BRPI0905092B1

BRPI0905092B1 - Dispositivo de controle de recirculação de gás de exaustão para um motor diesel e unidade de controle de recirculação de gás de exaustão para controlar um motor diesel

Info

Publication number: BRPI0905092B1
Application number: BRPI0905092-2A
Authority: BR
Inventors: Kazunari Ide; Satoshi Iwasaki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2020-03-31
Also published as: EP2196655A1; KR101175966B1; KR20100057679A; JP4859875B2; EP2196655A4; CN101970837B; US20100282222A1; EP2196655B1; WO2009139285A1; CN101970837A; RU2445485C2; US8479716B2; JP2009275516A; BRPI0905092A2; RU2010115106A

Abstract

dispositivo de controle de recirculação de gás de exaustão para um motor diesel e unidade de controle de recirculação de gás de exaustão para controlar um motor diesel uma unidade de controle egr para aprimorar o desempenho tal como para a taxa egr e a aceleração de motor, a unidade sendo configurada a fim de controlar a válvula egr e a válvula de ar de admissão com um sinal de comando de controle simples que faz ambas as válvulas serem operadas em um modo acoplado, pelo qual o desempenho de resposta tal como para a velocidade de motor durante aceleração assim como para a taxa de fluxo de gás egr é aprimorado por meio de compensação com relação às zonas mortas inerentes à válvula reguladora de ar de admissão e à válvula egr. uma unidade de controle egr incluindo: um dispositivo de avaliação de zona morta 64 que calcula a razão de ar de excesso de estimativa ? em consideração ao ar residual no gás egr, e assim é avaliado que pelo menos uma de a válvula egr 27 e a válvula reguladora de ar de admissão 29 é operada na zona morta com base na taxa de mudança da razão de ar de excesso de estimativa calculada ? quando a taxa de mudança da razão ? é menor que um nível prescrevido; e um dispositivo de compensação de zona morta 66 que faz as revisões com relação aos sinais de comando de abertura, tais como para a válvula egr e para a válvula reguladora de ar de admissão, de maneira que as zonas mortas não atrapalham a operação acoplada entre as válvulas quando o dispositivo de avaliação de zona morta avalia que pelo menos uma de a válvula egr e a válvula reguladora de ar é operada na zona morta, e o motor está sob uma condição de resposta transitória.

Description

“DISPOSITIVO DE CONTROLE DE RECIRCULAÇÃO DE GÁS DE EXAUSTÃO PARA UM MOTOR DIESEL E UNIDADE DE CONTROLE DE RECIRCULAÇÃO DE GÁS DE EXAUSTÃO PARA CONTROLAR UM MOTOR DIESEL”

CAMPO TÉCNICO [001] Este pedido diz respeito a uma unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) para um motor diesel.

TÉCNICA ANTERIOR [002] O método EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) é conhecido como uma tecnologia que é usada para reduzir NOx (óxido de nitrogênio) problemático em gás de exaustão emitido por um motor diesel.

[003] Além disso, quando o método EGR é aplicado, a quantidade de ar puro (uma taxa de fluxo de ar de admissão puro) aspirado pelo motor diminui relativamente, o que predispõe a causar uma atmosfera destituída de O2 (destituída de oxigênio) em uma câmara de combustão do motor quando o motor é acelerado rapidamente ou uma abertura de admissão de combustível do motor é aumentada rapidamente.

[004] Especificamente, quando uma válvula EGR e uma válvula reguladora de ar de admissão do motor são usadas simultaneamente a fim de elevar a taxa EGR (uma razão de gás EGR na mistura de ar e gás aspirada para dentro dos cilindros do motor, em geral), uma taxa EGR suficiente não pode ser alcançada somente ao abrir a válvula EGR inteiramente. Assim, ao lado da válvula EGR, a válvula reguladora de ar de admissão é ativada em uma direção de fechamento a fim de diminuir o ar puro aspirado e aprimorar a taxa EGR (a taxa de fluxo de gás EGR). Como resultado, uma atmosfera destituída de O2 (destituída de oxigênio) é propensa a ocorrer na câmara de combustão do motor.

[005] No caso de usar a válvula EGR e a válvula reguladora de ar de admissão do motor concorrentemente, o controle de válvula EGR e o controle de válvula reguladora convencionalmente são executados de forma independente, isto é, em um modo não acoplado. Por exemplo, uma tecnologia de exemplo é revelada na referência de patente 1 (JP200690204), pela qual a válvula EGR e a válvula reguladora de ar de admissão são controladas por meio de diferentes sinais de comando independentemente. Assim, na tecnologia pela

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2/27 referência 1, o número tal como para os graus de liberdade em conexão com operações de controle de válvula se torna grande. Portanto, as horas de trabalho de calibração para determinar condições de controle ideal têm que ser aumentadas.

[006] A fim de simplificar o trabalho de calibração, é conhecido que o movimento de válvula EGR é associado com o movimento de válvula reguladora tal como se as duas válvulas fossem integradas em uma válvula; isto é, tal como mostrado nas figuras 11 e 12, um conjunto do comando de abertura de válvula EGR e o comando de válvula reguladora é enviado em resposta a um sinal de comando de controle simples.

[007] A figura 12 (tal como para uma tecnologia conhecida) mostra um exemplo do sinal de comando de controle simples mencionado anteriormente que corresponde a um sinal θ na figura, pelo qual o sinal θ é um sinal de comando de controle no diagrama de blocos de controle (figura 12 propriamente dita) que é uma parte de um sistema de realimentação no qual um sinal da taxa de fluxo de ar de admissão alvo, juntamente com um sinal da taxa de fluxo de ar de admissão real, produz o sinal de comando de controle. Para ser mais preciso, um dispositivo de cálculo de taxa de fluxo de ar alvo 01 calcula uma taxa de fluxo de ar alvo em resposta a uma velocidade de motor e uma quantidade de injeção de combustível por tentativa; a taxa de fluxo de ar alvo é comparada com uma taxa de fluxo de ar real que é detectada por um medidor de fluxo de ar 02; a diferença entre as taxas de fluxo é calculada por meio de um somador-subrator 03; com base na diferença, um dispositivo de cálculo de controle PI 04 produz o sinal de comando de controle θ; o sinal de comando de controle produzido θ é convertido em um sinal de comando de abertura de válvula EGR, por meio de um gerador de comando de abertura de válvula EGR 05 (ver a figura 12); o sinal θ também é convertido em um sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão, por meio de um gerador de comando de abertura de válvula reguladora 06 (ver a figura 12).

[008] Entretanto, executar os movimentos da válvula EGR e da válvula reguladora de ar de admissão por meio de um sinal de comando de controle simples a fim de operar ambas as válvulas como uma única válvula, tal como mostrado nas figuras 11 e 12, contém algumas dificuldades tal como descrito a seguir.

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3/27 [009] Cada função (a relação entre a abertura e a taxa de fluxo de ar/gás) das válvulas tem uma zona morta (figura 11) na qual a dose de taxa de fluxo de ar/gás não muda quando a abertura excede um certo nível; desta maneira, no caso onde a válvula reguladora de ar de admissão está se abrindo, o sinal de comando de controle se desloca para a direita do ponto 0x na figura 11, e a válvula reguladora é ativada em uma direção de abertura do ponto P2 (figura 11) para o ponto de abertura total; assim, a abertura da válvula EGR se desloca para a direita do ponto Pi (figura 11), e continua para ficar inteiramente aberta em uma zona morta Q (figura 11) por um tempo; assim, a não ser que a válvula EGR se abrindo seja restringida para um certo grau, a taxa de fluxo de gás EGR não pode diminuir; deste modo, mesmo quando a válvula reguladora de ar de admissão é ativada na direção da abertura total, uma quantidade suficiente de ar não pode ser aspirada rapidamente para dentro da câmara de combustão; como resultado, existe uma dificuldade em que o motor sofre de desempenho de resposta insuficiente.

[010] Além disso, no caso onde a válvula EGR está se abrindo, o sinal de comando de controle se desloca para a esquerda do ponto θγ na figura 11, e a válvula EGR é ativada em uma direção de abertura do ponto P2’ (figura 11) para o ponto de abertura total; assim, a abertura da válvula reguladora se desloca para a esquerda do ponto P1’ (figura 11), e continua para ficar inteiramente aberta em uma zona morta Q (figura 11) por um tempo; assim, a não ser que a abertura de válvula reguladora seja restringida para um certo grau, a taxa de fluxo de ar de admissão não pode diminuir; deste modo, mesmo quando a válvula EGR é ativada na direção da abertura total, uma quantidade suficiente de gás EGR (uma taxa EGR suficiente) não pode ser aumentada rapidamente; como resultado, existe uma dificuldade em que o motor sofre de desempenho de resposta insuficiente.

[011] Assim, no caso onde o movimento de válvula EGR é associado com o movimento de válvula reguladora como se as duas válvulas fossem integradas em uma válvula, o desempenho de resposta tal como para a aceleração de motor assim como para a taxa de fluxo de gás EGR é propenso a ser deteriorado, por causa das características de zona morta inerente à válvula EGR e à válvula reguladora de ar de admissão.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

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4/27 [012] Em virtude da tecnologia convencional relatada anteriormente e das soluções antecipadas da mesma, a presente revelação tem como objetivo fornecer uma unidade de controle EGR, a unidade sendo configurada a fim de controlar a válvula EGR e a válvula de ar de admissão com um sinal de comando de controle simples que faça ambas as válvulas serem operadas em um modo acoplado pelo qual o desempenho de resposta tal como para a velocidade de motor durante aceleração assim como para a taxa de fluxo de gás EGR seja aprimorado por meio de compensação com relação às zonas mortas inerentes à válvula reguladora de ar de admissão e à válvula EGR.

[013] Esta revelação particularmente tem como objetivo uma unidade de controle EGR para os motores de combustão interna, pela qual o sistema EGR pode ser parado, em resposta à aceleração rigorosa, dentro de uma fração de um segundo a partir do momento de uma condição de taxa de fluxo EGR mais alta. Com isto é notado que a condição de taxa de fluxo EGR mais alta significa uma condição onde a válvula EGR está inteiramente aberta, a válvula reguladora de ar de admissão está ativada em uma direção de fechamento a fim de diminuir o ar puro aspirado e uma quantidade significativa de gás EGR é aspirada para dentro do motor.

[014] A fim de alcançar as metas tal como mencionado, a presente especificação revela uma unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, o motor compreendendo:

uma válvula EGR pela qual taxa de fluxo EGR do motor é ajustada, uma válvula reguladora de ar de admissão pela qual a taxa de fluxo de ar de admissão do motor é ajustada, e um mecanismo no qual a abertura da válvula EGR é operada em conjunto com a abertura da válvula reguladora de ar; em que, cada uma das linhas de determinação de abertura (curvas de características), e tal como para a abertura da válvula EGR e da válvula reguladora de ar, tem uma parte de zona morta onde uma taxa de fluxo permanece inalterada mesmo quando a abertura da válvula é aumentada além de um certo nível de abertura;

a unidade de controle EGR é provida com um dispositivo de avaliação de zona morta que calcula uma razão de ar de excesso de estimativa λ em consideração ao oxigênio resi

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5/27 dual no gás EGR; assim, é avaliado que pelo menos uma de a válvula EGR e a válvula reguladora de ar é operada na zona morta com base em uma taxa de mudança da razão de ar de excesso de estimativa calculada λ quando a taxa de mudança da razão de ar de excesso de estimativa λ é menor que um nível prescrevido; e a unidade de controle EGR é provida com um dispositivo de compensação de zona morta que faz revisões com relação a sinais de comando de abertura, tais como para a válvula EGR e para a válvula reguladora de ar de admissão, de maneira que as zonas mortas não atrapalham o mecanismo com relação à operação de abertura conjunta quando o dispositivo de avaliação de zona morta avalia que pelo menos uma de a válvula EGR e a válvula reguladora de ar é operada na zona morta, e o motor está sob uma condição de resposta transitória.

[015] De acordo com esta invenção, é avaliado se as válvulas são ou não operadas na zona morta, pelo uso da taxa de mudança tal como para a razão de ar de excesso de estimativa λ que é calculada em consideração ao ar residual (oxigênio) no gás EGR que retorna para o sistema de ar de admissão proveniente do sistema de gás de exaustão do motor; isto é, o julgamento é feito não somente em consideração à taxa de fluxo de gás EGR, mas também ao ar residual (taxa de fluxo) no gás EGR; assim, a precisão de detecção tal como para a mudança de taxa de fluxo pode ser aprimorada, e o julgamento preciso tal como para a zona morta pode ser executado.

[016] Adicionalmente, o dispositivo de compensação de zona morta é fornecido e assim o dispositivo faz as revisões tal como para os sinais de comando de abertura e assim como para a válvula EGR e para a válvula reguladora de ar de admissão, de maneira que as zonas mortas não atrapalham o mecanismo com relação à operação de abertura conjunta, no caso quando o dispositivo de avaliação de zona morta avalia que pelo menos uma de a válvula EGR e a válvula reguladora de ar é operada sob um estado na zona morta; por exemplo, no caso onde a válvula reguladora de ar de admissão está se abrindo, o sinal de comando de controle se desloca para a direita do ponto 0x na figura 11, e a válvula reguladora é ativada em uma direção de abertura do ponto P2 (figura 11) para o ponto de abertura total; assim, a abertura da válvula EGR se desloca para a direita do ponto Pi (figura 11), e

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6/27 continua para ficar inteiramente aberta em uma zona morta Q (figura 11) por um tempo; assim, a não ser que a válvula EGR se abrindo seja restringida para um certo grau, a taxa de fluxo de gás EGR não pode diminuir; deste modo, mesmo quando a válvula reguladora de ar de admissão é ativada na direção da abertura total, uma quantidade suficiente de ar não pode ser aspirada rapidamente para dentro da câmara de combustão; como resultado, tem havido uma dificuldade em que o motor sofre de desempenho de resposta insuficiente. De acordo com esta invenção, entretanto, o dispositivo de compensação de zona morta faz as revisões com relação aos sinais de comando de abertura tal como para a válvula EGR, de maneira que a válvula EGR se desloca do ponto Pi, sem a influência da zona morta Q; assim, o desempenho de resposta é aprimorado por meio do rápido fechamento da válvula EGR, enquanto a válvula reguladora de ar de admissão está se abrindo.

[017] Além disso, por exemplo, no caso onde a válvula EGR está se abrindo, o sinal de comando de controle se desloca para a esquerda do ponto θγ na figura 11, e a válvula EGR é ativada em uma direção de abertura do ponto P2’ (figura 11) para o ponto de abertura total; assim, a abertura da válvula reguladora se desloca para a esquerda do ponto P1’ (figura 11), e continua para ficar inteiramente aberta em uma zona morta Q (figura 11) por um tempo; assim, a não ser que a abertura de válvula reguladora seja restringida para um certo grau, a taxa de fluxo de ar de admissão não pode diminuir; deste modo, mesmo quando a válvula EGR é ativada na direção da abertura total, uma quantidade suficiente de gás EGR (uma taxa EGR suficiente) não pode ser aumentada rapidamente; como resultado, tem havido uma dificuldade em que o motor sofre de desempenho de resposta insuficiente. De acordo com esta invenção, entretanto, o dispositivo de compensação de zona morta faz as revisões com relação aos sinais de comando de abertura tal como para a válvula reguladora de ar de admissão, de maneira que a válvula reguladora se desloca do ponto P1’, sem a influência da zona morta Q; assim, o desempenho de resposta é aprimorado (com um fluxo suave de gás EGR para dentro da câmara de combustão) por meio do rápido fechamento da válvula reguladora de ar de admissão, enquanto a válvula EGR está se abrindo.

[018] Um modo preferível de acordo com a modalidade exposta anteriormente é a unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, a unidade compreendendo adicio

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7/27 nalmente um dispositivo de ajuste de nível de abertura de válvula EGR e reguladora no qual um sinal de comando de abertura de válvula EGR e um sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar são gerados de um sinal de comando de controle simples pelo qual a linha de determinação de comando de abertura para cada uma das válvulas é especificada como uma função do sinal de comando de controle simples; em que, a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão continua seu curso linear ascendente, à medida que o sinal de comando de controle simples aumenta, enquanto que a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR continua seu curso linear descendente à medida que o sinal de comando de controle simples aumenta;

a parte de linha ascendente do sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão e a parte de linha descendente do sinal de comando de abertura de válvula EGR cruzam uma com a outra;

no dispositivo de compensação de zona morta, a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão e a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR são deslocadas em resposta ao aumento ou diminuição do sinal de comando de controle simples, ao longo da direção do eixo tal como para o sinal de comando de controle simples.

[019] De acordo com o modo preferível exposto anteriormente, no dispositivo de compensação de zona morta, a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão e a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR são geradas como funções tal como para o sinal de comando de controle simples; adicionalmente, as linhas de determinação de abertura cruzam uma com a outra; e as linhas de determinação são deslocadas em resposta ao aumento ou diminuição do sinal de comando de controle simples, ao longo da direção do eixo tal como para o sinal de comando de controle simples; assim, a influência das zonas mortas tal como para a válvula reguladora de ar de admissão e para a

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8/27 válvula EGR pode ser removida.

[020] Uma variação preferível de acordo com o próprio modo exposto anteriormente é a unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, em que o dispositivo de compensação de zona morta desloca a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR na direção na qual a zona morta da válvula EGR é estreitada em resposta ao aumento de abertura da válvula reguladora de ar de admissão, cuja abertura se desloca ao longo da linha de determinação de abertura da mesma com base na ordem do sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão.

[021] Uma variação preferível adicional em conexão com a própria variação exposta anteriormente é a unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, em que o dispositivo de compensação de zona morta desloca a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR de volta para a posição original onde a zona morta tal como para a válvula EGR não é estreitada, após o sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão alcançar um ponto onde a parte de linha descendente, tal como para a linha de determinação de abertura de válvula EGR cuja zona morta que é estreitada, cruza com o eixo horizontal tal como para o sinal de comando de controle simples, assim como após o sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão passar pelo ponto em uma direção ascendente.

[022] De acordo com as variações preferíveis expostas anteriormente, a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR é deslocada para a esquerda pela quantidade SE tal como representado na figura 3 e assim a linha pontilhada mostra a linha de determinação revisada tal como para a válvula EGR; de acordo com a ordem de controle baseada nesta linha revisada, o movimento de abertura de válvula EGR pode ficar livre da influência da zona morta Q; portanto, a válvula EGR pode acelerar o início do seu próprio fechamento, sem o efeito da zona morta. Deste modo, o movimento de fechamento da válvula EGR é acelerado de maneira que o fluxo de ar através da válvula reguladora de ar pode ser executado suavemente; como resultado, a resposta de

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9/27 velocidade de motor durante a abertura de válvula reguladora de ar de admissão pode ser aprimorada.

[023] Se a abertura de válvula EGR se transformar em um padrão decrescente a partir de um padrão crescente no caso onde a válvula EGR está inteiramente fechada à medida que o sinal de comando de controle simples aumenta após a linha de determinação de abertura, tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR, ser deslocada de maneira que a zona morta da linha de determinação de abertura de válvula EGR fica estreitada, então é exigido que a abertura de válvula EGR seja aumentada; entretanto, no caso mencionado onde o sinal de comando de controle simples está a ponto de diminuir na zona de θ > 0b na figura 3, e o nível de comando de abertura de EGR permanece nulo, como resultado, um problema é causado em que a válvula EGR não abrirá, mesmo que a válvula seja solicitada para abrir.

[024] De acordo com a última variação tal como descrita anteriormente, este problema pode ser resolvido. O motivo é como se segue. No caso mencionado exposto anteriormente onde o sinal de comando de controle simples θ se torna igual ou maior que a linha de determinação de abertura de válvula EGR retorna na direção da posição original (ver a figura 4) em resposta ao valor do sinal de comando de controle simples. Em outras palavras, quando o sinal de comando de controle simples θ existe no eixo horizontal na figura 4, além dos pontos θ^ por exemplo, nos pontos θ_(;, θd em sequência, então a linha de determinação de abertura de válvula EGR retorna na direção da posição original em resposta ao movimento do sinal de comando de controle simples θ tal como mostrado na figura 4; assim, mesmo quando a abertura de válvula EGR inverte para um padrão decrescente a partir de um padrão crescente, a válvula EGR pode ser aberta imediatamente. Portanto, o desempenho de resposta tal como para a taxa EGR (a taxa de fluxo de gás EGR) é aprimorada e as características de emissão de gás de exaustão são melhoradas.

[025] Uma variação preferível de acordo com o modo descrito anteriormente é a unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, em que o dispositivo de compensação de zona morta desloca a linha de determinação de abertura, tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão, na direção na qual a zona

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10/27 morta da válvula reguladora de ar de admissão é estreitada em resposta ao aumento de abertura da válvula EGR, cuja abertura se desloca ao longo da linha de determinação de abertura da mesma com base na ordem do sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula EGR.

[026] Uma variação preferível adicional em conexão com a própria variação mencionada anteriormente é a unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, em que o dispositivo de compensação de zona morta desloca a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão de volta para a posição original onde a zona morta tal como para a válvula reguladora de ar de admissão não é estreitada, após o sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão alcançar um ponto onde a parte de linha ascendente, tal como para a linha de determinação de abertura de válvula reguladora de ar de admissão cuja zona morta é estreitada, cruza o eixo horizontal tal como para o sinal de comando de controle simples, assim como após o sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão passar pelo ponto em uma direção descendente.

[027] De acordo com as variações preferíveis indicadas acima, a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão é deslocada para a direita pela quantidade ST tal como representado na figura 5 e assim a linha cheia mostra a linha de determinação revisada tal como para a válvula reguladora de ar de admissão; de acordo com a ordem de controle baseada nesta linha revisada, o movimento de abertura de válvula reguladora de ar de admissão pode ficar livre da influência da zona morta Q; portanto, a válvula reguladora de ar de admissão pode acelerar o início do seu próprio fechamento, sem o efeito da zona morta. Deste modo o movimento de fechamento da válvula reguladora de ar de admissão é acelerado de maneira que o fluxo de gás EGR para dentro da câmara de combustão pode ser executado suavemente; como resultado, a resposta de velocidade de motor tal como para a taxa EGR (a taxa de fluxo de gás EGR) pode ser aprimorada.

[028] Se a abertura de válvula reguladora de ar de admissão se transformar em um padrão crescente a partir de um padrão decrescente no caso onde a válvula reguladora de

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11/27 ar de admissão está inteiramente fechada à medida que o sinal de comando de controle simples diminui após a linha de determinação de abertura, tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão, ser deslocada de maneira que a zona morta da linha de determinação de abertura de válvula reguladora de ar de admissão é estreitada, então é exigido que a abertura de válvula reguladora de ar de admissão seja aumentada; entretanto, no caso mencionado onde o sinal de comando de controle simples está a ponto de aumentar na zona de θ < 0b na figura 6 o nível de comando de abertura de afogador de ar de admissão permanece nulo; como resultado, um problema é causado em que a válvula reguladora de ar de admissão não abrirá, mesmo que a válvula seja solicitada para abrir.

[029] De acordo com a última variação com relação à válvula reguladora de ar de admissão, tal como descrita anteriormente, este problema pode ser resolvido. O motivo é como se segue.

[030] No caso mencionado exposto anteriormente onde o sinal de comando de controle simples θ se torna igual ou menor que a linha de determinação de abertura de válvula reguladora de ar de admissão retorna na direção da posição original (ver a figura 6) em resposta ao valor do sinal de comando de controle simples. Em outras palavras, quando o sinal de comando de controle simples θ existe no eixo horizontal na figura 6 abaixo do ponto θ^ por exemplo, nos pontos θ_(;, θd em sequência, então a linha de determinação de abertura de válvula reguladora de ar de admissão retorna na direção da posição original em resposta ao movimento do sinal de comando de controle simples θ tal como mostrado na figura 6; assim, mesmo quando a abertura de válvula reguladora de ar de admissão inverte para um padrão crescente a partir de um padrão decrescente, a válvula reguladora de ar de admissão pode ser aberta imediatamente. Portanto, o desempenho de resposta tal como para a abertura de válvula reguladora de ar de admissão e o desempenho de aceleração de motor são aprimorados.

[031] Um modo preferível de acordo com a modalidade descrita anteriormente é a unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, a unidade sendo provida com um medidor de concentração de oxigênio na passagem de ar ou gás no lado a jusante da con

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12/27 fluência tal como para a passagem EGR e a passagem de ar de admissão, [032] em que o dispositivo de avaliação de zona morta pelo uso da razão de ar de excesso de estimativa calculada é substituído por um dispositivo de avaliação de zona morta que avalia se pelo menos uma de a válvula reguladora de ar de admissão e a válvula EGR é ou não operada na zona morta com base não na razão de ar de excesso de estimativa calculada, mas na concentração de oxigênio detectada pelo medidor de concentração de oxigênio.

[033] De acordo com o modo da invenção indicado acima, a concentração de oxigênio do ar ou gás aspirado para dentro da câmara de combustão é detectada pelo medidor de concentração de oxigênio que é fornecido no coletor de entrada que é a passagem de ar ou gás no lado a jusante da confluência tal como para a passagem EGR e a passagem de ar de admissão; adicionalmente, com base na taxa de mudança da concentração de oxigênio, é avaliado se as válvulas são ou não operadas nas suas zonas mortas; isto é, o julgamento não é baseado na mudança no fluxo de ar/gás que flui para dentro da câmara de combustão, mas baseado na taxa de mudança da concentração de oxigênio detectada do fluxo de ar/gás. Portanto, um julgamento preciso pode ser alcançado.

[034] Adicionalmente, ao fazer o julgamento descrito anteriormente, somente os sinais provenientes do medidor de concentração de oxigênio são empregados; assim, o controle de abertura de válvula pode ser simplificado em comparação com a maneira na qual a pressão e temperatura de ar/gás aspirado são detectadas, de maneira que a razão de ar de excesso de estimativa Às é calculada por meio das fórmulas predeterminadas.

[035] De acordo com a presente invenção, uma unidade de controle EGR para controlar um motor diesel pode ser fornecida, a unidade sendo configurada a fim de controlar a válvula EGR e a válvula de ar de admissão com um sinal de comando de controle simples que faz ambas as válvulas serem operadas em um modo acoplado, pelo qual o desempenho de resposta tal como para a velocidade de motor durante aceleração assim como para a taxa de fluxo de gás EGR é aprimorado por meio de compensação com relação às zonas mortas inerentes à válvula reguladora de ar de admissão e à válvula EGR.

[036] A presente invenção, em particular, pode fornecer uma unidade de controle

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EGR para os motores de combustão interna, pela qual o sistema EGR pode ser parado, em resposta à aceleração rigorosa, dentro de uma fração de um segundo a partir do momento de uma condição de taxa de fluxo EGR mais alta. É notado de novo que a condição de taxa de fluxo EGR mais alta significa uma condição onde a válvula EGR está inteiramente aberta, a válvula reguladora de ar de admissão está ativada em uma direção de fechamento a fim de diminuir o ar puro aspirado, e uma quantidade significativa de gás EGR é aspirado para dentro do motor.

[037] DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A figura 1 mostra a configuração total de uma unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) para um motor diesel de acordo com modalidade da presente invenção;

A figura 2 mostra as linhas de comando de controle de característica básica tal como para a abertura de válvula reguladora de ar de admissão e para a abertura de válvula EGR;

A figura 3 mostra o procedimento de deslocamento tal como para a linha de comando de controle de abertura de válvula EGR;

A figura 4 mostra o procedimento de deslocamento de retorno tal como para a linha de comando de controle de abertura de válvula EGR;

A figura 5 mostra o procedimento de deslocamento tal como para a linha de comando de controle de abertura de válvula reguladora de ar de admissão;

A figura 6 mostra o procedimento de deslocamento de retorno tal como para a linha de comando de controle de abertura de válvula reguladora de ar de admissão;

A figura 7 mostra um fluxograma de controle principal tal como para o procedimento de deslocamento da linha de comando de controle de abertura de válvula EGR e da linha de comando de controle de abertura de válvula reguladora de ar de admissão;

A figura 8 mostra um fluxograma de controle tal como para o procedimento de deslocamento da linha de comando de controle de abertura de válvula EGR;

A figura 9 mostra um fluxograma de controle tal como para o procedimento de deslocamento da linha de comando de controle de abertura de válvula reguladora de ar de admissão;

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A figura 10 mostra a configuração total de uma outra variação tal como para o dispositivo de avaliação de zona morta;

A figura 11 explica uma tecnologia conhecida;

A figura 12 explica uma tecnologia conhecida.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS [038] Daqui por diante a presente invenção será descrita detalhadamente após consulta prévia às modalidades mostradas nas figuras. Entretanto, as dimensões, materiais, forma, a colocação relativa e assim por diante de um componente descrito nestas modalidades não devem ser interpretados como limitando o escopo da invenção a isto, a não ser que menção particularmente específica seja feita.

[039] A figura 1 mostra a configuração total de uma unidade de controle de Recirculação de Gás de Exaustão para um motor diesel de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. Tal como representado na figura 1, um motor diesel 1 de quatro ciclos é provido com um pistão 5 que executa um movimento de vaivém em um cilindro 3 de maneira que a periferia externa de pistão desliza na parede interna do cilindro; o motor também é provido com um eixo de manivela (não mostrado) conectado ao pistão 5 por meio de uma haste de conexão 7, através da qual o movimento de vaivém do pistão 5 é convertido em um movimento rotacional do eixo de manivela.

[040] No motor 1, uma câmara de combustão 9 é formada acima da superfície superior do pistão 5 e na área interna do cilindro; uma passagem de ar de admissão 13 é conectada à câmara de combustão 9 por meio de uma porta de ar de admissão (gás) que é aberta e fechada por uma válvula de admissão 15. Adicionalmente, uma passagem de gás de exaustão 19 é conectada à câmara de combustão 9 por meio de uma porta de gás de exaustão que é aberta e fechada por uma válvula de exaustão 21.

[041] Em uma parte da passagem de gás de exaustão 19, uma passagem EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) 23 é ramificada de maneira que a passagem 23 se funde com a passagem de ar de admissão 13 no lado a jusante de uma válvula reguladora de ar de admissão 29; assim, na passagem 23, um resfriador EGR 25 que resfria o fluxo de gás EGR através da passagem 23 é fornecido; também, na passagem no lado a jusante do res

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15/27 friador EGR 25, uma válvula EGR 27 que regula a taxa de fluxo do gás EGR é fornecida.

[042] O motor 1 é provido com um turbocompressor de gás de exaustão 12, cujo compressor pressuriza o ar ambiente e envia o ar pressurizado para um resfriador intermediário 33 através da passagem de ar de admissão 13; o ar pressurizado resfriado pelo resfriador intermediário é aspirado para dentro do motor (isto é, da câmara de combustão 9) através da passagem de ar de admissão 13.

[043] O nível de abertura da válvula reguladora de ar de admissão 29 é controlado a fim de regular a taxa de fluxo do ar de admissão aspirado para dentro da câmara de combustão 9. No caso de motores diesel, a válvula reguladora 29 é usualmente mantida na sua condição de abertura total, e a abertura da válvula reguladora de ar é operada na direção que fecha a válvula 29 quando um controle EGR é executado. O nível de abertura da válvula reguladora de ar de admissão 29, assim como aquele da válvula EGR 27, é controlado por uma unidade de controle de recirculação de gás de exaustão 40, tal como descrito mais tarde.

[044] A câmara de combustão 9 é provida com uma válvula de injeção de combustível 42 instalada em cada cilindro do motor 1, de maneira que a válvula de injeção de combustível pode injetar um combustível pressurizado por meio de uma bomba de injeção de combustível (não mostrada) para dentro da câmara de combustão 9; a quantidade de injeção de combustível por tentativa e o sincronismo de injeção do combustível são controlados por uma unidade de controle de combustível 44.

[045] Um medidor de fluxo de ar 50 que mede a taxa de fluxo do ar de admissão puro que é aspirado para dentro da câmara de combustão 9 através da passagem de ar de admissão 13 é encaixado em uma parte da passagem de ar de admissão 13, a montante do compressor do turbocompressor 12; a partir do medidor de fluxo de ar 50, os sinais tais como para a taxa de fluxo do ar puro são introduzidos na unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) 40. De forma similar, um medidor de fluxo de gás EGR 52 que mede a taxa de fluxo (volume) do gás EGR que flui para dentro da passagem de ar de admissão 13 através da passagem de gás EGR 23 é encaixado em uma parte da passagem de gás EGR 23, a montante da válvula EGR 27.

[046] Adicionalmente, o motor é provido com um sensor de pressão de coletor de

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16/27 entrada 54 que detecta uma pressão em um coletor de entrada do motor, assim como com um sensor de temperatura de coletor de entrada 56 que detecta uma temperatura no coletor de entrada, e com um sensor de velocidade de motor 58 que detecta a velocidade de motor do motor; a partir dos sensores 54 56 e 58, sinais de pressão, sinais de temperatura e sinais de velocidade de motor são introduzidos na unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) 40.

[047] No próximo tópico a unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) 40 será explicada. A unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) 40 compreende um dispositivo de ajuste de nível de abertura de válvula EGR e reguladora 60, um dispositivo de computação de razão de ar de excesso de estimativa λ 62, um dispositivo de avaliação de zona morta 64 e um dispositivo de compensação de zona morta 66.

[048] No dispositivo de ajuste de nível de abertura de válvula EGR e reguladora 60, a partir de um sinal de comando de controle simples θ como um parâmetro, um sinal de comando de abertura de válvula EGR e um sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão são gerados, pelos quais a abertura da válvula EGR 27 é operada em conjunto com a abertura da válvula reguladora de ar de admissão 29; ao gerar o sinal de comando de abertura de válvula EGR e um sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão, linhas (funções) de determinação de comando de abertura são introduzidas; em outras palavras, duas funções são usadas de maneira que uma converte o sinal de comando de controle simples θ no sinal de comando de abertura de válvula EGR, enquanto que a outra converte o sinal de comando de controle simples θ no sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão.

[049] Tal como é o caso na figura 12 que explica uma tecnologia convencional, o sinal de comando de controle θ é um sinal de comando que é produzido pela unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) em resposta à condição de operação do motor exatamente como sinais de comando de controle que são gerados quando um controle de realimentação é aplicado à taxa de fluxo de ar real para satisfazer a taxa de fluxo de ar alvo que é calculada com base na velocidade de motor e na taxa de fluxo de combustível (a quantidade de injeção de combustível).

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17/27 [050] Adicionalmente, a figura 2 mostra uma linha (uma função) de determinação de abertura L1 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar, assim como uma linha (uma função) de determinação de abertura L2 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR; a figura 2 também representa a relação entre as linhas de determinação de abertura L1 e L2 que são consideradas como uma linha básica tal como para a abertura de válvula da presente invenção.

[051] Na figura 2, o eixo horizontal e o eixo vertical indicam o sinal de comando de controle θ e o nível de abertura de válvula respectivamente; no eixo vertical os números 1 (100%) e 0 (0%) correspondem aos estados inteiramente aberto e fechado respectivamente. Tal como representado com uma linha cheia na figura 2, a linha de determinação de abertura (uma função) L1 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar continua seu curso linear ascendente (isto é, a abertura aumenta), à medida que o parâmetro (o sinal de comando de controle) θ aumenta de θ0 para Θ1; em θ = θ1 a válvula reguladora de ar está no estado inteiramente aberto; quando θ > θ1, o estado inteiramente aberto continua. Por outro lado, a linha (uma função) de determinação de abertura L2 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR está em um nível plano que corresponde ao estado inteiramente aberto, à medida que o parâmetro (o sinal de comando de controle) θ aumenta de θ0 para Θ1; quando θ > θ1 a linha L2 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR continua seu curso linear descendente (isto é, a abertura diminui), à medida que o parâmetro (o sinal de comando de controle) θ aumenta acima de Θ1; em θ = θ2 a válvula reguladora de ar está no estado inteiramente fechado; quando θ > Θ2 o estado inteiramente fechado continua.

[052] Tal como a figura 2 mostra, cada uma das linhas (funções) de determinação de abertura L1 e L2 tal como para a abertura da válvula EGR 27 e da válvula reguladora de ar de admissão 29 tem uma parte de zona morta onde a taxa de fluxo permanece inalterada mesmo quando a abertura da válvula é aumentada além de um certo nível de abertura.

[053] A fim de detectar a zona morta, o dispositivo de avaliação de zona morta 64 calcula a razão de ar de excesso de estimativa λ incluindo o ar residual (ar [oxigênio] não usado na combustão) no gás EGR. Com base na taxa de mudança da razão de ar de ex

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18/27 cesso de estimativa calculada λ, quando a taxa de mudança da razão de ar de excesso de estimativa λ é menor que um nível prescrevido, é avaliado que pelo menos uma de a válvula EGR 27 e a válvula reguladora de ar de admissão 29 está sob um estado da zona morta.

[054] O cálculo da razão de ar de excesso de estimativa λ é executado pelo dispositivo de computação de razão de ar de excesso de estimativa λ 62, pelo uso das seguintes fórmulas:

_G egra ^Ga ^Gegra (1

C¹ T ^GG'eg^L(2 (n -1) -1) · Gf · Lth nas quais:

^Ga + ^Gf i G_egr (2)

Ga é uma taxa de fluxo de massa de ar de admissão;

Gegr é uma taxa de fluxo de massa de gás EGR;

Gegra é uma taxa de fluxo de massa de ar na taxa de fluxo de gás EGR;

G f é uma quantidade de massa de combustível injetada por tentativa;

Lth é a relação ar-combustível teórica; e (n—1) é um índice que se refere ao resultado de cálculo anterior tal como para o ciclo de amostragem de dados anterior.

[055] A taxa de fluxo de massa de ar de admissão Ga na fórmula (1) é calculada pelo uso de um sinal detectado proveniente do medidor de fluxo de ar 50; a taxa de fluxo de massa de gás EGR Gegr é calculada por meio de computações numéricas baseadas na taxa de fluxo de volume de gás EGR detectada pelo medidor de fluxo de gás EGR 52 ou em uma medição tal como para a queda de pressão do gás EGR através do resfriador EGR 25. Com isto é notado que o dispositivo tal como para a medição de queda de pressão não está mostrado nos desenhos anexos.

[056] A taxa de fluxo de massa de ar Gegra na taxa de fluxo de gás EGR é estimada pelo uso de um resultado de cálculo, a razão de ar de excesso de estimativa λ (n-1), obtido de um processamento aritmético dos dados amostragem anteriores usando a fórmula (2).

[057] No dispositivo de avaliação de zona morta 64, o coeficiente diferencial do λ em relação ao θ, isto é, dλ/dθ, é calculado; quando o valor de dλ/dθ é menor que um valor prescrevido α é avaliado que pelo menos uma de a válvula EGR 27 e a válvula reguladora de ar

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19/27 de admissão 29 está sob um estado da zona morta.

[058] Na unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) tal como descrita anteriormente, se os níveis de abertura de válvula tal como para a válvula EGR e para a válvula reguladora de ar estão ou não na zona morta é avaliado pelo uso da taxa de mudança da razão de ar de excesso de estimativa λ que é calculada em consideração ao ar residual (ar [oxigênio] não usado na combustão) no gás EGR que retorna para o sistema de ar de admissão proveniente do sistema de gás de exaustão; adicionalmente, não somente a taxa de fluxo de gás EGR, mas também o ar (oxigênio) residual é considerado no cálculo; portanto, quer na zona morta ou não isto pode ser estimado exatamente por causa da detecção de taxa de fluxo aprimorada.

[059] A explicação acima tal como para o dispositivo de avaliação de zona morta 64 é agora seguida pela explicação tal como para um dispositivo de compensação de zona morta 66 após consulta prévia ao fluxograma da figura 7.

[060] Na etapa S1, a cadeia de processos é iniciada; na etapa S2, os sinais de comando de controle 0(t) e 0(t-1) são lidos, pelo qual 0(t) indica o sinal de comando de controle de válvula atual e 0(t-1) indica o sinal de comando de controle de válvula na etapa de cálculo anterior de um ciclo (ou de amostragem) de operação anterior.

[061] Na etapa S3, a razão de ar de excesso de estimativa λ é calculada pelo dispositivo de computação de razão de ar de excesso de estimativa λ 62, com base na fórmula (1). Na etapa S4, se o coeficiente diferencial do λ em relação ao 0, isto é, o dλ/d0 descrito anteriormente é ou não menor que o valor prescrevido α descrito anteriormente é avaliado.

[062] Na etapa S4, se o resultado de estimativa for SIM, então a Etapa S4 é seguida pela etapa S5 na qual se o 0(t) indicado acima é ou não igual ou menor que o 01 da figura 2 é avaliado; se o resultado de estimativa indicado acima for NÃO, então a Etapa S10 se segue à Etapa S4.

[063] Na etapa S5, quando é estimado que 0(t) é igual ou menor que 01, então a Etapa S5 é seguida pela etapa S6 na qual a quantidade (01 - 0(t)) é estabelecida como uma quantidade SE (ver a figura 3) do deslocamento com relação à linha L2 (ver a figura 2); e, na etapa S7, uma sinalização 1 é estabelecida como uma sinalização FE com relação à linha

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L2. É notado que a linha L2 é a linha (uma função) de determinação de abertura L2 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR, tal como já descrito.

[064] Em outras palavras, quando θ = 0(t) na figura 2, é estimado que a válvula EGR está em uma zona morta (uma vez que a válvula reguladora de ar está em uma parte na direção do estado de abertura total, isto é, θ^) está aumentando); assim, a abertura da válvula reguladora de ar não alcança a condição de abertura total de si mesma; também, a linha L2 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR é deslocada na direção de seta (ver a figura 3), pela quantidade SE = (θ1 - θ(0), de maneira que o efeito de zona morta pelo qual o λ não pode variar pode ser removido.

[065] Na maneira exposta anteriormente, tal como mostrado na figura 3, a válvula EGR 27 começa a se fechar em θ = θ(^ que fica antes de θ alcançar θ1. Assim, o sincronismo de fechamento da válvula EGR 27 pode ser avançado; portanto, a válvula EGR 27 pode acelerar o início do seu próprio fechamento sem o efeito da zona morta da L2 (tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR). Deste modo, o movimento de fechamento da válvula EGR é acelerado de maneira que o fluxo de ar através da válvula reguladora de ar de admissão 29 pode ser executado suavemente; como resultado, a resposta de velocidade de motor durante o aumento acentuado de θ(^ (isto é, durante aceleração rigorosa) pode ser aprimorada.

[066] Por outro lado, na etapa S5, se for avaliado que θ(^ excede θ1, então a Etapa S5 é seguida pela etapa S8 onde a quantidade (θ1 - θ(0) é estabelecida como uma quantidade ST (ver a figura 5) do movimento de deslocamento com relação à linha L1 (ver a figura 5); e, na etapa seguinte S9, uma sinalização 1 é estabelecida como uma sinalização FT com relação à linha L1. É notado que a linha L1 é a linha (uma função) de determinação de abertura L1 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar (admissão), tal como já descrito.

[067] Em outras palavras, quando θ = θ(0, [o θ(^ de lado direito] na figura 2, é estimado que a válvula reguladora de ar de admissão 29 está na zona morta (uma vez que a válvula EGR está no caminho na direção do estado de abertura total [na direção do lado esquerdo na figura 2], isto é, θ(0 está diminuindo); assim, a abertura da válvula EGR não

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21/27 alcança a condição de abertura total; também, a linha L1 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar é deslocada na direção de seta (ver a figura 5), pela quantidade ST = (Θι - 0(t)), de maneira que o efeito de zona morta pelo qual o λ não pode variar pode ser removido.

[068] Na maneira exposta anteriormente, tal como mostrado na figura 5, a válvula reguladora de ar de admissão 29 começa a se fechar em θ = θφ que fica antes de θ alcançar Θι; com isto é notado que θφ está agora se deslocando na metade direita do eixo horizontal, na direção do lado esquerdo. Assim, o sincronismo de fechamento da válvula reguladora de ar de admissão 29 pode ser avançado; portanto, a válvula reguladora de ar pode acelerar o início do seu próprio fechamento sem o efeito da zona morta da L1 (tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar). Deste modo, o movimento de fechamento da válvula reguladora de ar é acelerado de maneira que o fluxo de gás EGR para dentro da câmara de combustão pode ser executado suavemente; como resultado, a resposta tal como para a taxa EGR ou para o fluxo de gás EGR pode ser aprimorada.

[069] A seguir, na etapa S10, o nível de sinal de comando tal como para a abertura de válvula EGR é calculado em resposta ao sinal de comando de controle θ com base na linha L2' (ver a figura 3); assim a linha L2' é definida como a linha que é obtida pelo deslocamento descrito anteriormente da linha (uma função) de determinação de abertura L2 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR. Adicionalmente, na etapa 11, o nível de sinal de comando tal como para a abertura de válvula reguladora de ar é calculado em resposta ao sinal de comando de controle θ, com base na linha L1' (ver a figura 5); assim a linha L1' é definida como a linha que é obtida pelo deslocamento descrito anteriormente da linha (uma função) de determinação de abertura L1 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar. Na próxima Etapa 12, os níveis de sinal de comando calculados são memorizados a fim de serem usados como o sinal de comando de controle para as válvulas EGR e reguladora de ar. Na etapa 13, a cadeia de processos termina.

[070] Tal como representado na figura 3, no caso onde θ(^ está aumentando, se a linha de determinação de abertura L2 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR for deslocada e a operação da válvula EGR 27 for avançada, então a válvula EGR

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22/27 estará inteiramente fechada (a abertura = 0) antes de 0(t) alcançar 02. Supondo que 0(t) é igual a 0b quando a válvula EGR está inteiramente fechada, então a abertura de válvula EGR tem que estar em um estado onde a abertura não pode ser aumentada, sob a condição de que 0(t) é igual ou maior que 0b; nesta ocasião, a não ser que 0(t) se torne menor que 0b, a abertura de válvula EGR não pode ser efetuada. Assim, no caso onde 0(t) inverte para um padrão decrescente, a linha de comando de controle de válvula EGR L2' é retornada para a linha padrão L2, na presente invenção. Este procedimento é chamado de procedimento de retorno nesta especificação.

[071] O procedimento de retorno indicado acima é mencionado como Procedimento A na figura 8, e é agora explicado após consulta prévia à figura 4 e ao fluxograma na figura 8.

[072] Na figura 8, após uma série de inícios de processo na etapa S21, os sinais de comando de controle 0(t) e 0(t-1) são lidos na etapa S22; na etapa S23, o nível de abertura de comando tal como para a válvula EGR é calculado com base em 0(t) e na linha L2' que é a linha L2 que foi deslocada.

[073] Na etapa S24 seguinte, é avaliado se a sinalização FE tal como para a linha de comando de abertura de válvula EGR é 1 ou não, e se FE = 1 (no caso onde o deslocamento de linha [L2 para L2'] tenha sido executado, e a sinalização FE é estabelecida na etapa 7 da figura 7), a Etapa S24 é seguida pela etapa S25. Na etapa S25, é avaliado se o nível de comando de abertura de válvula EGR é ou não 0 (inteiramente fechado). Se o nível for 0 (inteiramente fechado), então a Etapa S25 é seguida pela etapa S26. Na etapa S26, é avaliado se o valor (0(t) - 0(t-1)) é ou não positivo; se o valor for positivo, então é estimado que os sinais de comando de controle 0(t) estão aumentando. Se o valor (0(t) - 0(t-1)) estiver aumentando, a Etapa S26 é seguida pela Etapa S27 na qual a quantidade de deslocamento SE tal como para a linha de comando de abertura de válvula EGR é estabelecida novamente com um valor (02 - 0(t-1)).

[074] Na etapa S28 seguinte, é avaliado se a quantidade de deslocamento SE que é igual a (02 - 0(t)) é ou não positiva; isto é, é avaliado se 0(t) alcança 02 ou não; se SE não alcançar 02, um retorno para a etapa S22 é executado (continuado) enquanto SE não alcan

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23/27 çar θ2; assim, os cálculos iterativos tal como para a determinação da quantidade de deslocamento SE são repetidos a cada ciclo de computação (cada importação tal como para θφ ou θ(Μ)). Quando θ(^ finalmente alcança θ2, a Etapa S28 é seguida pela Etapa S29 na qual a sinalização FE tal como para a linha de comando de abertura de válvula EGR é apagada para zero. Na etapa S30 a série de processos termina.

[075] A situação detalhada com relação ao procedimento A descrito anteriormente é explicada após consulta prévia à figura 4.

[076] A quantidade de deslocamento SE (= θ2 - θ(^) tal como para a linha de comando de abertura de válvula EGR é calculada repetidamente em cada ciclo de computação; a quantidade SE varia a partir de SEb na direção de SEc, SEd, ...; assim, a linha L2' após a conclusão de deslocamento retorna para a linha padrão L2; assim, o ponto de início de linha θ onde a abertura de válvula EGR se torna nula se desloca para a direita, passando pelos pontos tais como θο e θd; assim a linha L2' se desloca para a direita à medida que θφ se desloca para a direita. Portanto, mesmo se o θφ inverter movimento para a direção para a esquerda (isto é, para uma direção de redução), não existe apreensão de que a válvula EGR não possa ser aberta suficientemente e de forma imediata. Assim, a responsividade de abertura e fechamento da válvula EGR pode ser alcançada. Como resultado, um desempenho de baixa emissão tal como para o motor pode ser alcançado.

[077] O conceito do procedimento A descrito anteriormente tal como para a abertura de válvula EGR é aplicado a um procedimento B tal como para a válvula reguladora de ar de admissão 29. O procedimento B é agora explicado após consulta prévia à figura 6 e ao fluxograma na figura 9.

[078] Tal como representado na figura 6, no caso onde θφ está diminuindo, se a linha de determinação de abertura L1 tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão for deslocada e a operação da válvula reguladora de ar de admissão 29 for avançada, então a válvula reguladora de ar de admissão 29 estará inteiramente fechada (a abertura = 0) antes de θφ alcançar θ0.

[079] Supondo que θφ é igual a 0b quando a válvula reguladora de ar de admissão 29 está inteiramente fechada, então a abertura de válvula reguladora de ar tem que estar

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24/27 em um estado onde a abertura não pode ser aumentada, sob a condição que 0(t) é igual ou menor que 0b; nesta ocasião, a não ser que 0(t) exceda 0b, a abertura de válvula reguladora de ar não pode ser efetuada. Assim, no caso onde 0(t) inverte para um padrão crescente, a linha de comando de controle de válvula reguladora de ar L1' é retornada para a linha padrão L1, na presente invenção. Este procedimento também é chamado de procedimento de retorno nesta especificação.

[080] Na figura 9, após uma série de inícios de processo na etapa S41, os sinais de comando de controle 0(t) e 0(t-1) são lidos na etapa S42; na etapa S43, o nível de abertura de comando tal como para a válvula reguladora de ar de admissão 29 é calculado com base em 0(t) e na linha L1' que é a linha L1 que foi deslocada.

[081] Na etapa S44 seguinte, é avaliado se a sinalização FT tal como para a linha de comando de abertura de válvula reguladora de ar é 1 ou não, e se FT = 1 (no caso onde o deslocamento de linha [L1 para L1'] tenha sido executado, e a sinalização FT é estabelecida na etapa 9 da figura 7), a Etapa S44 é seguida pela Etapa S45. Na etapa S45, é avaliado se o nível de comando de abertura de válvula reguladora de ar é ou não 0 (inteiramente fechada), e se o nível for 0 (inteiramente fechada), então a Etapa S45 é seguida pela etapa S46. Na etapa S46, é avaliado se o valor (0(t) - 0(t-1)) é ou não negativo, e se o valor for negativo, então é estimado que os sinais de comando de controle 0(t) estão diminuindo. Se o valor (0(t) - 0(t-1)) estiver diminuindo, a Etapa S46 é seguida pela etapa S47 na qual a quantidade de deslocamento ST tal como para a linha de comando de abertura de válvula reguladora é estabelecida novamente com um valor (0(t) - 00).

[082] Na etapa S48 seguinte, é avaliado se a quantidade de deslocamento ST que é igual a (0(t) - 00) é não positiva; isto é, é avaliado se 0(t) alcança 00 ou não. Se a medida SE não alcançar 00, um retorno para a etapa S42 é executado (continuado) enquanto a medida ST não alcançar 00. Assim, os cálculos iterativos tais como para a determinação da quantidade de deslocamento ST são repetidos a cada ciclo de computação (cada importação tal como para 0(t) ou 0(t-1)). Quando 0(t) finalmente alcança 00, a Etapa S48 é seguida pela etapa S49 na qual a sinalização FT tal como para a linha de comando de abertura de válvula reguladora de ar é apagada para zero. Na etapa S50, a série de processos termina.

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25/27 [083] A situação detalhada com relação ao procedimento B descrito anteriormente é explicada após consulta prévia à figura 6. A quantidade de deslocamento ST (= 6(t) - 60) tal como para a linha de comando de abertura de válvula reguladora de ar é calculada repetidamente em cada ciclo de computação. A quantidade ST varia a partir de STb na direção de STc, STd, ..., assim a linha L1' após a conclusão do deslocamento retorna para a linha padrão L1, assim o ponto de início de linha 6b onde a abertura de válvula reguladora se torna nula se desloca para a direita, passando pelos pontos tais como 6c e 6d; assim a linha L2' se desloca para a direita à medida que 6(t) se desloca para a direita. Portanto, mesmo se o 6(t) inverter movimento para a direção para a esquerda (isto é, para uma direção ascendente), não existe apreensão de que a válvula reguladora não possa ser aberta suficientemente e de forma imediata. Assim, a responsividade de abertura e fechamento da válvula reguladora pode ser alcançada. Como resultado, um desempenho de baixa emissão tal como para o motor pode ser alcançado.

[084] Daqui por diante será explicada uma outra modalidade em conexão com o dispositivo de avaliação de zona morta 64. Tal como descrito anteriormente, no dispositivo de avaliação de zona morta 64, a razão de ar de excesso de estimativa λ é calculada e o coeficiente diferencial da λ com relação ao 6, isto é, dλ/dθ, também é calculado. Em outras palavras, quando a taxa de mudança da razão de ar de excesso de estimativa λ é menor que um nível prescrevido α, isto é, quando a taxa de mudança da taxa de fluxo tal como para a válvula EGR 27 ou para a válvula reguladora de ar de admissão 29 é substancialmente desprezível, então é avaliado que pelo menos uma de a válvula EGR 27 e a válvula reguladora de ar de admissão 29 está sob um estado na zona morta. Entretanto, na modalidade que é descrita com isto (em um dispositivo de avaliação de zona morta 100), a concentração de oxigênio detectada por um medidor de concentração de oxigênio 102 é usada em vez de a razão de ar de excesso de estimativa calculada λ a fim de avaliar se as válvulas são operadas nas suas zonas mortas ou não.

[085] A figura 10 representa a configuração da presente modalidade. Um medidor de concentração de oxigênio 102 é fornecido no coletor de entrada que é uma passagem de ar ou gás no lado a jusante da confluência tal como para a passagem EGR 23 e a passagem

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26/27 de ar de admissão 13. Tal como representado na figura 10, um dispositivo de avaliação de zona morta 100 em uma unidade de controle EGR (Recirculação de Gás de Exaustão) 104 avalia se a taxa de mudança da concentração de oxigênio detectada pelo medidor 102 é ou não igual ou menor que um nível limiar prescrevido. Se a concentração de oxigênio detectada for igual ou menor que o nível limiar, então o dispositivo de avaliação 100 avalia que pelo menos uma das válvulas 27 e 29 é operada na sua zona morta. O dispositivo de compensação de zona morta 66 no dispositivo de avaliação de zona morta 100 faz as revisões tais como para a linha de comando de abertura L1 para a válvula reguladora de ar de admissão 29 e para a linha de comando de abertura L2 para a válvula EGR 27.

[086] Assim, a concentração de oxigênio do ar ou gás aspirado para dentro da câmara de combustão é detectada pelo medidor de concentração de oxigênio 102 que é fornecido no coletor de entrada que é a passagem de ar ou gás no lado a jusante da confluência tal como para a passagem EGR 23 e a passagem de ar de admissão 13; assim, o ar residual (o ar [ou oxigênio] que não é usado na combustão) é considerado. Adicionalmente, com base na taxa de mudança da concentração de oxigênio, é avaliado se as válvulas são operadas nas suas zonas mortas ou não; isto é, o julgamento não é baseado na mudança no fluxo de ar/gás que flui para dentro da câmara de combustão, mas baseado na taxa de mudança da concentração de oxigênio detectada do fluxo de ar/gás. Portanto, um julgamento preciso pode ser alcançado.

[087] Na presente modalidade, ao fazer o julgamento descrito anteriormente, somente os sinais provenientes do medidor de concentração de oxigênio 102 são necessários. Assim, o controle de abertura de válvula pode ser simplificado em comparação com a maneira na qual a pressão e temperatura de ar/gás aspirado são detectadas e a razão de ar de excesso de estimativa Às é calculada por meio das fórmulas predeterminadas.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [088] De acordo com a presente invenção, uma unidade de controle EGR para controlar um motor diesel pode ser fornecida, a unidade sendo configurada a fim de controlar a válvula EGR e a válvula de ar de admissão com um sinal de comando de controle simples que faz ambas as válvulas serem operadas em um modo acoplado, pelo qual o desempe

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27/27 nho de resposta tal como para a velocidade de motor durante aceleração assim como a taxa de fluxo de gás EGR é aprimorado por meio de compensação com relação às zonas mortas inerentes à válvula reguladora de ar de admissão e à válvula EGR. Em particular, a presente invenção pode fornecer uma unidade de controle EGR para os motores de combustão interna, pela qual o sistema EGR pode ser parado em resposta à aceleração rigorosa dentro de uma fração de um segundo a partir do momento de uma condição de taxa de fluxo EGR mais alta, a condição de taxa de fluxo EGR mais alta significando uma condição onde a válvula EGR está inteiramente aberta, a válvula reguladora de ar de admissão está ativada em uma direção de fechamento a fim de diminuir o ar puro aspirado e uma quantidade significativa de gás EGR é aspirada para dentro do motor. Assim, a presente invenção é aplicável aos motores de combustão interna tais como motores diesel.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, CARACTERIZADA pelo fato de que o motor compreende:

uma válvula EGR pela qual taxa de fluxo EGR do motor é ajustada, uma válvula reguladora de ar de admissão pela qual a taxa de fluxo de ar de admissão do motor é ajustada, e um mecanismo no qual a abertura da válvula EGR é operada em conjunto com a abertura da válvula reguladora de ar; em que, cada uma das linhas de determinação de abertura (curvas de características), e tal como para a abertura da válvula EGR e da válvula reguladora de ar, tem uma parte de zona morta onde uma taxa de fluxo permanece inalterada mesmo quando a abertura da válvula é aumentada além de um certo nível de abertura;

a unidade de controle EGR é provida com um dispositivo de avaliação de zona morta que calcula uma razão de ar de excesso de estimativa λ em consideração ao oxigênio residual no gás EGR; assim, é avaliado que pelo menos uma de a válvula EGR e a válvula reguladora de ar é operada na zona morta com base em uma taxa de mudança da razão de ar de excesso de estimativa calculada λ quando a taxa de mudança da razão de ar de excesso de estimativa λ é menor que um nível prescrevido; e a unidade de controle EGR é provida com um dispositivo de compensação de zona morta que faz revisões com relação a sinais de comando de abertura, tais como para a válvula EGR e para a válvula reguladora de ar de admissão, de maneira que as zonas mortas não atrapalham o mecanismo com relação à operação de abertura conjunta quando o dispositivo de avaliação de zona morta avalia que pelo menos uma de a válvula EGR e a válvula reguladora de ar é operada na zona morta, e o motor está sob uma condição de resposta transitória.
2. Unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, de acordo com a reivindicação 1, a unidade CARACTERIZADA pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de ajuste de nível de abertura de válvula EGR e reguladora no qual um sinal de comando de abertura de válvula EGR e um sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar são gerados de um sinal de comando de controle simples pelo qual a linha de determinação de comando de abertura para cada uma das válvulas é especificada como

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2/4 uma função do sinal de comando de controle simples; em que, a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão continua seu curso linear ascendente, à medida que o sinal de comando de controle simples aumenta, enquanto que a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR continua seu curso linear descendente à medida que o sinal de comando de controle simples aumenta;

a parte de linha ascendente do sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão e a parte de linha descendente do sinal de comando de abertura de válvula EGR cruzam uma com a outra;

no dispositivo de compensação de zona morta, a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão, e a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR são deslocadas em resposta ao aumento ou diminuição do sinal de comando de controle simples, ao longo da direção do eixo tal como para o sinal de comando de controle simples.
3. Unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o dispositivo de compensação de zona morta desloca a linha de determinação de abertura, tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR, na direção na qual a zona morta da válvula EGR é estreitada em resposta ao aumento de abertura da válvula reguladora de ar de admissão, cuja abertura se desloca ao longo da linha de determinação de abertura da mesma com base na ordem do sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão.
4. Unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, de acordo com a reivindicação 3,

CARACTERIZADA pelo fato de que o dispositivo de compensação de zona morta desloca a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula EGR de volta para a posição original onde a zona morta tal como para a válvula EGR não é estreitada, após o sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão alcançar um ponto onde a parte de linha descendente,

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3/4 tal como para a linha de determinação de abertura de válvula EGR cuja zona morta é estreitada, cruza com o eixo horizontal tal como para o sinal de comando de controle simples, assim como após o sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão passar pelo ponto em uma direção ascendente.
5. Unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, de acordo com a reivindicação 2,

CARACTERIZADA pelo fato de que o dispositivo de compensação de zona morta desloca a linha de determinação de abertura, tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão, na direção na qual a zona morta da válvula reguladora de ar de admissão é estreitada em resposta ao aumento de abertura da válvula EGR, cuja abertura se desloca ao longo da linha de determinação de abertura da mesma com base na ordem do sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula EGR.
6. Unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, de acordo com a reivindicação 5,

CARACTERIZADA pelo fato de que o dispositivo de compensação de zona morta desloca a linha de determinação de abertura tal como para o sinal de comando de abertura de válvula reguladora de ar de admissão de volta para a posição original onde a zona morta tal como para a válvula reguladora de ar de admissão não é estreitada, após o sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão alcançar um ponto onde a parte de linha ascendente, tal como para a linha de determinação de abertura de válvula reguladora de ar de admissão cuja zona morta é estreitada, cruza com o eixo horizontal tal como para o sinal de comando de controle simples, assim como após o sinal de comando de controle simples tal como o sinal para a válvula reguladora de ar de admissão passar pelo ponto em uma direção descendente.
7. Unidade de controle EGR para controlar um motor diesel, de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADA pelo fato de que a unidade é provida com um medidor de concentração de oxigênio na passagem de ar ou gás no lado a jusante da confluência tal como para a passagem EGR e a passagem de ar de admissão, em que o dispositivo de avaliação de zona morta pelo uso da razão de ar de excesso de estimativa calculada é substituído por um dispositivo de avaliação de zona morta que

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4/4 avalia se pelo menos uma de a válvula reguladora de ar de admissão e a válvula EGR é ou não operada na zona morta com base não na razão de ar de excesso de estimativa calculada, mas na concentração de oxigênio detectada pelo medidor de concentração de oxigênio.