数量；和一个喷射定时设定单元包括一个喷射持续时间设定单元，以便用来设定一个对应于喷射数量计算单元所确定的增添燃料的喷射数量的基本喷射持续时间；以及一个喷射开始时间设定单元，以便根据一个能影响火焰持续时间的参数来设定增添燃料的喷射开始时间；并且该喷射开始时间设定单元，在低温下开动内燃机时，喷射开始时间的设定是使增添燃料的喷射在火焰持续时间之内进行；而当在操作状态下，废气净化装置希望降低温度时，喷射开始时间的设定是使增添燃料的喷射在火焰持续时间之后进行。
下面简要地说明附图：
图1为一控制方块图，该图概略地示出按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统的控制系统的主要部分的构造；
图2为按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统的控制方块图；
图3为按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统的总体构造图解；
图4为示出按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统对增添燃料所作喷射定时的图表；
图5(A)和(5B)为流程图用来阐明按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统所作燃料喷射控制，其中图5(A)为传统燃料喷射控制的流程图，而图5(B)则为增添燃料喷射控制的流程图；
图6(A)到6(D)为示出按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统所作增添燃料喷射控制中应用的指示图的图解，其中6(A)为第一喷射开始时间修正指示图6(A)，该图示出冷却剂温度修正因数(第一喷射开始时间修正因数)Kθ，图6(B)为第二喷射开始时间修正指示图6(B)，该图画出废气再循环率修正因数(第二喷射开始时间修正因数)KE，图6(C)为第三喷射开始时间修正指示图6(C)，该图指出空气和燃料比率修正因数(第三喷射开始时间修正因数)KF，而图6(D)为第四喷射开始时间修正指示图6(D)，该图示出点燃定时修正因数(第四喷射开始时间修正因数)KI；
图7(A)到7(C)为示出按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统所作增添燃料喷射控制中使用的指示图的图解，其中图7(A)为一指示图，该图示出在一次燃烧时对应于废气再循环率(ECR率)的控制量的火焰持续时间，图7(B)为一指示图，该图画出在一次燃烧时对应于空气和燃料比率(A/F)的控制量的火焰持续时间，而图7(C)为一指示图，该图指出在一次燃烧时对应于点燃定时TIG的控制量的火焰持续时间；
图8(A)到8(C)为示出按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统所作增添燃料的喷射控制中用调节各参数的控制量的办法来喷射增添燃料时热释放率变化的曲线图，其中图8(A)示出调节废气再循环时发生的变化，图8(B)示出调节一次燃料的空气和燃料的比率时发生的变化，而图8(C)示出调节一次燃烧的点燃定时时发生的变化；
图9为一曲线图用来阐明当采用按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统来在膨胀冲程完成增添燃料的喷射时缸内压力和热释放率的关系；
图10为一控制方块图，该图概略地示出按照本发明第二实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统的控制系统的主要部分的构造；
图11为示出按照本发明第二实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统所作增添燃料的点燃定时的图表；
图12为一流程图用来阐明按照本发明第二实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统所作的增添燃料的喷射控制；
图13为一控制方块图，该图概略地示出按照本发明第三实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统的控制系统的主要部分的构造；
图14为示出按照本发明第三实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统所作增添燃料的喷射定时的图表；
图15为一流程图用来阐明按照本发明第三实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统所作增添燃料的喷射控制；
图16为一曲线图用来阐明当采用按照本发明第三实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统来在膨胀冲程完成增添燃料的喷射时缸内压力和热释放率的关系；以及
图17(A)到17(D)为按照本发明的一个实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统在增添燃料的喷射控制中所使用的指示图，其中图17(A)示出对应于喷射开始时间TINJ而预先确定的第二喷射持续时间修正因数K1，图17(B)示出对应于催化剂温度θC·C而预先确定的第一喷射持续时间修正因数K2，图17(C)为对应于催化剂温度θC·C而预先设定的缸数指示图，而图17(D)为根据完成喷射的缸数，NINJ、冷却剂温度θw和第三喷射持续时间修正因数K3而预先设定的指示图。
下面结合附图说明本发明的实施例。
首先参阅图1到9，说明按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统。
设有废气加热系统的缸内喷射内燃机的构造如图3所示，这台在一个工作周期内完成吸气、压缩、膨胀和排气四个单独冲程的内燃机，即四冲程发动机属于火花点燃型，并且是缸内喷射的内燃机，在该机内燃料被直接喷射到燃烧室内。
如图3所示，吸气通道2和排气通道3被连接到用标号1指出的燃烧室上以便使吸气通道2和排气通道3能与燃烧室1连通。吸气通道2和燃烧室1是在吸气阀4的控制下互相连通的，而排气通道3和燃烧室1是在排气阀5的控制下互相连通的。
吸气通道2设有空气滤清器6和节流阀7，它们按照这个次序从上游侧被安排过来，在另一方面，排气通道3设有作为废气净化装置的废气催化转换器9和图上没有示出的消声器(静音器)，它们按照这个次序从排气通道3的上游侧被安排下去。顺便说一下，吸入通道2还设有均压箱2a。
另外还安排一个废气再循环系统(今后称为ERG系统)10。具体地说，废气再循环通道10b被这样安排，使吸气通道2在均压箱2a与排气通道3的上游侧连接。在废气再循环通道10b上设有一个EGR阀10a。
依靠EGR阀10a，从排气通道3到吸气通道2的废气(也可称为排放气)流率能被控制。顺便说一下，EGR阀的控制是根据发动机的运行条件来进行的。
节流阀7可根据未示出的加速器脚蹬的冲程来改变其开口的大小，从而可调节引入到燃烧室1内的空气量。另外，用标号16指出的是一个空转速率控制阀(ISC阀)，它被安排在一条设在吸入通道2的节流阀设置部旁边的旁通路线16A上，用一台未示出的步进电动机来开/关驱动，并且主要是在节流阀7完全或基本关闭时用来精细地调节空车速率。
标号50指出的是空气旁通阀(ABV)，它被安排在节流阀7和均压箱2a的上方与吸气通道2连通的旁通路线50A上，使吸气通道2的节流阀设置部有旁路连通。空气旁通阀能独立于节流阀7之外调节吸入的空气量，从而能调节空气和燃料的比率。
作为燃料喷射装置的喷射器(燃料喷射装置)8的孔眼被安排成面向燃烧室1，从而燃料可直接喷射到汽缸内的燃烧室1内。不需说得，每一气缸需安排一个喷射器，假定举例来说，本实施例的发动机为一串联四缸发动机，那么就要安排四个喷射器8。
由于上述的构造，当吸气阀4开启时，便会有与节流阀7开口相对应的空气量通过空气滤清器6被吸入到燃烧室1内。在该燃烧室1内，这样吸入的空气与喷射器8直接喷射的燃料混合，造成的空气燃料混合物在适当的定时被一火花塞35点燃。空气燃料混合物于是燃烧从而产生发动机转矩。此后，这样烧过的空气燃料混合物被作为废气从燃烧室1被排放到排气通道3内。废气中的三个有害成分CO、HC和NOx在作为废气净化装置的催化剂转换器中被清除后，废气的噪音也就衰减，于是可被排放到大气中的一侧。
特别是这种发动机在保持稀薄的空气燃料比时能完成节油的运转，而在稀薄燃料的运转中，如果只是依靠传统的三元催化剂，那么在废气中的NOx就不能完全被清除。因此催化剂9须由一个稀NOx催化剂9A和一个三元催化剂9B组合而成。即具有三元功能元件而能在化学计算的空气燃料比的条件下净化废气中的CO、HC和NOx的三元催化剂9B被安排在稀NOx催化剂的下游。
将三元催化剂9B安排在稀NOx催化剂9A的下游侧为的是要确保CO和HC的清除，而这是稀NOx催化剂所不能完全清除的，同时可防止稀NOx催化剂9A在清除NOx时受到任何干扰。顺便说一下，当稀NOx催化剂9A具有三元功能元件时，三元催化剂9B便可省掉。
下面说明发动机的更多细节。发动机的构造使从吸气通道2流入到燃烧室1内的吸入空气流形成一个垂直的旋涡(反向翻滚流动)。当吸入空气流在燃烧室1内形成这种垂直的旋涡时，便可利用这个垂直旋涡使燃料只是集合在所设置的火花塞35的附近，例如在燃烧室1顶部的中央，还可在远离火花塞35的部分建立起具有极稀空气燃料比的状态。这样便可只在火花塞35的附近达到化学计算的空气燃料比，而燃料消耗便可在实现稳定的分层燃烧时减少。在这种情况下作为燃料喷射的最佳定时，最好是在压缩冲程的较晚阶段喷射燃料。
为了从发动机得到高功率输出，只需在整个燃烧室1内形成一个具有化学计算的空气燃料比或稀空气燃料比的空气燃料混合物，然后进行预先混合的燃烧。这里也可用在燃料能充分雾化和汽化的时刻喷射燃料的办法来有效地得到高功率输出。在这种情况下，作为喷射燃料的最佳定时，已知可这样设定定时，使燃料的喷射可在吸气冲程的较早阶段完成，以便应用吸入空气流促进燃料的雾化和汽化。
顺便说一下，设有各种传感器以便用来控制发动机。首先，在吸气通道2方面设有：一个空气流传感器11以便用来从卡曼涡的信息检测吸入空气的数量，一个吸入空气温度传感器12以便用来检测吸入空气的温度，和一个大气压力传感器13以便用来检测大气压力，所有这些都是设置在空气滤清器上的部分；以及一个电位计式的节流开口传感器14以便用来检测节流阀7的开口，和一个空转开关15以便用来检测空转状态或类似情况，这两个为设置在节流阀上的部分。
在另一方面，在排气通道3方面，在催化剂9的上游侧设有一个氧浓度传感器17(今后简称O2传感器)以便用来检测废气中氧的浓度；而在催化剂9的下游侧设有一个催化剂温度传感器(高温传感器)26以便用来检测催化剂或其附近如净化装置温度计算单元的温度。
其他传感器包括：一个作为发动机温度检测单元的冷却剂温度传感器(冷却剂温度检测单元)19用来检测发动机冷却剂的温度(发动机温度)；并如图2所示，有一个曲柄角传感器21用来检测曲柄角(这个曲柄角传感器还可作为旋转速率传感器用来检测发动机速率)，和一个TDC传感器(气缸辨认传感器)22用来检测第一气缸(基准气缸)的顶死点(TDC)，这两个传感器设在一个凸轮的附近。
从这些传感器来的检测信号被输入到电子控制单元(ECU)23中。
还被输入到ECU 23中的有来自加速器位置传感器24的电压信号用来检测加速器脚蹬的冲程，和来自蓄电池传感器25的电压信号用来检测蓄电池的电压，以及来自曲柄转动开关(点燃开关或键开关)20的电压信号用来检测开动状况。
顺便说一下，ECU 23的硬件构造可被阐明如图2所示那样。这个ECU 23设有CPU(中央处理单元)27作为其主要单元。来自吸入空气温度传感器12、大气压力传感器13、节流开口传感器14、O2传感器17、冷却剂温度传感器19、加速器位置传感器24、催化剂温度传感器26和蓄电池传感器25的检测信号通过一个输入界面28和一个模拟/数字转换器30被输入到CPU 27内；而来自空气流传感器11、曲柄角传感器21、TDC传感器22、空转开关15、曲柄转动开关20和点燃开关等等的检测信号也通过一个输入界面29被输入。
通过一条总线，CPU 27还和下列元件交换数据：一个存储程序数据和固定值数据的ROM(只读存储器)31，一个通过更新逐次被重写的RAM(读出与修改存储器)32，一个自由运转的计数器48，和一个由蓄电池支撑以便在蓄电池连接期内保持存储的信息和数据等的蓄电池支撑的RAM(未示出)。
顺便说一下，每当点燃开关被关掉时，RAM32的数据就被擦掉并重新设定。
另外，作为计算结果而在CPU 27得到的燃料喷射控制信号通过各个气缸的螺线管驱动装置(在本实施例为四个螺线管驱动装置或燃料喷射阀驱动单元)34被输出到喷射器8的螺线管8a上。
现在请注意燃料喷射控制(空气燃料比控制)，计算出的燃料喷射控制信号在CPU 27被输送出去，通过各个驱动装置使得例如为四个的喷射器8逐次被驱动。
从上面提到的缸内喷射发动机的特征来看，就燃料喷射模式而言，一种是较晚阶段喷射模式，该模式是在压缩冲程(特别是在压缩冲程的后半部)内完成燃料喷射以便用基于分层燃烧的稀燃料运行来提高燃料的里程数；另一种是较前阶段喷射模式，该模式是在吸气冲程(特别是在吸气冲程的前半部)内完成燃料的喷射以便得到基于预先混合燃烧的稀燃料运行，从而通过缓慢的加速获得输出；还有一种是化学计算模式，该模式是在吸气冲程内完成燃料的喷射，用预先混合的燃料来达到化学计算的运行(理论空气燃料比的运行)，从而可使功率输出超过较前阶段喷射模式。
特别是，为了使催化剂9活化，如上所述，除了传统燃烧所需的燃料喷射(一次燃料喷射)以外，内燃机还被设计成在膨胀冲程喷射增添燃料。这个增添燃料喷射可使增添燃料被一次燃烧所传播的火焰烧着而燃烧，不需重新使火花塞充电，然后将这样加热的废气输送给催化剂9，便可使催化剂加热并活化。
因此这个增添燃料喷射被设计成可根据内燃机的各种运行条件，特别是催化剂9的活化状态，来进行控制。因此如图4所示，在每一气缸的每一膨胀冲程内(具体点说，当每一膨胀冲程内还存在着火焰时)都进行增添燃料的喷射，而当催化剂9恢复活化状态时该喷射就结束。
为了这种燃料喷射控制(喷射器驱动控制)，ECU 23设有燃料喷射控制单元101以便用来选定其中一种喷射模式并设定燃料喷射数量如图1的功能方块图所示。另外，ECU 23在内部设有废气再循环率控制单元104和点燃定时控制单元107。
如图1所示，燃料喷射控制单元101具有在催化剂9未活化时完成增添燃料喷射的功能部(增添燃料喷射控制单元)102和在正常运行时完成燃料喷射控制的功能部(传统的燃料喷射控制单元)103。增添燃料喷射控制单元102是涉及废气净化的废气加热系统的一个特征性的构造元件。
根据净化装置温度计算单元中用来检测催化剂9或其附近的温度的催化剂温度传感器(催化剂温度检测单元)所提供的检测信息，增添燃料喷射控制单元102可确定催化剂9是否处在活化状态。如果察知催化剂9不是处在活化状态，那么就可在基于一次燃料的喷射而造成的一次燃烧的火焰依然存在的火焰持续时间内完成增添燃料的喷射。具体地说，当催化剂温度传感器26所检测到的催化剂9或其附近的温度(今后称为催化剂温度)θc·c被确定或估计为等于或低于预定的温度θo，催化剂被确定处在非活化的状态。根据这个确定完成控制，使增添燃料在每一个气缸的膨胀冲程内被喷射(见图4)。
这里，预先确定的温度θo意为目标催化剂活化温度并且是根据催化剂活化的下限温度来确定的。例如，它可以被设定为将某一个预定温度加到催化剂活化下限温度上所得到的值。这个催化剂活化下限温度约为400°，也就是本实施例所用稀NOx催化剂适用的温度。顺便说一下，作为预定温度的目标温度(预定温度今后将被称为目标温度)可被设定为与催化剂活化温度一致的温度。
增添燃料喷射控制单元102设有一个喷射数量计算单元112以便根据一次燃烧后氧剩留量来确定增添燃料的喷射数量，还设有一个喷射定时设定单元110以便用来设定增添燃料的喷射定时。
这里，喷射数量计算单元112直接或间接检测一次燃烧后仍然剩留的氧数量，然后根据这样检出的氧数量来确定增添燃料的喷射数量。
喷射定时设定单元110根据各种影响火焰持续时间(在该时间内一次燃烧火焰仍然保持)设定增添燃料的喷射持续时间和喷射开始时间，并设有一个功能部(喷射持续时间设定单元)114用来根据喷射数量计算单元112所确定的喷射数量来设定每一周期内增添燃料的喷射持续时间，还设有一个功能部(喷射开始时间设定单元)116以便用来设定增添燃料的喷射开始时间TINJ。
在这些单元中，喷射开始时间设定单元116在设定喷射开始时间时应使在每一气缸的膨胀冲程内增添燃料的喷射是在传统的燃料喷射所引起的燃烧(今后称为一次燃烧)的持续时间内完成的，换句话说，是在火焰仍然存在的持续时间(今后称为火焰持续时间)内完成的。
如上所述增添燃料喷射开始时间TINJ的设定是要使由增添燃料喷射喷入的燃料能够燃烧(今后称为增添燃烧)而可不需安排任何另外的装置，因此必需在传统燃料喷射喷入的燃料所产生的火焰持续时间内进行增添燃料的喷射如图9所示。
因为用作燃料的汽油具有低自燃性能，它不能进行稳定的燃烧除非旁边有易燃物源或外部能源存在足以引起汽油本身分解才能使它燃烧。而具有高自燃性能的燃料包括那些具有高辛烷值的燃料如柴油则与此相反。
图9用曲线示出从压缩冲程到燃烧和膨胀冲程这一过程中缸内压力和热释放率的变化情况。在图9中，细曲线A指出只进行传统的燃料喷射时的热释放率，而粗曲线B指出进行增添燃料喷射时的热释放率，虚曲线C示出只进行传统燃料喷射时的缸内压力，而粗曲线D示出进行增添燃料喷射时的缸内压力。顺便说一下，由细曲线A和粗曲线B作为热释放率而指出的持续时间相当于火焰持续时间。
如图9所示，当增添燃料喷射尽可能晚地在相应于细曲线A所指出的热释放率的一次燃烧的火焰持续时间之内进行时，火焰持续时间便被延长到接近排气冲程如粗曲线B所示。由增添燃烧加热废气而得到的热能因此能更有效地用来加热催化剂9A。
在另一方面，当进行增添燃料喷射时，粗曲线D指出缸内压力会上升。当缸内压力如上所述上升时，由增添燃烧所得到的热能被认为大部分被用在推动活塞向下作功上(气体膨胀作功)。因此这种缸内压力的升高并不适宜用来加热废气。
为了有效地利用由增添燃烧取得的热能，因此最好将增添燃料的喷射开始时间TINJ尽可能晚地设定在膨胀冲程内。在另一方面，增添燃料的喷射开始时间TINJ如上所述必须落在火焰持续时间内。因此最好将增添燃料的喷射开始时间尽可能晚地设定在火焰持续时间内(即接近火焰消失时间的时间)。
火焰消失时间为火焰持续时间的终止时间，它随各种参数而变，这些参数如冷却剂温度(发动机温度)θw，一次燃烧时废气的再循环率(EGR率)，一次燃烧时的空气燃料比(A/F)和一次燃烧时的点燃定时。因此在设定增添燃料的喷射开始时间TINJ时必须考虑到这些参数的影响。
例如，先只考虑冷却剂温度的影响，一个低的冷却剂温度会导致燃烧的破坏并会使火焰消失时间提前。为了确保增添燃烧，因此当冷却剂温度θw变低时最好使喷射开始时间TINJ提前(移到膨胀冲程的初始阶段)。因为当发动机变冷时气缸块及其周边零件都会变冷。因此，热量会通过气缸块等发散出去。另外，火焰在广大的区域内与气缸的内壁接触，因此形成一个大的淬冷区。即使一次燃烧的火焰开始传播，火焰在散布通过整个燃烧室之前也会消失。
其次单独考虑EGR率，一个大的EGR率会在一次燃烧上造成较大的点燃滞后，以致燃烧室内的最大压力及和最大压力对应的曲柄角都会随着一次一次的周期而变化。这些变化会随着EGR率而变大。火焰持续时间也随着这些变化而变化。为了确保增添燃料的燃烧，因此最好使增添燃料的喷射开始时间TINJ在膨胀冲程内提前。
现在单独考虑A/F。与单独考虑EGR率的情况相似，在一次燃烧上的点燃滞后会随着空气燃料比的变稀薄而增加，从而燃烧室内的最大压力及和最大压力对应的曲柄角都会随着一次一次的周期而变化。这些变化会随着空气燃料比的变稀薄而增加。火焰持续时间也会随着这些变化而变化。为了确保增添燃料的燃烧，因此最好使增添燃料的喷射开始时间TINJ在膨胀冲程内提前。
接下来单独考虑一次燃烧时的点燃定时TIG，当点燃定时TIG提前或滞后时，火焰持续时间亦即火焰消失时间会随之而变化。因此最好按照点燃定时TIG的提前或滞后来设定增添燃料的喷射开始时间TINJ。因为，当点燃定时TIG被提前时，燃烧持续时间便会变得较短而火焰消失时间会变得较早。而当点燃定时TIG相反地被滞后时，燃烧便会变得缓慢(燃烧速率变慢)，致使火焰消失时间变迟。
从上面的评述中可见必需根据一次燃烧的火焰持续时间来设定增添燃料的喷射开始时间TINJ。因此用喷射开始时间设定单元116来设定在膨胀冲程内的喷射开始时间TINJ是这样进行的，以基本燃料喷射开始时间TbINJ作为增添燃料在膨胀冲程内喷射的基础，然后用各种修正因数加以修正，这些修正因数是根据各种能影响火焰持续时间(即在其中一次燃烧的火焰仍然维持的时间)的参数来确定的，这些参数包括：冷却剂温度θw、一次燃烧时的EGR率、一次燃烧时的空气燃料比、和对应于一次燃烧点燃定时TIG的火焰消失时间。
因此喷射开始时间设定单元116设有一个功能部(基本喷射开始时间设定单元)116A用来设定基本燃料喷射开始时间，和一个功能部(火焰消失时间计算单元)116B用来设定在各种参数的影响下而变化的火焰消失时间的修正因数。喷射开始时间设定单元116用火焰消失时间计算单元116B所设定的喷射开始时间修正因数来修正由基本喷射开始时间设定单元116A所设定的基本喷射开始时间，从而设定增添燃料的喷射开始时间TINJ，使增添燃料在它能被一次燃烧的火焰点燃的时刻喷射进去。
顺便说一下，基本喷射开始时间设定单元116A还根据发动机速率传感器21检测到的发动机速率Ne和目标载荷值(发动机载荷)PE，参照预先存储的指示图[TbINJ＝f(Pe，Ne)]来确定基本燃料喷射开始时间TbINJ。
这时目标载荷值Pe按照下列公式计算：
Pe＝T/(K×Vs)
其中T为一转矩，K为一常数，而Vs为一位移。
在另一方面，火焰消失时间计算单元116B确定喷射开始时间修正因数，这些修正因数是在考虑火焰消失时间即火焰持续时间的终止时间时以各种影响火焰持续时间的参数为基础而设定的。
在考虑对应于各种参数如冷却剂温度θw、ERG率、空气燃料比(A/F)、一次燃烧点燃定时TIG等的火焰消失时间时，对应于各种参数的修正因数是从多幅指示图上确定的，这些指示图预先设定着喷射开始时间的修正因数。
图6(A)到6(D)示出一些指示图，它们分别指出对应于各种参数的喷射开始时间修正因数。
其中，图6(A)为第一喷射开始时间修正指示图6(A)，该图指出冷却剂温度修正因数(第一喷射开始时间修正因数)Kθ。这个冷却剂温度修正因数Kθ考虑到火焰消失时间会随着冷却剂温度θw的降低而提前。由于随着被冷却剂温度传感器19所检测出来的冷却剂温度θw的降低，火焰消失时间会提前，这个第一喷射开始时间修正因数Kθ在冷却剂温度θw降低时被设定在较小的值，以便在冷却剂温度θw降低时使喷射开始时间TINJ提前。
图6(B)为第二喷射开始时间修正指示图(6B)，该图指出废气再循环率修正因数(第二喷射开始时间修正因数)KE。废气再循环率修正因数KE考虑到随着一次燃烧时废气再循环率的降低，火焰消失时间会滞后。对应于废气再循环率控制单元104所设定的主燃烧时间的废气再循环率，燃烧状态发生变化，火焰消失时间迹随之而变化。因此，第二喷射开始时间修正因数KE这样设定使喷射开始时间TINJ保持按照这样变化的火焰消失时间而变化。
图6(C)为第三喷射开始时间修正指示图(6C)，该图指出空气燃料比修正因数(第三喷射开始时间修正因数)KF。这个空气燃料比修正因数KF考虑到随着主燃烧时间空气燃料比(A/F)的变稀薄，火焰消失时间会滞后。由于随着传统燃料喷射控制单元103所设定的主燃烧时间空气燃料比的变稀薄，火焰消失时间会滞后，因此第三喷射开始时间修正因数KF随着主燃烧时间空气燃料比的变稀薄，被设定为较大值，使喷射开始时间TINJ随着主燃烧时间空气燃料比的变稀薄而被滞后。
图6(D)为第四喷射开始时间修正指示图6(D)，该图指出点燃定时修正因数(第四喷射开始时间修正因数)KI。这个点燃定时修正因数KI考虑到火焰消失时间相应于主燃烧时间的点燃定时而变化。由于随着点燃定时控制单元107所设定的主燃烧时间点燃定时被延迟，火焰消失时间会滞后，因此当主燃烧时间点燃定时被延迟时，第四喷射开始时间修正因数KI被设定为较大值，使喷射开始时间TINJ随着主燃烧时间点燃定时的被延迟而被滞后。
为了用冷却剂温度θw来进行修正，喷射开始时间设定单元116在确定增添燃料的喷射开始时间TINJ时将冷却剂修正因数Kθ增加到基本喷射时间设定单元116A所确定的基本燃料喷射开始时间TbINJ上(TbINJ+Kθ)，该修正因数Kθ是根据冷却剂温度传感器19检测到的冷却剂温度θw从存储在火焰消失时间计算单元116B从图6(A)的指示图6(A)上取得的。
为了用废气再循环率来进行修正，根据废气再循环率控制单元104设定的主燃烧时间废气再循环率从存储在火焰消失时间计算单元116B内的图6(B)的指示图6(B)上取得。然后将这个修正量增加到基本喷射开始时间设定单元116A所确定的基本燃料开始时间TbINJ上(TbINJ+KE)，从而得到增添燃料的喷射开始时间TINJ。
为了用空气燃料比来进行修正，根据传统的燃料喷射控制单元103设定的主燃烧时间空气燃料比从存储在火焰消失时间计算单元116B内的图6(C)的指示图(6C)上取得。然而将这个修改量增加到基本喷射开始时间设定单元116A所确定的基本喷射开始时间TbINJ上(TbINJ+KF)，从而得到增添燃料的喷射开始时间TINJ。
虽然有各种参数影响着火焰持续时间，但并不需要分别进行所有各种取决于发动机温度、废气再循环率、空气燃料比和主燃烧时间点燃定时的修正。按照参数中相应的一项或多项的需要进行一次或多次的修正就足够了。因此可这样说，根据相应的一项参数至少取得一个喷射开始时间修正因数就足够了。
这时增添燃料的喷射持续时间(在单一工作周期内的喷射持续时间)tex是在喷射持续时间设定单元114上设定的。
这个喷射持续时间设定单元114设定的是喷射器驱动持续时间tPLUS(该时间相当于喷射持续时间)，这样增添燃料就按燃料数量Mfuel被喷射出去，该数量与一次燃烧后仍然剩留在气缸内的多余的氧相适应。
这是为了在燃烧增添燃料时充分利用剩留在气缸内的多余的氧使废气能被有效地加热。
具体地说，在膨胀冲程内用喷射持续时间设定单元设定喷射器驱动持续时间tPLUS是按下面将要说明的方式进行的。
即在膨胀冲程用喷射持续时间设定单元114来设定喷射器驱动持续时间tPLUS是这样进行的，按照喷射开始时间TINJ和催化剂温度θC·C，修正基本驱动持续时间tB，该持续时间相当于基本喷射持续时间并作为增添燃料在膨胀冲程内喷射的基础。
因此喷射持续时间设定单元114设有一个功能部(第一喷射持续时间修正单元)118用来确定基本驱动持续时间tB使它作为增添燃料在膨胀冲程内喷射的基础，并根据催化剂温度θC·C来修正基本驱动持续时间tB；此外还设有一个功能部(第二喷射持续时间修正单元)120用来根据在膨胀冲程内的喷射开始时间TINJ修正基本驱动持续时间。
这时喷射持续时间设定单元114根据一次燃烧后为气缸内多余的氧所能喷入的燃料数量Mfuel计算出基本驱动持续时间。具体地说，喷射持续时间设定单元114先确定一次燃烧后仍然剩留在气缸内的氧的数量，然后从用下面要说明的传统的燃料喷射控制单元103确定的每一周期每一气缸引入的空气数量Q和一个目标空气燃料比(目标A/F)，根据氧的数量计算出燃料数量Mfuel。
顺便说一下，燃料数量Mfuel可用下列公式确定：
Mfel＝Q×(1/化学计算的空气燃料比-1/目标空气燃料比)
在另一方面，第一喷射持续时间修正单元118根据催化剂温度计算单元的催化剂温度传感器所确定的催化剂温度θC·C修正基本喷射持续时间tB。因此第一喷射持续时间修正单元118设有一个修正因数设定单元118A以便用修正因数(第一喷射持续时间修正因数)K2来修正基本喷射持续时间，该修正因数K2是在事前根据催化剂温度θC·C确定的，因此随着催化剂温度θC·C的增高，增添燃料的喷射数量会减少。
这个修正因数设定单元118A设有一幅指示图(17B)，该图示出在事前根据催化剂温度θC·C确定的第一喷射持续时间修正因数K2。在指示图(17B)中示出的第一喷射持续时间修正因数K2是这样设定的，如图17(B)所示，使当催化剂温度θC·C升高时，增添材料的喷射数量会减少。即在指示图(17B)中，第一喷射持续时间修正因数K2被设定为1以便当催化剂温度θC·C较低时可不修改基本驱动持续时间tB，而当催化剂温度θC·C升高并接近目标温度θo时，K2被设定为逐渐减小以至为零。
这一设定是为了在催化剂温度θC·C较低时喷入数量较多的增添燃料以便促进催化剂9的活化，因为在催化剂温度θC·C较低时，催化剂9需要有较多的活化；反之在催化剂温度θC·C较高时则要减少增添燃料的喷射数量以免喷入不需要的燃料，因为在催化剂温度θC·C较高时，催化剂只需较少的活化。
在喷射持续时间修正单元118A上用催化剂温度θC·C来修正是这样进行的，先根据催化剂温度θC·C从指示图(17B)上取得修正因数K2，然后将基本驱动持续时间tB乘上修正因数K2(tB×K2)。
第二喷射持续时间修正单元120是根据在膨胀冲程内的喷射开始时间TINJ来修正基本喷射持续时间的，以便使喷射数量计算单元112所确定的喷射数量与实际喷射数量符合。这个第二喷射持续时间修正单元120设有一幅指示图(17A)，该图示出在事前根据喷射开始时间TINJ而确定的修正因数(第二喷射持续时间修正因数)K1。
为了使喷射数量计算单元112所确定的喷射数量与实际喷射数量符合，第二喷射持续时间修正因数K1是这样设定的，如图17(A)所示，当喷射开始时间TINJ提前时，喷射器驱动持续时间便延长。即当喷射开始时间TINJ在膨胀冲程内提前时，缸内压力会增加，因此从喷射器喷射的燃料数量(单位时间内的数量)会趋向减少。因此第二喷射持续时间修正因数K1这样设定，使当缸内压力变高时喷射器驱动持续时间tPLUS变长。
接下来说明选用这种设定的理由。当缸内压力较低时，在缸内压力和喷射压力之间存在着足够的压力差，因此能够保证获得一个以基本驱动持续时间tB为根据的合适的燃料数量Mfuel。但当缸内压力升高时，在缸内压力和喷射压力之间的压力差就变小，导致喷射数量的降低。在这种情况下，如果简单地根据基本驱动持续时间来喷射燃料，那么就不能保证获得合适的喷射数量Mfuel。由于要在膨胀冲程内喷入的增添燃料的数量受到缸内压力的影响，因此设定喷射器驱动持续时间tPLUS至关重要。
在第二喷射持续时间修正单元120用喷射开始时间TINJ来修正是这样进行的，首先根据喷射开始时间TINJ从指示图(17A)上取得修正因数K1，然后在基本驱动持续时间tB上乘上这个修正因数K1(tB×K1)。
因此在膨胀冲程内喷射器驱动持续时间tPLUS是由下列公式确定的：
tPLUS＝tB×K1×K2
按照喷射开始时间TINJ和如上所述那样设定的喷射器驱动持续时间tPLUS，增添燃料在膨胀冲程中可独立进行喷射不需依赖传统的燃料喷射如图4所示。
现在说明传统的燃料喷射控制单元103所作的燃料喷射控制。在这个传统的燃料喷射控制单元103上，根据发动机速率传感器21和各种传感器106所检测到的发动机速率(旋转速率)Ne和加速器脚蹬冲程θACC设定发动机的目标输出转矩T，并根据发动机速率Ne和目标输出转矩T选用早喷射模式或晚喷射模式作为喷射模式。例如在发动机速率较低和目标输出转矩也较低的范围内可选用晚喷射模式，而早喷射模式(化学计算模式或稀燃料模式)可在发动机速率Ne或是目标输出转矩较低时选用。
于是将燃料喷射数量设定为燃料喷射持续时间TAU，该时间即喷射器驱动持续时间，在实际控制中将被称为“喷射器驱动脉冲宽度”。无论在早喷射模式(化学计算模式)或晚喷射模式中都要根据发动机载荷(每冲程引入的空气数量)Q/Ne和目标空气燃料比(A/F，今后简称为A/F)用下列公式先计算出基本驱动持续时间tB。
tB＝(Q/Ne)×(1/AF)×(αAIR/αFUEL)×(1/GINJ)
在该公式中，发动机载荷Q/Ne为在一个冲程内吸入空气的数量，并且是由空气流传感器11检测到的吸入空气数量Q除以发动机速率传感器(曲柄角传感器)21检测到的发动机速率Ne来确定的。
在另一方面，αAIR代表空气密度，αFUEL代表燃料密度，而GINJ则为喷射器的获得率。
因此燃料喷射持续时间tAU可用下式算出。
tAU＝tb×f＋tD
在上式中，f代表各种燃料修正因数。这些燃料修正因数f是根据分别由冷却剂传感器19测得的冷却剂温度、吸入空气温度传感器12测得的吸入空气温度、大气压传感器13测得的大气压、等等设定的。另外，tD为喷射器的不灵敏的持续时间(呆滞时间)。
接下来说明废气再循环率控制单元104，该控制单元根据各种传感器106检测到的信息，控制着废气再循环单元的EGR阀(开关阀)。为此目的，从废气再循环率控制单元104来的信号被送到燃料喷射控制单元101的增添燃料喷射控制单元102上。
除了这个通常有的功能外，本实施例中的废气再循环率控制单元104还有一个功能是控制EGR阀10a以便当增添燃料的喷射在膨胀冲程的火焰持续时间内进行而加热废气促使催化剂活化时减少废气的再循环率或使它降为零。为了这个另外的目的，从增添燃料喷射控制单元102的喷射定时设定单元110来的信号被送到废气再循环率控制单元104。
另外，点燃定时控制装置107根据曲柄角传感器21检测到的信息用点燃装置108的火花塞35控制着点燃定时TIG。为此目的，来自点燃定时控制单元107的信号被送到燃料喷射控制单元101的增添燃料喷射控制单元102。
除了这个通常有的功能以外，本实施例的点燃定时控制单元107还有一个功能即当增添燃料的喷射在膨胀冲程的火焰持续时间内进行而加热废气促使催化剂活化时可延迟一次燃烧的点燃定时TIG。为了这个另外的目的，来自增添燃料喷射控制单元102的喷射定时设定单元110的信号被送到点燃定时控制单元107。
由于按照本发明第一实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统是按照上述方式构造的，因此能够进行传统的燃料喷射控制，例如图5(A)所示，还能进行增添燃料喷射控制(膨胀冲程燃料喷射控制)，例如图5(B)所示。
首先说明传统的燃料喷射控制。
这个控制是按预定的曲柄角完成的。首先，完成步骤A10到A30的处理。具体地说，在步骤A10，从分别由空气流传感器11和速率传感器21检测到的吸入空气数量Q和发动机速率Ne计算出发动机载荷Q/Ne(即在一个冲程内吸入的空气数量)。在步骤A20内，然后根据发动机载荷按照上面说过的公式计算出基本驱动持续时间tB。进一步，在步骤A30内，将基本驱动持续时间tB乘上各种燃料修正因数f并进行其他处理以便计算出燃料喷射持续时间tAU。
根据燃料喷射持续时间便可完成传统的燃料喷射(步骤A40)。
接下来说明膨胀冲程的燃料喷射控制(增添燃料喷射控制)，这个膨胀冲程的燃料喷射控制是在早喷射模式或晚喷射模式的条件下选用稀燃料运行模式时完成的。图5(B)示出的控制是在以早喷射模式进行膨胀冲程的燃料喷射时完成的。
首先完成步骤B10和B20的处理。即在步骤B10内读出催化剂温度θC.C。然后在步骤B20内确定催化剂温度θC.C是否高于目标温度θo。
如果确定催化剂温度θC.C等于或低于目标温度θo，那么就完成步骤B30到B90的处理以便进行膨胀冲程的燃料喷射控制。如果催化剂温度θC.C高于目标温度，那么程序就返回，不再进行膨胀冲程的燃料喷射控制。
在膨胀冲程的燃料喷射控制中，首先完成步骤B30到B60的处理以便设定膨胀冲程的喷射开始时间TINJ。
具体地说，在步骤B30内读出目标载荷(目标Pe)、发动机速率Ne、冷却剂温度θw、一次燃烧的点燃定时和EGR率。接下来在步骤B40内，根据发动机速率Ne和目标载荷Pe，从预先存储的指示图上读出膨胀冲程的基本喷射开始时间TbINJ。在步骤B50内，用EGR率、冷却剂温度θw和一次燃烧的点燃定时TIG修正基本喷射开始时间TbINJ，接着在步骤B60内，设定膨胀冲程的喷射开始时间TINJ。
然后完成步骤B70到B90的处理以便设定膨胀冲程的喷射器驱动持续时间tPLUS。
具体地说，在步骤B70内读出每一冲程吸入的空气数量Q和目标A/F。其次，在步骤B80内，从每一气缸每一周期内吸入的空气数量Q确定在一次燃烧后在气缸内仍然剩留的氧的数量并根据氧的数量计算出燃料数量Mfuel。进一步，在步骤B90内，用喷射开始时间TINJ和催化剂温度θC.C修正在膨胀冲程内喷射增添燃料的基本驱动持续时间tB，并根据这个设定，完成在膨胀冲程内增添燃料的喷射。
按照本实施例用于缸内喷射内燃机的废气加热系统，如上所述，增添燃料是在一次燃烧的火焰仍然存在的时间(即火焰持续时间)内喷入的。由于不需另外安排任何具体的装置，可保证增添燃料的燃烧，因此废气能被可靠地加热，于是一个优点是催化剂温度θC.C能够迅速地达到目标温度θo。
由于不需安排任何另外的装置，因此达到催化剂9活化的时间可以缩短，导致另一个优点是在废气内有害成分(HC、CO、NOx)的含量能够减少。
另外，增添燃料的喷射开始时间TINJ被设定在火焰的持续时间内，不管该持续时间如何随着各种参数而变化。因此增添燃料的燃烧能够得到保证，从而废气能够可靠地被加热。这样也可导出一个优点，即催化剂温度θC.C能够迅速达到目标温度θo。
还有另一个优点是，即使对于稀NOx催化剂9A，催化剂温度也能可靠地被加热并迅速地达到目标温度θo。
从促进催化剂9加热的立场来说，最好将稀NOx催化剂9A安排在发动机的附近(即在排气通道3的最上游侧)。但这是做不到的，因为稀NOx催化剂9A的耐热性比三元催化剂9B还要低。第一实施例的废气加热系统具有这样一个优点，即尽管催化剂9被安排在远离发动机的位置上；仍能使废气得到的温度高到足以使催化剂9活化。
如同上面提到过的，第一实施例根据各种参数同时考虑火焰持续时间中的火焰消失时间而将喷射开始时间TINJ设定在最佳时刻(例如接近火焰消失时间的定时)。反过来也可能将喷射开始时间TINJ设定在预定的固定时刻而改变各种参数使火焰消失时间设定在相对于喷射开始时间TINJ为最佳的时刻。
今后这个变型将被称为第一实施例的第一变型。
按照第一变型，喷射开始时间设定单元116如同上面所说第一实施例那样设有基本喷射开始时间设定单元116A和火焰消失时间计算单元116B。另外，喷射开始时间设定单元116还设有一个功能部(火焰持续时间调节单元)116C以便用来完成一次燃烧的火焰持续时间的调节，亦即用来完成作为火焰持续时间的终止时间的火焰消失时间的调节。利用火焰持续时间调节单元116C，有可能确实地调节废气再循环率、空气燃料比和一次燃烧的点燃定时这些对一次燃烧的火焰持续时间有影响的参数。
为此目的，火焰持续时间调节单元116C设有控制单元116C1用来调节废气流率、空气燃料比和点燃定时这些对一次燃烧的火焰持续时间有影响的参数的控制量，还设有一个存储单元116C2用来存储对应于各个参数控制量的火焰持续时间。火焰持续时间调节单元116C从存储单元116C2上读出与各个参数有关的控制量，所说控制量被要求用来设定火焰持续时间以便满足催化剂9活化在一定程度上的需要，然后用控制单元116C1来调节各个参数使达到这些控制量，从而使火焰持续时间得到调节。
存储单元116C2设有多幅指示图，这些图指出与废气流率、空气燃料比和点燃定时这些对一次燃烧的火焰持续时间有影响的参数的控制量所对应的火焰持续时间。
图7(A)为第一指示图(7A)，该图指出火焰持续时间和作为各该火焰持续时间的终止时间的火焰消失时间。火焰持续时间是在事先设定的与热释放率的变化相适应。而这些变化又对应于与一次燃烧时废气再循环率(ECR率)有关的控制量。第一指示图(7A)这样被设定使火焰持续时间随着废气再循环率的增大而变长。
图7(B)为第二指示图(7B)，该图示出火焰持续时间和作为各该火焰持续时间的终止时间的火焰消失时间。火焰持续时间是在事先设定的与热释放率的变化相适应。而这些变化又对应于与一次燃烧时空气燃料比(A/F)有关的控制量。第二指示图(7B)这样被设定使当空气燃料比变稀时火焰持续时间随之而变长。
图7(C)为第三指示图(7C)，该图指出火焰持续时间和作为各该火焰持续时间的终止时间的火焰消失时间。火焰持续时间是在事先设定的与热释放率的变化相适应。这些变化又对应于与一次燃烧时点燃定时TIG有关的控制量。第三指示图(7C)这样被设定使火焰持续时间随着点燃定时延迟的增大而变长。
在图7(A)到图7(C)的每一幅图中，用阴影线划出的区段指出火焰持续时间。界线X和对应于与相应参数有关的控制量的热释放率曲线的交点指出对应于与同一参数有关的控制量的火焰消失时间。
为了调节废气再循环率，火焰持续时间调节单元116C从图7(A)所示的第一指示图(7A)上读出与废气再循环率有关的控制量并用来在催化剂温度传感器26所确定的温度降低时延长火焰持续时间。火焰持续时间调节单元116C于是用控制单元116C1控制废气再循环率控制单元104，从而得到所需的控制量。
为了调节点燃定时，火焰持续时间调节单元116C从图7(B)所示的第二指示图(7B)上读出与点燃定时有关的控制量并用来在催化剂温度传感器26所确定的温度降低时延长火焰持续时间。火焰持续时间调节单元161C于是用控制单元116C1控制点燃定时控制单元107，从而得到所需的控制量。
在另一方面，为了调节空气燃料比，火焰持续时间调节单元116C从图7(C)所示的第三指示图(7C)上读出与空气燃料比有关的控制量并用来在催化剂温度传感器26所确定的温度降低时延长火焰持续时间。火焰持续时间调节单元116C于是用控制单元116C1控制传统的燃料喷射控制单元103，从而得到所需的控制量。
然后用喷射开始时间设定单元116设定增添燃料的喷射开始时间，使增添燃料的喷射在火焰持续时间调节单元116C所调节的火焰持续时间之内进行。
举例说，假定催化剂9的活化不够充分，因此有需要提高废气的温度，如同发动机以稀薄的空气燃料比连续运行时那样。由于按照本变型的废气加热系统如上所说那样构造，废气再循环率控制单元104被火焰持续时间调节单元116C控制使废气被调节到只是以一小部分(大约20％或最多为这样)进行再循环，这样就可使一次燃烧的火焰持续时间延长。另外，增添燃料的喷射开始时间TINJ可用喷射开始时间设定单元116来设定使增添燃料喷射在火焰持续时间调节单元116所调节的火焰持续时间之内。顺便说一下，这种废气的控制如再循环率是在催化剂温度θC.C多少低于活化温度时进行的。
与废气再循环率没有被火焰持续时间调节单元116进行控制的情况(废气再循环率：0)相比，上述控制能够减少由增添燃烧取得的热能发放到膨胀冲程上的热释放率，因此在增添燃料喷射数量相同的情况下，废气能够得到较高的温度。这样就能更有效地加热废气，从而带来另一个优点，即催化剂温度θC.C能够很快达到目标温度θo。另外，废气的净化效率能够由于废气的再循环而增加。
如果需要显著地提高废气的温度以便使催化剂9活化，如同当发动机冷却时开动发动机所遇到的情况，那么可用废气再循环率控制单元104将废气再循环率设定为0，以便保留足够的氧来满足增添燃料燃烧的需要，这时不需用火焰持续时间调节单元116C的控制单元116C来进行控制。
在用上述方式减少废气再循环率或使它降为零而加热废气时，可允许另外的新鲜空气流入，其数量可相当于废气再循环率的减少或降低。这样可导致吸入空气数量的增加，从而使一次燃烧后在气缸内多余氧的剩留数量增加。这样便可能增加增添燃料的喷射数量以便在增添燃烧时产生较多的热。因此能提高废气的加热率。
如果由于催化剂9的活化不足而需提高废气的温度，如同发动机以稀薄的空气燃料比连续运行时所遇到的情况那样，这时可用火焰持续时间调节单元116C控制点燃定时控制单元107来延迟点燃定时TIG，以便使一次燃烧的火焰消失时间延迟，另外可用喷射开始时间设定单元116设定增添燃料的喷射开始时间TINJ，使增添燃料在火焰持续时间调节单元116C所调节好的火焰持续时间内喷射。
结果，与没有用火焰持续时间调节单元116C调节点燃定时TIG的情况相比，由增添燃烧取得的热能可将较小的部分用于气体在膨胀冲程内的膨胀，因此虽然增添燃料按相同的数量喷入，废气却能较为有效地加热到较高的温度。这样就带来一个优点，即催化剂温度θC.C能够比较快地提高到目标温度θo，还有一个优点是单位燃料消耗率可显著地降低。
如同上面所说的控制废气再循环率和点燃定时那样，从增添燃烧取得的可供支配的热能也可通过一次燃烧的空气燃料比的调节有效地用来使废气得到高温度，调节时根据上面提到的图7(B)的指示图(7B)，将空气燃料比往稀薄侧调节到这样的程度使燃烧室内的最大压力和对应于该最大压力的曲柄角不再变化。
另外，图8(A)、8(B)和8(C)用曲线图示出喷射增添燃料时热释放率对应于各个控制量而发生的变化。喷射时通过火焰持续时间调节单元116C调节废气再循环率、一次燃料的空气燃料比和一次燃料的点燃定时可使火焰消失时间延迟，换句话说，亦即可使火焰持续时间延长。在这些曲线图中，实线曲线所指为传统情况，其时作为废气加热参数的废气再循环率、一次燃料的空气燃料比和一次燃料的点燃定时没有被改变。
从这些曲线图可以知道，即使增添燃料按相同的数量喷射，只要调节每一个这样的参数就能使取自增添燃烧的热能用来使气体在膨胀冲程中膨胀的份额减少，从而能将废气加热到较高的温度。
接下来说明第一实施例的第二变型。
按照第二变型，特别是当发动机处在低温开动而需要使催化剂9活化时，用喷射开始时间设定单元116设定喷射开始时间，使增添燃料如上所述在火焰持续时间之内喷入，其时基于一次燃料的喷射而产生的一次燃烧的火焰仍在膨胀冲程中逗留；而当催化剂9达到或接近目标温度后发动机要转到另一种运行状态时(例如空转运行状态或减速运行状态)，此时催化剂温度θC.C将会降落到一个低于目标温度θo的温度。喷射开始时间设定单元116应重新设定喷射开始时间，使增添燃料在一比低温开动所用喷射定时更晚的定时进行喷射，即在火焰持续时间之后进行喷射(例如在膨胀冲程终止时或在排气冲程内)，然后用催化剂9促使废气内仍然停留在未燃状态的燃料燃烧来加热并使催化剂进一步活化。
这样，增添燃料不是在膨胀冲程内喷入而是在膨胀冲程之后喷入。因此就能减少取自增添燃烧的有效热能被用于气体膨胀作功的可能性，从而可带来废气能被有效地加热的优点。
那就是，特别是在低温开动而需要使催化剂活化时，使废气在膨胀冲程内再燃烧，从而使废气温度显著地提高到能有效地使催化剂活化。另外，在催化剂温度θC.C达到或接近目标温度θo后而发动机要转到空转运行状态或减速运行状态时，催化剂温度有可能回落的情况下，利用催化剂9促使废气内仍然停留在未燃状态的燃料燃烧。这样便可带来催化剂能被有效地活化的优点。
在上述第二变型中，增添燃料的喷射定时被改变为膨胀冲程内的专门定时(火焰持续时间)或比专门定时还要晚的定时，取决于增添燃料的喷射是在开动时进行还是在开动以外的其他运行状态下进行。但改变喷射定时的基础并不仅限于这样一种在运行状态上的改变。
作为一种替代方案，可设置一个检测单元以便用来检测或估计由催化剂温度传感器26确定的催化剂温度θC.C是否不低于一个最低温度(预先设定的温度)，在该温度，增添燃料即废气中仍然停留在未燃状态的燃料能在催化剂(废气净化装置)中燃烧。根据检测单元的输出，便可用喷射开始时间设定单元116设定喷射开始时间。
首先，当催化剂温度传感器26所确定的催化剂温度θC.C被检测或估计为等于或高于预先设定的温度时，喷射开始时间设定单元116这样设定喷射开始时间使增添燃料在火焰持续时间之后喷射(例如在膨胀冲程终止时或在排气冲程内)。
结果，废气中仍然停留在未燃状态的燃料(即增添燃料)被允许在催化剂中燃烧，未燃的碳化氢因此在催化剂内燃烧而不被用于气体的膨胀作功，从而催化剂的加热能够有效地完成。
在另一方面，当催化剂温度传感器26所确定的催化剂温度θC.C被检测或估计为低于预先设定的温度时，废气中仍然停留在未燃状态的气体不能在催化剂内进行燃烧。因此喷射开始时间设定单元116这样设定喷射开始时间，使增添燃料的喷射在火焰仍然存在的火焰持续时间内(例如在膨胀冲程内)进行。
这样可保证增添燃料在气缸内燃烧，使催化剂能被加热而不必发放处在未燃状态的增添燃料。顺便说一下，上述最低温度低于目标温度θo，而该目标温度θo为使催化剂进入活化状态所需的温度。
另外，如果燃料喷射数量，即燃料喷射持续时间(从而喷射器驱动持续时间)在由喷射持续时间设定单元102按照上述各个参数设定时，废气能被更有效地加热。
接下来说明第二实施例。如图10所示，用于缸内喷射内燃机的第二实施例的废气加热系统与第一实施例不同之处在于增添燃料喷射控制单元102设有不同的喷射持续时间设定单元114。
具体地说，本实施例的喷射持续时间设定单元114设有一个气缸指定单元118B如图10所示，使该气缸指定单元118B规定一个或多个特定的气缸来在其内喷射增添燃料以便调节增添燃料的喷射数量。
用于缸内喷射内燃机的按照本实施例的废气加热系统的其余构造与上面说过的第一实施例的情况类似，因此其说明在这里从略。
气缸指定单元118B指定一个或多个气缸用来喷射增添燃料。即当催化剂温度θC.C显著低于目标温度θo时，它被考虑在所有四个气缸内进行增添燃料喷射。在这种情况下，气缸指定单元118B就指定所有四个气缸进行增添燃料喷射。
在另一方面，当催化剂温度θC.C略微低于目标温度θo时，只要在一个或几个气缸中进行增添燃料的喷射就足够了，其时每一气缸进行一次燃烧冲程从而构成一个单独的燃烧周期。在这种情况下，气缸指定单元118B只指定这样一个或几个气缸以便在其中进行增添燃料的喷射。
在这种情况下，作为这样一个或几个在其中喷射增添燃料的气缸，可选用一个或几个特定的气缸。作为替代方案也可完成多个燃烧周期而在每一个燃烧周期内选用一个或几个气缸以便在其中进行增添燃料的喷射。
接下来采用一个例子来说明，在该例子中，在每一个燃烧周期中增添燃料喷射只在一个气缸中进行。在一如图4所示的四缸发动机中，燃烧是按照第一气缸(#1)、第三气缸(#3)、第四气缸(#4)和第二气缸(#2)的次序顺序发生的。在每一燃烧周期的过程中，第一、第三、第四和第二气缸都各进行一次燃烧冲程，而增添燃料的喷射能够总是只在一个特定的气缸(例如第一气缸)上进行。
作为替代方案，增添燃料喷射也可在每一个燃烧周期中依次选用所有气缸，例如，在一给定的燃烧周期中只在第一气缸内进行增添燃料喷射，在下一个燃烧周期内只在第三气缸内进行另一次增添燃料喷射，在接下来的燃烧周期中只在第四气缸中进行另一次增添燃料的喷射，而在更下面的燃烧周期中只在第二气缸内进行又一次的增添燃料喷射，等等。
作为另一个替代方案，也可根据需要只选用几个气缸(例如第一气缸和第四气缸)来进行增添燃料的喷射，例如，在一给定的燃烧周期内只在第一气缸内进行增添燃料的喷射，在下一个燃烧周期内只在第四气缸内进行另一个增添燃料的喷射，在接下来的燃烧周期内又只在第一气缸内进行再一个增添燃料的喷射，而在更下面的燃烧周期内又只在第四气缸内进行又一个增添燃料的喷射，等等。
另外，当增添燃料喷射每一燃烧周期只在两个气缸或三个气缸内进行时，可只采用特定的气缸或采用所有的气缸或几个气缸按照适当的次序来进行。
这些只依靠几个气缸的增添燃料的喷射方法当然不仅可适用于四缸发动机，也可适用于其他型式的发动机。
为了喷射增添燃料，气缸指定单元118B是这样指定一个或多个特定气缸的，在催化剂温度θC.C从目标温度θo降落下来时只有多个气缸被指定用来喷射增添燃料，而当催化剂温度θC.C比目标温度θo低到至少一个预定值时增添燃料将喷射到基本上所有的气缸内。
下面将说明在本实施例中喷射持续时间设定单元102在膨胀冲程内设定喷射器驱动持续时间tPLUS的情况，包括用气缸指定单元来指定气缸。
由于用气缸指定单元118B来指定气缸相当于在上述第一实施例中根据催化剂温度θC.C来修正燃料数量(相当于tPLUS)，因此首先说明前提，即用喷射持续时间设定单元102B设定在膨胀冲程内喷射器的驱动时间tPLUS，然后再说明用气缸指定单元118B指定气缸。
首先将说明用喷射持续时间设定单元114来设定膨胀冲程上喷射器驱动持续时间tPLUS。这个在膨胀冲程上喷射器驱动持续时间tPLUS的设定是在一个基本驱动持续时间tB上修正而成，而该基本驱动持续时间tB’被喷射开始时间用来作为在膨胀冲程内喷射增添燃料的基础。
这里，基本驱动持续时间tB，如同上述第一实施例那样计算，而用膨胀冲程上喷射开始时间TINJ来修正也是用与上述第一实施例类似的方式来进行。
因此，膨胀冲程上喷射器驱动持续时间tPLUS可用下列公式确定：
tPLUS＝tB×k1
接下来说明用气缸指定单元118B来指定一个或多个气缸。
对气缸指定单元118B来说，每一个要在膨胀冲程内进行增添燃料喷射的气缸的数目(今后被称为进行喷射的气缸数)NINJ根据催化剂温度θC.C而被设定，因此调节进行喷射的汽缸数就能根据催化剂温度θC.C来调节燃料数量。
具体地说，根据催化剂温度传感器26检测到的催化剂温度θC.C用气缸指定单元118B来修正燃料数量的情况如图17(C)所示，即用确定进行喷射的气缸数NINJ的办法，换句话说，根据催化剂温度θC.C并参照预先设定的对应于各种催化剂温度θC.C的气缸数指示图(17C)，或增或减进行喷射的气缸数NINJ来修正燃料数量。
如图17(C)所示，气缸数指示图(17C)是这样被设定来调节燃料数量的，当催化剂温度θC.C较低时，增添燃料在所有的气缸内进行喷射，而当催化剂温度θC.C升高并接近目标温度θo时，进行喷射的气缸数NINJ就减少了。
按照如上所述设定的喷射开始时间TINJ和喷射器驱动持续时间tPLUS，除了传统的燃料喷射外，在膨胀冲程内还进行增添的燃料喷射如图11所示。顺便说一下，在图11所示的情况内，膨胀冲程的增添燃料喷射只是在被指定为特定气缸的第一气缸(#1)内进行。
由于用于缸内喷射内燃机的按照本发明第二实施例的废气加热系统是按照上述方式构造的，因此能够象第一实施例(见图5(A))那样进行传统的燃料喷射控制，而且还可如图12所示那样，对增添燃料喷射进行控制(膨胀冲程的燃料喷射控制。)
由于传统的燃料喷射控制与在第一实施例中所进行的方式类似，其说明因此从略。
而本系统的增添燃料喷射控制与第一实施例系统的增添燃料喷射控制的不同点只是在于步骤C90。
即从步骤C10到C80，都分别与步骤B10到B80对应并进行类似的处理，因此其说明在这里从略。
在步骤C90内，根据喷射开始时间TINJ，修正在膨胀冲程内作为增添燃料喷射基础的基本驱动持续时间tB，从而设定膨胀冲程的喷射器驱动持续时间tPLUS。
另外，为了设定对应于催化剂温度θC.C的燃料数量，根据催化剂温度θC.C，参照在图17(C)中示出的预先设定的气缸数指示图(17C)确定进行喷射的气缸数NINJ。
术语“进行喷射的气缸数”指出当曲轴旋转超过720°时在其中每一个气缸内进行喷射的气缸的数目。如图17(C)所示，增添燃料喷射当催化剂温度θC.C较低时是在多个汽缸(在本例为所有气缸)内进行的，随着催化剂温度θC.C的升高，进行喷射的气缸数也就减少。
如上所述，在减少用来进行增添燃料喷射的气缸的数目时，燃料喷射可用如上所述的方式进行，即只是采用一个或多个特定的气缸，或在每一燃烧周期中依次采用一个或多个气缸但并不是所有气缸而进行喷射的气缸也不限于任何特定的气缸。
由于用于缸内喷射内燃机的本实施例的废气加热系统是按上述方式构造的，所以它具有与第一实施例类似的优越效果。
另外，由于增添喷射的燃料数量可根据催化剂温度θC.C通过调节进行喷射的气缸数来设定，因此具有这样的优点，即可加热催化剂9而不会在实际上损害每单位燃料的里程数。
即，增添燃料能被喷射到一个或多个特定的气缸内，所有这些气缸被指定在多于一个燃烧周期内采用。当催化剂温度θC.C略微低于目标温度θo时，这样做便可将催化剂温度θC.C提高到目标温度θo而尽量减少对每公里燃料里程数的损害，还可防止催化剂9的过热。
当催化剂温度θC.C继续降低到目标温度θo以下时，进行喷射的气缸数便可增加，而当催化剂温度θC.C降低到一个至少比目标温度θo低的预定值时，增添燃料可喷射到基本上所有的气缸内，这样催化剂温度θC.C就能迅速地被提升到目标温度θo。
接下来说明第三实施例。用于缸内喷射内燃机的第三实施例的废气加热系统的构造类似图13所示的第二实施例，与第二实施例的系统不同之处在于增添燃料喷射控制单元102设有两个功能部即一个喷射定时设定单元110和一个喷射持续时间设定单元114。从本质上来说，用于缸内喷射内燃机的本实施例的废气加热系统的不同之处在于在膨胀冲程内增添燃料要被喷射两次。
在本实施例中，点燃定时设定单元110设有一个功能部(划分喷射开始时间设定单元)122以便用来设定多个划分喷射的喷射开始时间，使由喷射数量计算单元112确定的增添燃料喷射数量被划分成多个部分(N个部分)，而喷射持续时间设定单元114设有一个功能部以便设定多个划分喷射的喷射持续时间。在本实施例中，增添燃料的喷射数量被划分成为两个部分。因此第一划分喷射为第(N-1)个划分喷射，而第二划分喷射为第N个划分喷射。
首先，划分喷射开始时间设定单元122要将第一(第N-1)个喷射开始时间T1INJ和第二(第N)个喷射开始时间T2INJ都至少设定在膨胀冲程上。
在这两个划分喷射开始时间中，在膨胀冲程内的第一喷射开始时间T1INJ是用与第一实施例中的膨胀冲程喷射开始时间TINJ类似的方式计算出来的。
另一方面，在膨长冲程上的第二喷射开始时间T2INJ是根据在膨胀冲程上的第一喷射开始时间、冷却剂温度θw、和对气缸内的剩余氧可喷射的燃料数量确定的。最好将膨胀冲程第二喷射开始时间设定在排气阀开启的紧前刻。
因为如同上面参照图9连系第一实施例说明过的，这样能够有效地利用增添燃烧的热能。
这将结合图16更详细地予以说明。如果第一增添燃料喷射是在一次燃烧的对应于曲线A指出的热释放率的火焰持续时间内尽可能晚的时刻进行，火焰持续时间就可延长如曲线B所示。另外，如果第二增添燃料喷射在曲线B指出的第一增添燃料喷射的火焰持续时间内尽可能晚的时刻进行，那么火焰持续时间还可延长如图中的虚线(一长两短划线)所示，因此热能中被用来膨胀作功的份额就可变小。结果从增添燃烧取得的热能就能更有效地用来加热废气。
另外，喷射持续时间设定单元114被设计为至少将第一(第N-1)个喷射器驱动持续时间t1PLUS和第二(第N)个喷射器驱动持续时间t2PLUS设定在膨胀冲程内。而且喷射持续时间设定单元114上所设的气缸指定单元118B指出进行喷射的气缸数。
这个喷射持续时间设定单元114还被设计用来设定膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS和膨胀冲程第二喷射器驱动持续时间t2PLUS，使增添燃料按一次燃烧后气缸内剩余氧所可允许的燃料数量Mfuel喷入。
具体地说，由喷射持续时间设定单元114设定的膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS是在膨胀冲程内作为喷射增添燃料基础的基本驱动持续时间tB上进行修正而成，修正是根据膨胀冲程第一喷射开始时间t1INJ和冷却剂温度θw进行的。
即，膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS是在基本驱动持续时间tB的基础上修正而设定的，其时燃料按这样的数量被喷射，使火焰消失时间能被延迟并能尽可能接近地向排气阀的开启定时靠拢。最好燃料按这样的数量喷射使火焰消失时间延迟到排气阀的开启定时。另外，膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS这样设定，使喷射的燃料数量小于膨胀冲程第二燃料喷射的喷射数量。这样便可使从增添燃烧取得的热能只有较小的一部分用来在膨胀冲程内膨胀气体，并且还可提高单位燃料的里程数。
基本驱动持续时间tB如同上面说过的第一和第二实施例那样用类似的方式计算出来，因此其说明在这里从略。基本驱动持续时间tB应算成膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS与膨胀冲程第二喷射器驱动持续时间t2PLUS两者之和。
另外，用膨胀冲程第一喷射开始时间t1INJ来修正也和上面说过的第一和第二实施例用喷射开始时间TINJ来修正那样以类似的方式进行，因此其说明在这里从略。
另外，用冷却剂温度θw作为发动机温度来修正是这样进行的，根据冷却剂温度θw，参照指示图(17D)，在该图内列出喷射百分比因数相对于各种冷却剂温度θw之值，如图17(D)所示，因此可以确定喷射百分比因数(第三喷射持续时间修正因数)K3，然后用这喷射百分比因数K3乘上基本驱动持续时间tB(tB×k3)。
指示图17(D)是这样设定的，如图17(D)所示，随着冷却剂温度θw的升高，膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间会变短。具体地说，指示图17(D)是这样设定的，使当冷却剂温度θw较低时，第一喷射器驱动持续时间t1PLUS(即第N-1个划分喷射数量)的百分比变得比第二喷射器驱动持续时间t2PLUS(即第N个划分喷射数量)的百分比大。指示图17(D)还这样设定，使当冷却剂温度θw升高时，第一喷射器驱动持续时间t1PLUS(即第N-1个划分喷射数量)的百分比变得比第二喷射器驱动持续时间t2PLUS(即第N个划分喷射数量)的百分比小。
按照上述方式，膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS可由下列公式确定：
t1PLUS＝tB×k1×k3
其次，由喷射持续时间设定单元114设定膨胀冲程第二喷射器驱动持续时间t2PLUS是这样进行的，首先要有一个基本驱动持续时间TB作为在膨胀冲程内进行增添燃料喷射的基础，然后根据膨胀冲程第二喷射开始时间T2INJ和冷却剂温度θw修正TB。
基本驱动持续时间tB如同上述设定膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS那样按类似的方式被计算出来。
另外，用膨胀冲程第二喷射开始时间T2INJ修正TB如同上述设定膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS那样按类似的方式进行。
另外，用冷却剂温度θw修正TB如同上述设定膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS那样进行，即根据冷却剂温度θw，参照指示图17(D)，在该图内事先列出相对于各种冷却剂温度θw的喷射百分比因数，如图17(D)所示，因此可以确定喷射比率(或百分比)因数k3，然后将基本驱动持续时间tB乘上(1-k3)，其中k3为所取得的喷射百分比因数〔tB×(1-k3)〕。
这样，膨胀系统第二喷射器驱动持续时间t2PLUS便可用下列公式确定。
t2PLUS＝tB×k1×(1-k3)
根据催化剂温度修正燃料数量是这样进行的，用气缸指定单元118B按照上述第二实施例中类似的方式，调节气缸的数目，在该每一个气缸内进行增添燃料的喷射。具体地说，就是根据催化剂温度θC.C，参照图17(D)所示预先设定的指示图17(D)，确定增加或减少进行喷射的气缸数来进行修正。
按照这样设定的喷射开始时间T1INJ、T2INJ和喷射持续时间t1PLUS、t2PLUS，除了传统的燃料喷射以外，在膨胀冲程内进行增添的燃料喷射，如图14所示。顺便说一下，在图14所示情况下，膨胀冲程的增添燃料喷射是在所有气缸内进行的。
由于用于缸内喷射内燃机的按照本发明第三实施例的废气加热系统是用上述方式构造的，因此能够如同第一和第二实施例那样〔见图5(A)〕进行传统燃料喷射的控制，并且另外还能进行增添燃料喷射(膨胀冲程燃料喷射)的控制，例如图15所示出的那样。
由于传统燃料喷射的控制与在第一和第二实施例中所进行的类似，因此其说明在这里从略。
本系统与第一实施例的系统在增添燃料喷射控制上的不同只是在于步骤D60和步骤D90。即步骤D10到D50分别相当于步骤B10到B50，步骤D70和D80分别相当于B70和B80，并进行类似的处理，因此其说明在这里从略。
在步骤D60内，膨胀冲程第一喷射开始时间T1INJ是由划分喷射开始时间设定单元122设定的。
另一方面，在步骤D90内，膨胀冲程第二喷射开始时间T2INJ是由喷射开始时间设定单元102A根据膨胀冲程第一喷射开始时间T1INJ、冷却剂温度θw、对气缸内多余氧可喷射的燃料数量Mfuel确定的。
另外，膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS和膨胀冲程第二喷射器驱动持续时间T2PLUS都是由喷射持续时间设定单元114确定的。
即，膨胀冲程第一喷射器驱动持续时间t1PLUS是根据膨胀冲程第一喷射开始时间TINJ和冷却剂温度θw修正基本驱动持续时间T1INJ而确定的，而膨胀冲程第二喷射器驱动持续时间t2PLUS是根据膨胀冲程第二喷射开始时间T2INJ和冷却剂温度θw修正基本驱动持续时间tB而确定的。
另外，进行喷射的气缸数NINJ是由喷射持续时间设定单元114所装备的气缸指定单元118B确定的。
由于用于缸内喷射内燃机的按照本实施例的废气加热系统的构造如同上面所述的那样，因此它能具有与第一和第二实施例类似的有利效果。
另外，当一次燃烧的火焰依然残留时进行第一喷射能够延长火焰的持续时间。这使它有可能延迟第二喷射开始时间T2INJ(最好延迟到膨胀冲程的终端)，因此增添燃烧的热能能够有效地被利用。这样便能得到这样的优点，即增添燃烧的热能能用来加热废气并能使催化剂温度θC.C迅速升高到目标温度θo。
在用于缸内喷射内燃机的本实施例的废气加热系统内，增添燃料的喷射被进行两次。但并不仅限于两次，而是可进行多次(N次)。
当增添燃料被划分成多个部分进行喷射时，就不再一定需要设定第一次喷射的喷射数量使其火焰保持到废气阀开启前的紧前时刻。这时能够设定第二次或随后一次喷射的喷射数量使火焰消失时间延长到废气阀开启前的紧前时刻。就最后一次(第N次)增添燃料的喷射而言，最好将其定时设定在废气阀开启前的紧前时刻，使最后一次(第N次)增添燃料喷射相当于第三实施例中的第二次增添燃料喷射。最好还将最后一次增添燃料喷射的喷射数量设定在一个尽可能大的值。
在本实施例中，根据催化剂温度θC.C来修正燃料数量是通过调节用来在膨胀冲程进行增添燃料喷射的气缸的数目来达到的。但也可能调节每一气缸内增添燃料的喷射数量如同第一实施例那样。
毋庸说得，本发明并不仅限于上面所说的这些实施例。例如，在每一个上述实施例中，一次燃烧时剩留的氧数量是根据每一气缸吸入的空气数量Q和目标A/F来确定的，而在进行膨胀冲程的喷射时，要通过燃料喷射阀喷入的燃料数量是根据氧的数量确定的。但这个喷射数量也可被设定为一个固定的喷射数量使这样喷入的燃料进行增添燃烧。
另外，在每一个上述实施例中，催化剂温度传感器26被安排为一个净化装置温度计算单元。催化剂温度θC.C直接由催化剂温度传感器26检测出来。根据检测结果，决定催化剂9是否需要加热(作为一个具有这种功能的单元，可设有一个催化剂加热决定单元)。如果催化剂被决定需要加热，那么再进行膨胀冲程喷射。为了简化控制，也可根据其他情况来决定是否进行膨胀冲程喷射。例如用一个开动时发动机温度检测单元检测在开动时发动机温度(冷却剂温度是否超过一个预定的温度)，或者用一个经时检测单元检测从开动后经过一段时间(一段根据开动时的冷却剂等的温度设定的可变的或固定的时间)的变化。作为另外的替代方案，也可根据开动检测单元的输出情况使膨胀冲程喷射总是能在开动后不久进行。顺便说一下，在每一个上述实施例中，发动机温度检测单元、经时检测单元和开动检测单元都与作为净化装置温度计算单元的催化剂温度传感器26相适应。
另外，在上述第二实施例中设有气缸指定单元118B。利用该气缸指定单元118，用来进行膨胀冲程喷射的气缸的数目(包括使用所有的气缸)可根据催化剂温度θC.C而变化。作为替代方案，也可能例如在事前指定一个或多个特定的气缸(预定的气缸)用来进行膨胀冲程喷射而不是在进行膨胀冲程喷射时改变所用的气缸。

Claims (23)

1.一种用于缸内喷射内燃机的废气加热系统，该系统具有：
一个燃料喷射装置(8和8a)用来将燃料直接喷射到所说内燃机的燃烧室(1)内；
一个用于主体燃料的火花塞(108)，该主体燃料被所说燃料喷射装置作为一次燃料喷射出来，而该火花塞用火花来点燃使所说一次燃料进行一次燃烧；
一个废气净化装置(9)设在所说内燃机的排气通道(3)内；
一个净化装置温度计算单元(26和23)以便通过检测或估计所说废气净化装置的温度来确定所说废气净化装置的温度；其特征在于：
所述系统还包括一个增添燃料喷射控制单元(102)用来控制所说燃料喷射装置，当从所说净化装置温度计算单元(23和26)所确定的所说温度察知所说废气净化装置需要活化时，所说控制单元(102)便可使增添燃料在火焰持续时间内喷射，该火焰是基于一次燃料的喷射而发生的一次燃烧剩留下来的；
所说增添燃料喷射控制单元(102)包括一个喷射开始时间设定单元(116)以便根据影响所说火焰持续时间的参数来设定所说增添燃料的喷射开始时间(TINJ)，所述喷射开始时间设定单元(116)包括一个基本喷射开始时间设定单元(116A)以便根据所说内燃机的发动机速率(Ne)和发动机载荷来确定基本喷射开始时间(TbINJ)；通过修正所述基本喷射开始时间(TbINJ)设定所述增添燃料的所述喷射开始时间(TINJ)，其由所述基本喷射开始时间设定单元(116A)根据最后提出的参数确定。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所说喷射定时设定单元(110)包括：一个喷射数量计算单元(112)以便根据直接或间接检测到的一次燃烧后的氧剩留量来确定所说增添燃料的所说喷射数量；一个喷射持续时间设定单元(114)用来设定与所说喷射数量计算单元(112)所确定的所说增添燃料的所说喷射数量对应的喷射持续时间；以及一个喷射开始时间设定单元(116)以便根据影响所说火焰持续时间的所说参数来设定所说增添燃料的喷射开始时间(TINJ)。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所说喷射开始时间设定单元(116)包括：
一个火焰消失时间计算单元(116B)，以便根据影响所说火焰持续时间的所说参数，同时把火焰消失时间看作所说火焰持续时间的终止时间，从而确定喷射开始时间的修正因数(Kθ、KE、KF和KI)；
所说喷射开始时间设定单元(116)根据所说基本喷射开始时间设定单元(116A)所确定的所说基本喷射开始时间(Tbinj)和所说火焰消失时间计算单元(116B)所确定的所说喷射开始时间修正因数(Kθ、KE、KF或KI)设定所说增添燃料的所说喷射开始时间(TINJ)，使所说增添燃料的所说喷射在所说增添燃料能被所说一次燃烧的所说火焰点燃的时刻开始。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所说火焰消失时间计算单元(116B)根据影响所说火焰持续时间的所说参数中的至少一个如所说内燃机的发动机温度(θw)、所说一次燃烧时的废气再循环率、所说一次燃烧时的空气燃料比(A/F)、和所说一次燃烧时的点燃定时(TIG)来确定喷射开始时间的修正因数(Kθ、KE、KF或KI)。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所说内燃机包括一个发动机温度检测单元(19)用来检测所说发动机温度(θw)，而
所说火焰消失时间计算单元(116B)包括一个第一喷射开始时间修正指示图(6A)，其上指出第一喷射开始时间修正因数(Kθ)，该因数的设定考虑到随着所说发动机温度(θw)的降低，火焰消失时间会提前；
其时所说喷射开始时间设定单元(116)根据所说第一喷射开始时间修正指示图(6A)所确定的所说第一喷射开始时间修正因数(Kθ)来设定所说增添燃料的所说喷射开始时间(TINJ)，而该指示图(6A)是根据所说发动机温度检测单元(19)所检测到的所说发动机温度(θw)制备的。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所说内燃机设有一个废气再循环率控制单元(104)以使在连通所说排气通道(3)和所说吸气通道(2)的废气再循环通道(10b)中用开启或关闭开/关阀(10a)的办法来控制废气的再循环率；
而所说火焰消失时间计算单元(116B)包括一个第二喷射开始时间修正指示图(6B)，其上指出第二喷射开始时间修正因数(KE)，该因数的设定考虑到所说火焰消失时间会随着所说废气再循环率而变化；
其时所说喷射开始时间设定单元(116)根据所说第二喷射开始时间修正指示图(6B)所确定的所说第二喷射开始时间修正因数(KE)来设定所说增添燃料的所说喷射开始时间(TINJ)，而该指示图(6B)是根据所说废气再循环率控制单元(104)所控制的所说废气再循环率制备的。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所说内燃机设有传统的燃料喷射控制单元(103)以便在一次燃烧时根据所说内燃机的运行条件来控制燃料的喷射；
而所说火焰消失时间计算单元(116B)包括一个第三喷射开始时间修正指示图(6C)，其上指出第三喷射开始时间修正因数(KF)，该因数的设定考虑到随着所说一次燃烧时空气燃料比的变稀，所说火焰消失时间会延迟；
其时所说喷射开始时间设定单元(116)根据所说第三喷射开始时间修正指示图(6C)所确定的所说第三喷射开始时间修正因数(KF)来设定所说增添燃料的所说喷射开始时间(TINJ)，而该指示图是根据由所说传统的燃料喷射控制单元(103)所设定的所说一次燃料时的所说空气燃料比(A/F)制备的。
8.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所说内燃机设有一个点燃定时控制单元(107)，用来控制由所说燃料喷射装置(8和8a)喷射的所说一次燃料被所说火花塞(108)点燃的定时(TIG)；
而所说火焰消失时间计算单元(116B)包括一个第四喷射开始时间修正指示图(6D)，其上指出第四喷射开始时间修正因数(KI)，该因数的设定考虑到随着所说一次燃烧时点燃定时(TIG)的延迟，所说火焰消失时间亦延迟；
其时所说喷射开始时间设定单元(116)根据所说第四喷射开始时间修正指示图(6D)所确定的所说第四喷射开始时间修正因数(KI)设定所说增添燃料的所说喷射开始时间(TINJ)，而该指示图是根据所说点燃定时控制单元(107)所设定的所说点燃定时(TIG)制备的。
9.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所说喷射开始时间设定单元(116)将所说增添燃料的所说喷射开始时间(TINJ)设定在一个与所说火焰持续时间的所说火焰消失时间接近的时刻。
10.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所说喷射开始时间设定单元(116)包括一个火焰持续时间调节单元(116C)用来调节所说火焰持续时间；
所说火焰持续时间调节单元(116C)有一控制单元(116C1)用来调节所说参数的控制量，和一存储单元(116C2)用来存储与所说参数预定控制量对应的火焰持续时间，于是所说火焰持续时间调节单元(116C)可如下调节所说火焰持续时间，从所说存储单元(116C2)中取出所说参数的一个预定的控制量，所说一个控制量需使所说火焰持续时间的所说终止时间与所说废气净化装置(9)所需活化程度对应的火焰消失时间相等，然后通过所说控制单元(116C1)调节所说参数得出所说一个控制量；
最后所说喷射开始时间设定单元(116)将所说增添燃料的所说喷射开始时间(TINJ)设定在被所说火焰持续时间调节单元(116C)调节过的所说火焰持续时间内。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所说内燃机设有废气再循环率控制单元(104)，以便在连通所说排气通道(3)和所说吸气通道(2)的所说废气再循环通道(10b)内用开启或关闭开/关阀(10a)的办法控制废气再循环率；
所说存储单元(116C2)存有第一指示图(7A)，其上指出与所说废气再循环率的控制量对应的火焰消失时间；
所说火焰持续时间调节单元(116C)根据与所说净化装置温度计算单元(26和23)所确定的温度对应的火焰持续时间，从所说第一指示图(7A)上得到一个所说控制量，并通过所说控制单元(116C1)控制所说废气再循环率控制单元(104)来给出所说一个控制量。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所说内燃机设有一个点燃定时控制单元(107)，以便用来控制所说火花塞(108)的点燃定时(TIG)在该定时由所说燃料喷射装置(8和8a)喷入的所说一次燃料被火花点燃；
所说存储单元(116C2)存有第二指示图(7B)，其上指出与所说一次燃烧的所说点燃定时(TIG)的控制量对应的火焰消失时间；
而所说火焰持续时间调节单元(116C)根据与所说净化装置温度计算单元(26和23)所确定的温度对应的火焰持续时间，从所说第二指示图(7B)上得到一个所说控制量，并通过所说控制单元(116C1)控制所说点燃定时控制单元(107)来给出所说一个控制量。
13.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所说内燃机设有传统的燃料喷射控制单元(103)，以便根据运行条件控制所说一次燃烧时的所说燃料喷射；
所说存储单元(116C2)存有第三指示图(7C)，其上指出与所说一次燃烧时所说空气和燃料比的控制量对应的火焰消失时间；
所说火焰持续时间调节单元(116C)根据与所说净化装置温度计算单元(26和23)所确定的温度对应的火焰持续时间，从所说第三指示图(7C)上得出一个所说控制时，并通过所说控制单元控制所说传统的燃料喷射控制单元(103)来给出所说一个控制量。
14.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所说喷射定时设定单元(110)包括一个第一喷射持续时间修正单元(118)，以便根据所说净化装置温度计算单元(26和23)所确定的所说废气净化装置(9)的温度来修正所说喷射持续时间设定单元(114)所确定的基本喷射持续时间。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于：所说第一喷射持续时间修正单元(118)有一修正因数设定单元(118A)，以便用第一喷射持续时间修正因数(k2)修正所说基本喷射持续时间，该修正因数是对应于所说废气净化装置(9)的所说温度而被预先确定的，使所说增添燃料的喷射数量随着所说废气净化装置温度的升高而减少。
16.如权利要求14所述的系统，其特征在于：所说内燃机包括多个气缸；
所说第一喷射持续时间修正单元(118)设有一个气缸指定单元(118b)。该单元根据一个对应于所说废气净化装置(9)的温度而预先设定的气缸数目指示图(17C)，能随着所说废气净化装置(9)的所说温度的升高而减少进行增添喷射的气缸的数目。
17.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所说喷射持续时间设定单元(110)包括一个第二喷射持续时间修正单元(120)，该修正单元应用在一次燃烧的膨胀冲程内对应于所说增添燃料的所说喷射开始时间(TINJ)而预先设定的第二喷射持续时间修正因数(K1)，修正由所说喷射持续时间设定单元(114)确定的所说基本喷射持续时间(tB)，使实际喷射数量与所说喷射数量计算单元(112)所确定的所说增添燃料的所说喷射数量符合。
18.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所说增添燃料喷射控制系统(102)包括一个喷射数量计算单元(112)，以便根据所说一次燃烧后直接或间接检测到的仍然剩留的氧数量来确定所说增添燃料的所说喷射数量；
所说喷射定时设定单元(110)，设有一个划分喷射开始时间设定单元(122)，它能设定多个划分喷射的喷射开始时间(T1INJ、T2INJ……)，使所说喷射数量计算单元(112)确定的所说增添燃料的所说喷射数量被划分成多个相同的部分并被喷射。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于：当所说增添燃料的所说喷射数量被划分成N个相同的部分并被喷射时，所说划分喷射开始时间设定单元(122)应将第N个划分喷射的喷射开始时间(TNINJ)设定在排气阀(5)开启前的紧接时刻。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于：所说喷射定时设定单元(110)设有一个喷射持续时间设定单元(114)，该单元当所说增添燃料的所说喷射数量被划分成为N个相同的部分并被喷射时，能够设定第N-1个划分喷射持续时间和第N个划分喷射持续时间，使第N-1个划分喷射数量小于第N个划分喷射数量。
21.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所说喷射持续时间设定单元(114)包括对应于所说发动机温度值(θw)而预先设定的第三喷射持续时间修正因数(k3)，而当所说增添燃料的所说喷射数量被划分成N个相同的部分并被喷射时，所说喷射持续时间设定单元(114)可用所说第三喷射持续时间修正因数(k3)来设定第N-1个划分喷射持续时间和第N个划分喷射持续时间，使第N-1个划分喷射数量随着所说发动机温度的升高变得比第N个划分喷射数量更小。
22.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所说喷射开始时间设定单元(116)能这样设定喷射开始时间(TINJ)，使当所说净化装置温度计算单元(26和23)所确定的废气净化装置(9)的温度低于所说废气净化装置(9)内允许未烧燃料部燃烧的预定温度时，所说增添燃料可在所说喷射一次燃料造成的所说一次燃烧的火焰仍然保留的所说火焰持续时间内进行喷射；而当所说废气净化装置(9)的所说温度等于或高于所说预定的温度时，所说喷射开始时间设定单元(114)可这样设定所说喷射开始时间(TINJ)，使所说增添燃料的所说喷射在所说火焰持续时间之后进行。
23.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所说增添燃料喷射控制单元(102)包括一个喷射数量计算单元(112)，以便根据所说一次燃烧后直接或间接检测到的仍然剩留的氧数量来确定所说增添燃料的喷射数量；
所述喷射定时设定单元(110)，该单元包括一个喷射持续时间设定单元(114)用来设定一个对应于所说喷射数量计算单元(112)所确定的所说增添燃料的所说喷射数量的基本喷射持续时间；和一个喷射开始时间设定单元(116)，以便根据一个能影响所说火焰持续时间的参数来设定所说增添燃料的喷射开始时间(TINJ)；
所说喷射开始时间设定单元(116)在低温下开动所说内燃机时，对所说喷射开始时间的设定是使所说增添燃料的所说喷射在所说火焰持续时间之内进行；而当在运行状态下所说废气净化装置(9)希望降低温度时，对所说喷射开始时间的设定是使所说增添燃料的所说喷射在所说火焰持续时间之后进行。
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