DE10027085B4

DE10027085B4 - Steuersystem zur Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10027085B4
Application number: DE10027085A
Authority: DE
Inventors: Kaoru Horie; Masao Kubodera; Michio Shinohara; Hitoshi Takahashi; Hiromi Matsuura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2020-06-01
Also published as: JP2000345923A; DE10027085A1; US6298835B1; JP4191320B2

Abstract

System zum Steuern/Regeln eines (Abgasrückführungs-)EGR-Mechanismus, der in einem Verbrennungsmotor (10) installiert ist, mit einer EGR-Leitung (50), die ein Luftansaugsystem (12) mit einem Abgassystem (40) des Verbrennungsmotors (10) verbindet, um einen Teil des von dem Motor erzeugten Abgases zum Luftansaugsystem rückzuführen, und mit einem EGR-Steuerventil (52), das an der EGR-Leitung (50) angeordnet ist, um eine die rückzuführende Abgasmenge zu regulieren; umfassend: ein Motorbetriebszustand-Erfassungsmittel (62, 66, 82, S10) zum Erfassen von Betriebszuständen des Verbrennungsmotors (10); ein Verbrennungsmodus-Bestimmungsmittel (82, S12) zum Bestimmen eines einer Mehrzahl von Verbrennungsmodi des Verbrennungsmotors (10) auf der Basis der erfaßten Betriebszustände des Verbrennungsmotors; und ein EGR-Mechanismusbetätigungsmittel (82, S20) zum Betreiben eines EGR-Steuerventils (52) des EGR-Mechanismus auf der Basis der erfaßten Betriebszustände des Verbrennungsmotors; dadurch gekennzeichnet, daß: das System ein Flußratensteuerventil (54), das an der EGR-Leitung (50) zum Regulieren einer Flußrate des rückzuführenden Abgases angeordnet ist, aufweist; wobei das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel (80, S14, S20,...

Description

Die Erfindung ein Steuer/Regelsystem zur Abgasrückführung (EGR) für einen Verbrennungsmotor.
Bei Verbrennungsmotoren erfolgt die EGR-Steuerung/Regelung zum Rückführen eines Teils des Abgases, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und schädliche Abgase zu reduzieren.
In den letzten Jahren wurden kerzengezündete Direkteinspritzmotoren entwickelt, bei denen Benzin direkt in die Brennkammer eingespritzt wird, um eine Mager-Schichtladeverbrennung zu erreichen. Auch bei diesem Motortyp wurde die EGR-Steuerung/Regelung durchgeführt, wie beispielsweise in der JP 09-032651 A (1997) beschrieben.
Wenn ein kerzengezündeter Direkteinspritzmotor im Niederdrehzahlbereich und im Niederlastbereich läuft, wird Benzin während des Kompressionstakts eingespritzt, um eine Schichtladeverbrennung (ultra magere Verbrennung) mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von beispielsweise 30:1 oder größer zu bewirken. Wenn der Verbrennungsmotor im Hochdrehzahlbereich und im Hochlastbereich läuft, wird das Benzin während des Ansaugtakts eingespritzt, um eine Vormischladeverbrennung (gleichförmige Verbrennung) mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von beispielsweise 20:1 oder weniger zu bewirken.
Im Schichtlade-Verbrennungsbereich, saute die EGR-Menge (oder -Rate) bevorzugt erhöht werden, um den NOx (Stickoxid) Gehalt zu reduzieren. Wenn, wie aus 27 ersichtlich, die EGR-Menge erhöht wird, fluktuiert die Schichtladeverbrennung nur wenig und bleibt stabil, da wegen der Schichtung die EGR-Grenze hoch liegt. Jedoch wird im Vormischlade-Verbrennungsbereich die Verbrennung zunehmend unstabil, wenn die EGR-Menge zunimmt. Daher ist die EGR-Grenze im Schichtverbrennungsbereich niedriger und die erforderliche EGR-Menge ist relativ klein.
Aus einem anderen Gesichtspunkt ist, wie in 28 gezeigt, zur NOx-Minderung im Schichtlade-Verbrennungsbereich eine große EGR-Gasmenge erforderlich.
Jedoch ist das Einführen des EGR-Gases schwierig, da die Druckdifferenz zwischen der Einlaßluft und der Abgasluft gering wird, wenn der Verbrennungsmotor bei Vollgas arbeitet.
Andererseits ist im Vormischlade-Verbrennungsbereich die Druckdifferenz zwischen der Ansaugluft und dem Abgas ausreichend, da die Motorlast durch die Drosselöffnung reguliert wird, ähnlich wie es auch bei einem normalen Verbrennungsmotor der Fall ist, bei dem Benzin vor dem Einlaßventil oder den Einlaßventilen eingespritzt wird. Wie in 27 gezeigt, destabilisiert jedoch die zunehmende EGR-Menge die Verbrennung, und daher ist die EGR-Grenze nicht hoch. Das bedeutet, daß der Durchmesser oder die Kapazität eines EGR-Steuerventils nur etwa genauso groß zu sein braucht wie bei einem normalen Verbrennungsmotor, wo der Kraftstoff direkt vor dem Einlaßventil oder den Einlaßventilen eingespritzt wird.
Hieraus ist ersichtlich, daß EGR-Grenze zwischen dem Schichtlade-Verbrennungsbetrieb und dem Vormischlade-Verbrennungsbetrieb bei kerzengezündeten Direkteinspritzmotoren unterschiedlich ist. Jedoch muß der Verbrennungsmodus in Antwort auf die Motorbetriebsbedingungen häufig zwischen der Schichtladeverbrennung und der Vormischladeverbrennung umgeschaltet werden.
Wenn daher die Charakteristik des EGR-Steuerventils im Hinblick auf den Vormisch-Ladeverbrennungsbereich ausgelegt ist, wo die EGR-Grenze relativ niedrig ist, dann ist, wie in den 29A und 29B gezeigt, die Reaktion des EGR-Steuerventils ungenügend, wenn der Verbrennungsmodus in Antwort auf eine Änderung des Motorbetriebszustands auf Schichtladeverbrennung umgeschaltet wird. Daher ist die EGR-Menge ungenügend. Wenn andererseits die Charakteristik des EGR-Ventils im Hinblick auf den Schichtlade-Verbrennungsbereich ausgelegt ist, wird die Reaktion des EGR-Steuerventils zu stark, wenn der Verbrennungsmodus auf Vormisch-Ladeverbrennung umgeschaltet wird. Daher wird die EGR-Menge zu stark.
Wie in 29C gezeigt, destabilisiert die ungenügende/übermäßige EGR-Menge die Verbrennung, so daß es zu Fehlzündungen und schlechteren Antriebseigenschaften kommt, und ferner erhöht sie, wie in 29D gezeigt, unverbrannte HCs (Kohlenwasserstoffe), was die Emissionseigenschaften verschlechtert. Während eine niedrige Auslegung der EGR-Menge Fehlzündungen verhindert, ist diese Maßnahme unerwünscht, da sie die volle Nutzung der erwarteten Motorleistung unmöglich macht und ferner im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch nachteilig ist.
Die oben erwähnte herkömmliche Technik, die sich mit diesen Problemen befaßt, betreibt das EGR-Steuerventil mit hoher Geschwindigkeit, wenn der Verbrennungsmodus von Schichtladeverbrennung auf Vormisch-Ladeverbrennung umgeschaltet wird, und betreibt ihn mit geringer Geschwindigkeit, wenn der Verbrennungsmodus von der Vormisch-Ladeverbrennung zur Schichtladeverbrennung umgeschaltet wird.
Ziel dieser herkömmlichen Technik ist es jedoch, eine Abgasreinigung durch EGR-Steuerung im Schichtlade-Verbrennungsbereich und im Vormisch-Ladeverbrennungsbereich zu erzielen, eine mangelhafte Motorleistung zu verhindern und einen Drehmomentstoß zu mindern, wenn der Verbrennungmodus umgeschaltet wird, während eine übergangsweise Verbrennungsverschlechterung verhindert wird, wenn die EGR-Menge (oder das Verhältnis) geändert wird. Insbesondere hat diese herkömmliche Technik zum Zweck, bei der Erhöhung der EGR-Ventil-Antriebsgeschwindigkeit, wenn der Verbrennungsmodus auf den Vormischladungsbetrieb umgeschaltet wird, die Reaktion zu verbessern und ohne Verbrennungsverschlechterung eine erhöhte Motorleistung zu erzielen. Der Zweck zum Senken der EGR-Antriebgeschwindigkeit, wenn der Verbrennungsmodus auf Schichtladeverbrennung umgeschaltet wird, ist es, während des Übergangs eine Verschlechterung der Verbrennung zu vermeiden.
In der obigen herkömmlichen Technik wurde vorgeschlagen, die Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Steuerventils in Schließrichtung höher zu machen als in Öffnungsrichtung. Jedoch ist das dort benutzte Prinzip das gleiche wie oben erläutert.
Anders gesagt, der Stand der Technik ist auf die Änderung der Antriebsgeschwindigkeit des EGR-Ventils in Antwort auf den Verbrennungsmodus beschränkt und schlägt keinen verbesserten EGR-Mechanismus für einen Verbrennungsmotor mit verschiedenen Verbrennungsmodi vor, der auf den Verbrennungsmodus anspricht, um eine EGR-Menge zu realisieren, die weder zu gering noch zu schwach ist.
Aus der US 4,856,473 A1 ist ein System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden durch ein EGR-Steuer/Regelsystem für einen verschiedene Verbrennungsmodi aufweisenden Verbrennungsmotor, mit einem verbesserten EGR-Mechanismus, der eine EGR-Menge sicherstellen kann, die für den Verbrennungsmodus erforderlich weder zu schwach noch zu stark ist, während das Auftreten von Fehlzündungen verhindert wird und ferner verhindert wird, daß die Antriebseigenschaften, der Kraftstoffverbrauch und die Emissionseigenschaften schlechter werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein System nach Anspruch 1 vorgeschlagen, um einen in einem Verbrennungsmotor angebrachten (Abgasrückführungs-)EGR-Mechanismus zu steuern/regeln.
Bevorzugt reagiert das Flußratensteuerventil schneller als das EGR-Steuerventil.
Hierdurch können die jünstmöglichen Parameter benutzt werden. Das Flußratensteuerventil, das eine schnellere Reaktion als das EGR-Steuerventil hat, ist in der EGR-Leitung vorgesehen, und zur Zeit des Umschaltens zwischen den Verbrennungsmodi wird der EGR-Mechanismus durch Öffnungssteuerung des EGR-Steuerventils und des Flußratensteuerventils betrieben. Hierdurch erhält man ein verbessertes EGR-Steuer/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor, das in einem Verbrennungsmotor mit verschiedenen Verbrennungsmodi die Realisierung einer EGR-Menge ermöglicht, die für den Verbrennungsmodus weder zu schwach noch zu stark ist, Fehlzündung verhindert und eine Verschlechterung der Antriebseigenschaften, des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionseigenschaften verhindert.
Bevorzugt ist der Aktuator zum Regulieren der Drosselöffnung des Verbrennungsmotors vorgesehen, so daß zur Zeit des Umschaltens zwischen den Verbrennungsmodi der EGR-Mechanismus durch Öffnungssteuerung des EGR-Steuerventils betätigt wird und durch Antrieb des Aktuators, der z. B. ein Schrittmotor ist. Man erhält somit ein verbessertes EGR-Steuer/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor, das in einem Verbrennungsmotor mit verschiedenen Verbrennungsmodi eine Realisierung der EGR-Menge ermöglicht, die für den Verbrennungsmodus weder zu schwach noch zu stark ist, Fehlzündung verhindert und eine Verschlechterung der Antriebseigenschaften, des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionseigenschaften verhindert. Wenn ein existierender Aktuator genutzt werden kann, wird das System ferner strukturell einfach.
Bevorzugt betätigt das EGR-Mechanismus-Betätigungsmittel das EGR-Steuerventil und das Flußratensteuerventil, wenn bestimmt wird, daß von einem Verbrennungsmodus in einen anderen umgeschaltet werden soll.
Hierdurch können die vorstehend aufgezählten Effekte zu den Effekten hinzugefügt werden, die anhand des ersten Aspekts erläutert wurden. Im Ergebnis wird es möglich, noch effektiver eine EGR-Menge zu realisieren, die für den Verbrennungsmodus weder zu schwach noch zu stark ist, Fehlzündung zu verhindern und eine Verschlechterung der Antriebseigenschaften des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionseigenschaften zu verhindern.
Bevorzugt umfaßt der EGR-Mechanismus ferner eine Zweigleitung, die von der EGR-Leitung abzweigt, zur Verbindung mit dem Abgassystem; ein zweites EGR-Steuerventil, das in der Zweigleitung installiert ist, um eine rückzuführende Abgasmenge zu regulieren; und ein Leitungsschaltventil zum Schalten der EGR-Leitung und der Zweigleitung; wobei das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel das Leitungsschaltventil derart betätigt, daß das EGR-Steuerventil oder das zweite EGR-Steuerventil zur Betätigung gewählt wird, wenn bestimmt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf den anderen umgeschaltet werden soll.
Zur Zeit des Umschaltens zwischen den Verbrennungsmodi betätigt hierbei das vorgenannte EGR-Mechanismus-Betätigungsmittel den EGR-Mechanismus durch selektives Öffnen/Schließen des einen oder anderen des EGR-Steuerventils oder des zweiten EGR-Steuerventils. Daher wird es zusätzlich zu den Effekten, die in bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung aufgezählt wurden, möglich, die vorgenannten Probleme beim Umschalten zwischen den verschiedenen Verbrennungsmodi zu verhindern, insbesondere beim Schalten auf entweder Schichtladeverbrennung oder Vormischladeverbrennung.
Bevorzugt umfaßt der EGR-Mechanismus ferner: eine Zweigleitung, die von der EGR-Leitung abzweigt, zur Verbindung mit dem Abgassystem; ein zweites EGR-Steuerventil, das an der Zweigleitung vorgesehen ist, um die rückzuführende Abgasmenge zu regulieren; und ein zweites Flußratensteuerventil, das in der Zweigleitung installiert ist, um die Flußrate des rückzuführenden Abgases zu regulieren; wobei das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel selektiv das EGR-Steuerventil und/oder das Flußratensteuerventil und/oder das zweite EGR-Steuerventil und/oder das zweite Flußratensteuerventil betätigt, wenn bestimt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf den anderen umgeschaltet werden soll.
Hierbei wird, zur Zeit des Umschaltens zwischen den Verbrennungsmodi, der EGR-Mechanismus betätigt durch selektives Steuern der Öffnungen der Baugruppe, die das EGR-Steuerventil und das erste Flußratensteuerventil umfaßt, und/oder der Baugruppe, die das zweite EGR-Steuerventil und das zweite Flußratensteuerventil umfaßt. Im Ergebnis ist es möglich, zusätzlich zu den Effekten, die anhand des vierten Aspekts der Erfindung aufgezählt wurden, die vorgenannten Probleme auch dann zu verhindern, wenn die Durchmesser der zwei Typen von EGR-Steuerventilen sehr unterschiedlich sind.
Bevorzugt betätigt das EGR-Mechanismus-Betätigungsmittel selektiv eine Baugruppe mit dem EGR-Steuerventil und dem Flußratensteuerventil und/oder eine Baugruppe mit dem zweiten EGR-Steuerventil und dem zweiten Flußratensteuerventil, wenn bestimmt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf den anderen umgeschaltet werden soll.
Bevorzugt ist das Flußratensteuerventil an der EGR-Leitung stromab des EGR-Steuerventils in bezug auf den rückzuführenden Abgasfluß angeordnet.
Bevorzugt ist das zweite Flußratensteuerventil an der Zweigleitung stromab des zweiten EGR-Steuerventils in bezug auf den rückzuführenden Abgasfluß angeordnet.
Bevorzugt ist der Verbrennungsmotor ein kerzengezündeter Direkteinspritzmotor, der mit einer Mehrzahl der Verbrennungsmodi einschließlich Schichtladeverbrennung und Vormischladeverbrennung betreibbar ist.
Bevorzugt betätigt das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel das EGR-Steuerventil, das Flußratensteuerventil und den Aktuator, wenn bestimmt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf den anderen umgeschaltet werden soll.
Bevorzugt ist der Aktuator ein Schrittmotor, der die Öffnung des Drosselventils derart reguliert, daß eine Druckdifferenz zwischen dem Luftansaugsystem und dem Abgassystem zunimmt.
Die Erfindung wird nun in bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Gesamtansicht eines EGR-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor nach einer Ausführung;
2 ein Schema zur Funktionserläuterung des Systems von 1, unter besonderer Berücksichtigung eines EGR-Mechanismus darin;
3 ein Flußdiagramm vom Betrieb des in 1 gezeigten Systems;
4 eine Graphik von Charakteristiken eines Kennfelds in bezug auf das Flußdiagramm von 3;
5 ein Flußdiagramm der Unterroutine der EGR-Steuerung in Bezug auf das Flußdiagramm von 3;
6 ein Flußdiagramm der Unterroutine des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung in Bezug auf das Flußdiagramm von 5;
7 ein Flußdiagramm der Unterroutine des EGR-Steueraktuators für Vormisch-Ladeverbrennung in Bezug auf das Flußdiagramm von 5;
8 einen Satz von Zeitdiagrammen, die den Betrieb des Flußdiagramms von 5 zeigen;
9 einen Satz von Graphiken, die den Betrieb des Flußdiagramms von 5 zeigen;
10 eine schematische Ansicht eines EGR-Mechanismus ähnlich 2, zeigt jedoch die Struktur eines EGR-Steuer/Regelsystems für einen Verbrennungsmotor nach einer zweiten Ausführung;
11 einen Satz von Zeitdiagrammen ähnlich 8, die jedoch den Betrieb des Systems nach der zweiten Ausführung zeigen;
12 einen Satz von Graphiken ähnlich 9, die jedoch den Betrieb des Systems nach der zweiten Ausführung zeigen;
13 ein Flußdiagramm ähnlich 6, das jedoch den Betrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung des Systems nach der zweiten Ausführung zeigt;
14 ein Flußdiagramm ähnlich 7, das jedoch den Betrieb des EGR-Steueraktuators für Vormischladeverbrennung des Systems der zweiten Ausführung zeigt;
15 ein Flußdiagramm ähnlich 6, das jedoch den Betrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung des Systems nach einer dritten Ausführung zeigt;
16 ein Flußdiagramm ähnlich 7, das jedoch den Betrieb des EGR-Steueraktuators für Vormisch-Ladeverbrennung des Systems der dritten Ausführung zeigt;
17 eine schematische Ansicht eines EGR-Mechanismus ähnlich 2, die jedoch die Struktur eines EGR-Steuersystems für eine Brennkraftmaschine nach einer vierten Ausführung zeigt;
18 ein Flußdiagramm ähnlich 15, das jedoch den Betrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung des Systems nach der vierten Ausführung zeigt;
19 ein Flußdiagramm ähnlich 16, das jedoch den Betrieb des EGR-Steueraktuators für Vormischladeverbrennung des Systems der vierten Ausführung zeigt;
20 einen Satz von Zeitdiagrammen ähnlich 8, die jedoch den Betrieb des Systems nach der vierten Ausführung zeigen;
21 eine schematische Ansicht eines EGR-Mechanismus ähnlich 2, die jedoch die Struktur eines EGR-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor nach einer fünften Ausführung zeigt;
22 ein Flußdiagramm ähnlich 18, das jedoch den Betrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung des Systems nach der fünften Ausführung zeigt;
23 ein Flußdiagramm ähnlich 19, das jedoch den Betrieb des EGR-Steueraktuators für Vormischladeverbrennung des Systems nach der fünften Ausführung zeigt;
24 einen Satz von Zeitdiagrammen ähnlich 20, der jedoch den Betrieb des Systems nach der fünften Ausführung zeigt;
25 eine Graphik, die in ähnlicher Weise den Betrieb des Systems nach der fünften Ausführung zeigt;
26 eine Graphik, die ähnlicher Weise den Betribe des Systems nach der fünften Ausführung zeigt;
27 eine Graphik, die die Verbrennungsfluktuation relativ zur EGR-Menge in zwei Verbrennungsmodi, einschließlich Schichtladeverbrennung und Vormischladeverbrennung, zeigt;
28 einen Satz von Graphiken, die die Druckdifferenz zwischen dem Ansaugluftdruck und dem Abgasdruck und die erforderliche EGR-Menge in bezug auf die Verbrennungsmodi zeigt; und
29 einen Satz von Zeitdiagrammen, die den Betrieb eines herkömmlichen Systems für einen Motor mit zwei Verbrennungsmodi zeigt.
Ein EGR-Steuer/Regelsystem für eine Brennkraftmaschine nach einer Ausführung der Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 ist eine schematische Gesamtansicht eines EGR-Steuer/Regelsystems für einen Verbrennungsmotor nach dieser Ausführung.
In den Zeichnungen ist ein Reihen-Vierzylinder-Verbrennungsmotor (nachfolgend lediglich ”Verbrennungsmotor” genannt) allgemein mit 10 bezeichnet. Luft, die in ein Luftansaugrohr (Luftansaugsystem) 12 durch einen an dessen fernen Ende angebrachten Luftfilter 14 angesaugt wird, wird ersten bis vierten Zylindern 22 durch einen Druckausgleichsbehälter 16, einen Einlaßkrümmer 20 und zwei Einlaßventile (nicht gezeigt) zugeführt, wobei deren Strömung durch ein Drosselventil 18 eingestellt wird. Hier ist nur einer der vier Zylinder dargestellt.
Jeder Zylinder enthält einen darin beweglichen Kolben 24. Der Kopf des Kolbens 24 besitzt einen konkaven Abschnitt, und zwischen dem Kolbenkopf und der Innenwand eines Zylinderkopfs 26 ist eine Brennkammer 28 ausgebildet. Eine Kraftstoffeinspritzdüse (hier in Form eines Nadelventils) 30 ist so angebracht, daß sie zum Mittelbereich der Brennkammer 28 weist. Der Verbrennungsmotor 10 dieser Ausführung ist somit ein kerzengezündeter Direkteinspritzmotor, bei dem Benzin direkt in die Brennkammern eingespritzt wird.
Jede Einspritzdüse 30 ist mit einem Kraftstoffzufuhrrohr 34 verbunden. Kraftstoff (Benzin) aus einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) wird durch eine Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) unter Druck gesetzt und der Einspritzdüse 30 durch das Kraftstoffzufuhrrohr 34 zugeführt. Wenn die Einspritzdüse 30 geöffnet wird, wird der Kraftstoff direkt in die Brennkammer 28 eingespritzt.
An den Brennkammern 28 der Zylinder sind Zündkerzen 36 angebracht. Die Zündkerzen 36 werden von einer Zündspulen (nicht gezeigt) enthaltenden Vorrichtung mit elektrischer Energie zur Funkenentladung versorgt, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das aus dem eingespritzten Kraftstoff unter Ansaugluft gebildet ist, mit einer vorbestimmten Zündzeit in der Folge erster, dritter, vierter und zweiter Zylinder zu zünden. Das gezündete Luft-Kraftstoff-Gemisch explodiert und treibt den zugeordneten Kolben 24 nach unten.
Das durch die Verbrennung erzeugte Abgas wird durch zwei Auslaßventile (nicht gezeigt) in einen Abgaskrümmer (Abgassystem) 40 abgegeben, und dann durch ein Abgasrohr 42 zu einem Katalysator 44 zur Entfernung von NOx-Komponenten sowie einem Dreiwegekatalysator 46 geleitet, wonach das gereinigte Abgas nach außerhalb des Verbrennungsmotors 10 abgegeben wird.
Stromab des Abgaskrümmers 40 ist das Abgasrohr 42 mit dem Luftansaugrohr 12 (genauer gesagt, dem Einlaßkrümmer 20) durch eine EGR-Leitung 50 verbunden, um einen Teil des Abgases in das Luftansaugsystem zurückzuführen. Insbesondere ist ein Ende der EGR-Leitung 50 mit dem Abgasrohr 42 stromab des Abgaskrümmers 40 und stromauf der Katalysatoren 44 und 46 verbunden, und ihr anderes Ende ist mit dem Luftansaugrohr 12 stromab des Drosselventils 18 verbunden. Die EGR-Leitung 50 ist mit einem EGR-Steuerventil 52 ausgestattet, um die EGR-Leitung 50 zu öffnen und zu schließen und die rückzuführende Abgasmenge zu regulieren, d. h. die EGR-Menge (Strömungsrate), wobei diese Elemente den oben erwähnten EGR-Mechanismus bilden.
Das EGR-Steuerventil 52 umfaßt ein elektomagnetisches Solenoidventil, dessen Solenoid (nicht gezeigt) durch ein Tastverhältnis (in PWM-Steuerung) angetrieben wird, um den Hubbetrag des EGR-Ventils 52, d. h. die Ventilöffnung (die Ventilöffnungsfläche) stufenweise oder stufenlos zu ändern.
2 ist eine schematische Ansicht, die die Funktion des Systems von 1 zeigt, unter besonderer Berücksichtigung des EGR-Mechanismus. Wie dargestellt, ist ein Flußratensteuerventil 54 in der EGR-Leitung 50 stromab (im EGR-Gasstrom) des EGR-Steuerventils 52 vorgesehen, um die Strömungrate des rückzuführenden Abgases zu regulieren. Das Flußratensteuerventil 54 ist ebenfalls ein elektromagnetisches Solenoidventil, dessen Solenoid mit einem Tastverhältnis angetrieben wird, um den Ventilhubbetrag stufenlos zu ändern. Die Reaktion des Flußratensteuerventils 54 ist schneller bzw. stärker als die des EGR-Steuerventils 52. Insbesondere ist die Charakteristik des Flußratensteuerventils 54 so ausgebildet, daß die Ventilöffnungsänderung pro Zeiteinheit groß ist.
Zurück zu 1. Das Drosselventil 18 ist mit einem Schrittmotor (Aktuator) 56 verbunden und wird davon angetrieben. Ein Drosselstellungssensor 58 ist mit dem Schrittmotor 56 verbunden und erzeugt ein Signal in Antwort auf die Drehung des Schrittmotors und gibt ein Signal aus, daß die Drosselöffnung θTH repräsentiert.
Die Kolben 24 sind mit einer Kurbelwelle 60 verbunden, und ein Kurbelwinkelsensor 62 ist nahe der Kurbelwelle 60 installiert. Der Kurbelwinkelsensor 62 umfaßt einen Impulsgeber 62a, der an der Kurbelwelle 60 angebracht ist, sowie einen magnetischen Aufnehmer 62b, der gegenüber dem Impulsgeber 62a angeordnet ist. Der Kurbelwinkelsensor 62 gibt bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel eines bestimmten Zylinders, d. h. einmal pro 720 Grad Kurbelwinkel, ein CYL-Signal zur Zylinderunterscheidung aus, gibt OT-Signale an den oberen Todpunkten (OTs, 180 Grad Kurbelwinkel) der jeweiligen Zylinder aus, und gibt ein CRK-Signal einmal pro 30 Grad Unterteilung zwischen den OT-Signalen aus.
Ein Krümmerabsolutdrucksensor (MAP) 66 ist an dem Luftansaugrohr 12 stromab des Drosselventils 18 installiert. Der Krümmerabsolutdrucksensor 66 erhält den Ansaugluftdruck stromab des Drosselventils 18 durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung und gibt ein Signal aus, das den Krümmerabsolutdruck PBA repräsentiert. Ein Ansauglufttemperatursensor 68 ist in dem Luftansaugrohr 12 stromauf des Drosselventils 18 installiert und gibt ein Signal aus, daß die Temperatur TA der Ansaugluft repräsentiert.
Ein Kühlmitteltemperatursensor 70 ist nahe dem Zylinder 22 installiert und gibt ein Signal aus, das die Motorkühlmitteltemperatur TW repräsentiert. Ein O₂-Sensor (Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor) 72 ist in dem Abgasrohr 42 stromauf der Katalysatoren 44 und 46 installiert und gibt ein Signal aus, das proportional zur Sauerstoffkonzentration des Abgases ist. Ein Abgastemperatursensor 74 ist in dem Abgasrohr 42 stromab der Katalysatoren 44 und 46 installiert und gibt ein Signal aus, das proportional zur Abgastemperatur TEX ist.
Ein Atmosphärendrucksensor 76 ist an einer geeigneten Stelle in dem Verbrennungsmotor 10 installiert und gibt ein Signal aus, das proportional zum Atmosphärendruck PA an der Stelle ist, an der sich der Verbrennungsmotor 10 befindet. Ein Hubsensor 78 ist nahe dem EGR-Steuerventil 52 installiert und gibt ein Signal aus, das proportional zum Hubbetrag (Verlagerungsbetrag) LACT des EGR-Steuerventils 52 und somit proportional zur EGR-Menge ist.
Ein Gaspedal-Stellungssensor 80 ist nahe dem Gaspedal (nicht gezeigt) installiert und gibt ein Signal aus, das die Stellung oder den Öffnungsgrad des vom Fahrzeugfahrer bedienten Gaspedals θAP repräsentiert.
Die Ausgaben dieser Sensoren werden einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 82 zugeführt. Die ECU 82 umfaßt einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und anderen Komponenten. Auf der Basis der von den Sensoren ausgegebenen Werten führt die ECU 82 eine Kraftstoffeinspritzsteuerung/Regelung, eine EGR-Steuerung/Regelung u. dgl. aus, wie im folgenden beschrieben. Die ECU 82 ist mit einem Zähler (nicht gezeigt) ausgestattet, um die Motordrehzahl NE durch Zählen der von Kurbelwinkelsensor 62 ausgegebenen CRK-Signale zu erfassen.
Nun wird der Betrieb des EGR-Steuer/Regelsystems für eine Brennkraftmaschine nach dieser Ausführung erläutert.
Die Gesamtsteuerung dieses Verbrennungsmotors, einschließlich der EGR-Steuerung/Regelung wird nun anhand von 3 erläutert.
Zuerst werden in Schritt S10 die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 10 erfaßt. Diese erfassen beispielsweise die Motordrehzahl NE, den Krümmerabsolutdruck PBA (Motorlast), die aktuelle EGR-Menge (als Ventilhubbetrag) LACT, u. dgl. Diese Schritte umfassen das Lesen der Sensorausgaben, die diese Betriebsparameter indizieren.
Dann wird in S12 der Verbrennungsmodus aus den erfaßten Betriebsparametern erfaßt. Da der Verbrennungsmotor 10 ein kerzengezündeter Direkteinspritzmotor ist, umfaßt dies die Bestimmung aus den erfaßten Betriebsparametern, ob der Verbrennungsmodus ein Schichtladeverbrennungsmodus oder ein Vormisch-Ladeverbrennungsmodus sein sollte.
Insbesondere wird der Verbrennungsmotor bestimmt durch Abfrage eines Kennfelds (dessen Charakteristiken in 4 gezeigt sind) unter Verwendung der erfaßten Motordrehzahl NE und dem Krümmerabsolutdruck PBA (Motorlast) als Adreßdaten. Wenn bestimmt wird, daß der Verbrennungsmodus die Schichtladeverbrennung sein sollte, wird das Bit eines Flag F.DISC auf 1 gesetzt. Wenn bestimmt wird, daß der Verbrennungsmodus der Vormisch-Ladeverbrennung sein sollte, wird dieses Bit auf 0 rückgesetzt. Somit bestimmt dieser Schritt einen einer Mehrzahl der Verbrennungsmodi auf der Basis der erfaßten Betriebszustände (Motordrehzahl NE und Krümmerabsolutdruck PBA als Indiz für die Motorlast) des Verbrennungsmotors 10.
Dann wird in S14 die Steuerung der Drosselöffnung durchgeführt.
Hier wird die Steuerung des dargestellten kerzengezündeten Direkteinspritzmotors 10 erläutert.
Zuerst wird aus der erfaßten Motordrehzahl NE und der Gaspedalstellung θAP ein Soll-Drehmoment PME bestimmt oder berechnet. Dann wird ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD aus dem berechneten gewünschten Drehmoment PME und der erfaßten Motordrehzahl NE bestimmt oder berechnet. Insbesondere wird das gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD derart bestimmt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis direkt benachbart der Zündkerze 36 zwischen 12,0:1 und 15,0:1 fällt, unabhängig von der Motorlast, während der Rest des Verbrennungsprozesses so weitergeht, daß, während Hochlast- und Hochdrehzahlbetrieb des Verbrennungsmotors das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zwischen 12,0:1 und 22,0:1 fällt, und, bei Niederlastbetrieb und Nieder- bis Mitteldrehzahlbetrieb auf einen höheren Wert als diesen, nämlich bis zu 60,0:1.
Während Vormischladeverbrennung wird die Kraftstoffeinspritzzeit so gesetzt, daß sie innerhalb des Ansaugtakts liegt, um Benzin bei einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung innerhalb des Takts einzuspritzen (zuzuführen). Während der Schichtladeverbrennung wird die Kraftstoffeinspritzzeit in den Kompressionstakt hineingelegt, um das Benzin bei einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung innerhalb des Takts einzuspritzen.
Parallel hierzu wird eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge TI aus der erfaßten Motordrehzahl NE und den Krümmerabsolutdruck PBA bestimmt oder berechnet. Dann wird eine Ausgabe-Kraftstoffeinspritzmenge TOUT bestimmt oder berechnet, wie nachfolgend gezeigt. (Alle Kraftstoffeinspritzmengen werden als Ventilöffnungszeitdauern der Einspritzdüsen 30) berechnet. TOUT = TI × KCMDM × KEGR × KO₂ × KT + TT
In der obigen Gleichung ist KCMDM ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient, berechnet durch Korrektur des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD auf Ladeeffizienz. (Sowohl der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient KCMDM als auch das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD werden hier als äquivalente Verhältnisse berechnet) KEGR ist ein Korrekturkoeffizient auf EGR und wird auf der Basis der Soll-EGR-Menge berechnet, wie später erläutert. KO₂ ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient auf der Basis der Ausgabe des O₂-Sensors 72. KT ist das Multipliktionsprodukt restlicher Korrekturgrößen und TT ist die additive Summe der restlichen Korrekturgrößen.
In S14 wird ein Sollwert der Drosselöffnung θTH auf der Basis der Motordrehzahl NE, des Krümmerabsolutdrucks PBA (Motorlast) und des Verbrennungsmodus bestimmt oder berechnet. Ferner wird die dem Schrittmotor 56 zuzuführende Stellgröße auf der Basis der berechneten Solldrosselöffnung bestimmt oder berechnet, und das Ergebnis wird dann durch einen Treiber (nicht gezeigt) ausgegeben. (Im Schichtlade-Verbrennungsbereich wird das Drosselventil 18 auf die vollständig offene Stellung oder auf eine Öffnung oder Stellung gesteuert, die groß genug ist, um den Krümmerdruck nahe dem Atmosphärendruck zu halten.
Dann wird in S16 die Kraftstoffeinspritzmenge (Ausgabe-Kraftstoffeinspritzmenge TOUT) in der oben beschriebenen Weise bestimmt oder berechnet und wird bei der vorbestimmten Kurbelwinkelstellung in Abhängigkeit von dem ermittelten Verbrennungsmodus während des Ansaugtakts oder des Kompressionstakts ausgegeben, um hierdurch die Kraftstoffeinspritzmenge und deren Zeitgebung zu steuern.
Dann erfolgt in S18 die Steuerung des Zündzeitpunkts. Ein Basiszündzeitpunkt wird aus der Motordrehzahl NE und dem Krümmerabsolutdurck PBA (Motorlast) bestimmt oder berechnet, ein Ausgabe-Zündzeitpunkt wird durch Korrektur des Grund-Zündzeitpunkts nach der Motorkühlmitteltemperatur oder dgl. berechnet oder bestimmt, und der Ausgabe-Zündzeitpunkt wird bei der ermittelten Kurbelwinkelstellung nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls nach der Kraftstoffeinspritzung ausgegeben.
Dann erfolgt in S20 die EGR-Steuerung. Insbesondere erfolgt die Steuerung des EGR-Ventils 52 des EGR-Mechanismus auf der Basis der erfaßten Betriebszustände des Motors, wobei insbesondere das EGR-Steuerventil 52 und das Flußratensteuerventil 54 betätigt werden, wenn bestimmt wird, daß ein Verbrennungsmodus in einen anderen einer Mehrzahl der Verbrennungsmodi umgeschaltet werden soll.
5 ist ein Unterroutinen-Flußdiagramm dieser EGR-Steuerung.
In S100 wird bestimmt, ob das Bit des Flag F.DISK auf 1 gesetzt ist. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S102 weiter, in dem die erfaßte Motordrehzahl NE, der erfaßte Krümmerabsolutdruck PBA und der ermittelte Verbrennungsmodus benutzt werden, um eine Soll-EGR-Menge (oder Rate) als Hub des EGR-Steuerventils 52 für die Schichtladeverbrennung zu bestimmen oder zu berechnen.
Dann werden in S104 die EGR-Stellgrößen (Steuer- bzw. Regelparameter) für die Schichtladeverbrennung bestimmt. Insbesondere werden die den Solenoiden des EGR-Steuerventils 52 und des Flußratensteuerventils 54 zuzuführenden Stromstärken bestimmt oder berechnet. Dann wird in Schritt S106 der EGR-Steueraktuator für Schichtladeverbrennung, d. h. das EGR-Steuerventil 52 und das Flußratensteuerventil 54, betätigt.
Die Unterroutine für diese Vorgänge ist in 6 gezeigt.
Zuerst wird in S200 das EGR-Steuerventil 52 in der Öffnungsrichtung angetrieben. Dann wird in S202 das Flußratensteuerventil 54 ebenfalls in Öffnungsrichtung angetrieben.
Wenn in S100 des Flußdiagramms von 5 das Ergebnis NEIN ist, geht das Programm zu S108 weiter, in dem die erfaßte Motordrehzahl NE, der erfaßte Krümmerabsolutdruck PBA und der ermittelte Verbrennungsmodus benutzt werden, um die Soll-EGR-Menge als Hub des EGR-Steuerventils 52 für die Vormisch-Ladeverbrennung zu bestimmen oder zu berechnen.
Dann werden in S110 die EGR-Stellgrößen (Steuer- bzw. Regelparameter) für die Vormischladeverbrennung bestimmt. Insbesondere werden, ähnlich wie im Falle der Schichtladeverbrennung, die den Solenoiden des EGR-Steuerventils 52 und des Flußratensteuerventils 54 zuzuführenden Stromstärken bestimmt oder berechnet, wonach in S112 der EGR-Steueraktuator für Vormischladeverbrennung (das EGR-Steuerventil 52 und das Flußratensteuerventil 54) betätigt werden.
Die Unterroutine zur Durchführung dieser Vorgänge ist in 7 gezeigt. Zuerst wird in S300 das EGR-Steuerventil 52 in der Schließrichtung angetrieben. Dann wird in S302 das Flußratensteuerventil 54 ebenfalls in der Schließrichtung angetrieben.
Das Vorstehende wird nun anhand von 8 erläutert.
Da in dem Schichtlade-Verbrennungsbereich, wie in 8A gezeigt, die EGR-Grenze hoch ist, ist die Ausführung so konfiguriert, daß sowohl das EGR-Steuerventil 52 als auch das Flußratensteuerventil 54 in der Öffnungsrichtung angetrieben werden, wie in 8B gezeigt. Hierdurch wird es möglich, die Verbrennungsfluktuationen zu unterdrücken, wie in 8C gezeigt, und die EGR-Menge zu erhöhen, und ferner kann, wie in 8D gezeigt, das NOx und die unverbrannten HCs im Abgas reduziert werden, um hierdurch die Abgaseigenschaften zu verbessern.
Nun wird angenommen, daß eine zunehmende Motorlast bewirkt, daß der Verbrennungsmodus von der Schichtladeverbrennung auf Vormischladeverbrennung umgeschaltet wird, in der die EGR-Grenze relativ niedrig ist. In diesem Fall ist das Ergebnis in S100 des Flußdiagramms von 5 NEIN, und das Programm geht zu S108 usf. weiter, um das EGR-Steuerventil 52 und das Flußratensteuerventil 54 in der Schließrichtung anzutreiben.
Die Reaktion des Flußratensteuerventils 54 ist stärker als jene des EGR-Ventils 52, d. h. beim Flußratensteuerventil 54 ist die Ventilöffnungsänderung pro Zeiteinheit größer. Daher wird das Flußratensteuerventil 54 in einer relativ kurzen Zeitdauer vollständig geschlossen. Nachdem das Flußratensteuerventil 54 für eine vorbestimmte Zeitdauer geschlossen gehalten wurde, wird es, in Vorbereitung zum Umschalten auf Schichtladeverbrennung, wieder in der Öffnungsrichtung angetrieben.
Dies wird anhand von 9 erläutert.
Wenn man die gemeinsame Öffnung (Öffnungsfläche) des EGR-Steuerventils 52 und des Flußratensteuerventils 54 so definiert, wie in 9A gezeigt, und die Öffnung (Öffnungsfläche) des Flußratensteuerventils 54 so, wie in 9B gezeigt, wird es durch Betätigung des Flußratensteuerventils 54 gemäß der unterbrochenen Linie in 9B möglich, die Soll-EGR-Menge zu erhalten, wie in 9C gezeigt.
Wie im Vorstehenden erläutert, kann das System dieser Ausführung verhindern, daß die EGR-Menge zu stark wird (was anderenfalls wegen der Reaktionsverzögerung des EGR-Steuerventils 52 der Fall wäre), unter Verwendung des schnell ansprechenden Flußratensteuerventils 54, wenn der Verbrennungsmodus vom Schichtlade-Verbrennungsbereich, in dem eine große EGR-Menge erforderlich ist, in den Vormisch-Ladeverbrennungsbereich, in dem eine relativ geringere EGR-Menge erforderlich ist, umgeschaltet wird.
Im Ergebnis kann, wie in 8C und 8D gezeigt, die Abgabe unverbrannter HCs (die anderenfalls durch Fehlzündungen erzeugt würden) effektiv verhindert werden, weil das Fehlen der Verbrennungsfluktuation sicherstellt, daß keine Fehlzündung auftritt. Ferner ermöglicht die Verwendung des Flußratensteuerventils 54 zusätzlich zum EGR-Steuerventil 52 den Erhalt einer erhöhten EGR-Menge, das rückgeführte Gas nach Bedarf bis zur EGR-Grenze im Schichtlade-Verbrennungsbereich zugeführt werden kann.
Da die Idee dieser Erfindung in einem Arbeitsprinzip auf der Basis der mechanischen Konfiguration des EGR-Mechanismus liegt und nicht in der EGR-Steuerung per se, ist in 8 und in einigen anderen Figuren die Darstellung der Soll-EGR-Menge und dgl. vereinfacht.
10 zeigt schematisch einen EGR-Mechanismus ähnlich 2, zeigt jedoch die Struktur eines EGR-Steuersystems für eine Brenkraftmaschine nach einer zweiten Ausführung. In dem System nach der zweiten Ausführung wird das Drosselventil 18 durch den Schrittmotor 56 gesteuert.
Im Falle eines normalen Verbrennungsmotors, bei dem Benzin vor dem Einlaßventil oder den Einlaßventilen eingespritzt wird, ist die erforderliche EGR-Menge normalerweise so festgelegt, daß man für die jeweilige Motordrehzahl NE und den Krümmerabsolutdruck PBA eine optimale Motorleistung erhält. Der Durchmesser (oder die Kapazität) des EGR-Steuerventils ist so ausgelegt, daß er für die höchstmögliche EGR-Menge geeignet ist, und dessen Hubbetrag wird reguliert, wenn die EGR-Menge kleiner als der Maximalwert ist.
Wie zuvor gesagt, erfordert jedoch der Schichtlade-Verbrennungsbereich eine große EGR-Menge, und die Druckdifferenz zwischen dem Ansaugluftdruck und dem Abgas fällt in diesem Bereich scharf ab, da der Verbrennungsmotor mit weit offener Drossel läuft. Dies führt zu den zuvor diskutierten Problemen.
Im Hinblick hierauf wird im System der zweiten Ausführung der Schrittmotor 56 zum Antrieb des Drosselventils 18 in der Schließrichtung innerhalb eines Krümmerdruckbereichs (in 11A mit ”PB1” bezeichnet) gesteuert, in dem der Nettokraftstoffverbrauch ein wenig reduziert ist, um hierdurch die Druckdifferenz zwischen dem Ansaugluftdruck und dem Abgas derart anzuheben, daß die EGR-Menge zunimmt. Hierdurch kann, wie in den 11B und 11C gezeigt, der Hubbetrag des EGR-Steuerventils 52 reduziert werden, im Vergleich zu dem Fall, daß die vorstehende Steuerung nicht durchgeführt wird (in 11B mit ”A” bezeichnet) und zwar auf den in der Figur mit ”B” bezeichneten Wert. Hierdurch lassen sich die vorstehenden Probleme überwinden, und das EGR-Steuerventil 52 kann proportional kompakter ausgeführt werden, indem die Krümmerdrucksteuerung innerhalb des Bereichs B des maximalen Ventilhubbetrags durchgeführt wird.
Das Vorstehende wird weiter anhand von 12 erläutert.
Wie in 12A gezeigt, ändert sich die Flußrate des EGR-Steuerventils 52 proportional zur Ventilöffnungsfläche bei konstantem Druck. Wie in 12B gezeigt, ändert sich jedoch dessen Flußrate proportional zur Quadratwurzel des Drucks bei konstanter Ventilöffnung. Daher kann, wie in 11C gezeigt, die erforderliche Soll-EGR-Menge ohne Ansprechverzögerung erhalten werden, indem die Ventilöffnungssteuerung im Niederflußratenbereich durchgeführt wird und die Drosselöffnung benutzt wird, um eine Krümmerdrucksteuerung zu bewirken, nachdem die Ventilöffnung im wesentlichen vollständig geöffnet wurde.
Auf dieser Grundlage wird nun der Betrieb des Systems der zweiten Ausführung anhand der Flußdiagramme von 13 und 14 erläutert.
13 zeigt ein Unterroutinen-Flußdiagramm, ähnlich von 6 der ersten Ausführung, und zeigt den Betrieb zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung. 14 ist ein Unterroutinen-Flußdiagramm ähnlich 7 der ersten Ausführung und zeigt den Vorgang zum Betrieb des EGR-Steueraktuators für Vormisch-Ladeverbrennung.
Der Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung beginnt mit S400, in dem das EGR-Steuerventil 52 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, und geht dann zu S402 weiter, in dem ein Korrekturwert zum Schließen des Drosselventils 18 bestimmt oder berechnet wird.
Der Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Vormischladeverbrennung, wie er im Flußdiagramm von 14 gezeigt ist, startet mit S500, in dem das EGR-Steuerventil 52 in der Schließrichtung angetrieben wird, und geht dann zu S502 weiter, in dem ein Korrekturwert zum Öffnen des Drosselventils 18 bestimmt oder berechnet wird.
Der Korrekturwert, der in S402 des Flußdiagramms von 13 oder S502 des Flußdiagramms von 14 berechnet ist, wird benutzt, um die Solldrosselöffnung im Prozeß von S14 des Flußdiagramms von 3 zu korrigieren, das anhand der ersten Ausführung erläutert wurde.
Mit der vorstehenden Konfiguration kann das System der zweiten Ausführung verhindern, daß eine Verbrennungsfluktuation und Fehlzündung auftritt, und zwar ohne Ansprechverzögerung, wenn der Verbrennungsmodus von der Schichtladeverbrennung, in der eine größere EGR-Menge erforderlich ist, auf Vormischladeverbrennung, in der eine geringere EGR-Menge erforderlich ist, geschaltet wird, wodurch sich verhindern läßt, daß unverbrannte HCs (die anderenfalls durch Fehlzündung erzeugt würden) abgegeben werden. Wenn ein vorhandener Schrittmotor (Aktuator) genutzt werden kann, macht dies die Systemkonfiguration einfacher. Ferner kann das System das EGR-Steuerventil 52 kompakt machen.
15 und 16 zeigen den Betrieb eines EGR-Steuersystems einer Brennkraftmaschine nach einer dritten Ausführung, worin 15 ein Unterroutinen-Flußdiagramm ist ähnlich 13 der zweiten Ausführung, und zeigt den Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators der Schichtladeverbrennung, und 16 ist ein Unterroutinen-Flußdiagramm ähnlich 14 der zweiten Ausführung und zeigt den Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Vormischladeverbrennung.
Im Flußdiagramm von 15 startet der Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung mit S600, in dem das EGR-Steuerventil 52 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, geht zu S602 weiter, in dem ein Korrekturwert zum Schließen des Drosselventils 18 bestimmt oder berechnet wird, und geht zu S604 weiter, in dem das Flußratensteuerventil 54 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird.
Im Flußdiagramm von 16 startet der Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Vormischverbrennung mit S700, in dem das EGR-Steuerventil 52 in der Schließrichtung angetrieben wird, geht zu S702 weiter, in dem ein Korrekturwert zum Öffnen des Drosselventils 18 bestimmt oder berechnet wird, und geht zu S704 weiter, in dem das Flußratensteuerventil 54 in der Schließrichtung angetrieben wird.
Die dritte Ausführung führt zu einem Zusammenschluß der ersten und zweiten Ausführung, insbesondere, indem die Steuerung des Flußratensteuerventils der ersten Ausführung zur Drosselöffnungssteuerung der zweiten Ausführung hinzukommt.
Mit dieser Konfiguration kann das System der dritten Ausführung noch effektiver verhindern, daß es zu einer Ansprechverzögerung kommt, so daß das Auftreten von Verbrennungsfluktuation und Fehlzündung noch effektiver verhindert werden kann, wenn der Verbrennungsmodus von Schichtladeverbrennung, in dem eine große EGR-Menge erforderlich ist, auf Vormisch-Ladeverbrennung, in dem eine geringere EGR-Menge erforderlich ist, umgeschaltet wird.
17 zeigt ein Schema eines EGR-Mechanismus ähnlich 2, zeigt jedoch die Struktur eines EGR-Steuersystems für eine Brennkraftmaschine nach einer vierten Ausführung.
Wie dargestellt, ist in dem System nach der vierten Ausführung eine Zweigleitung 88 vorgesehen, die von der EGR-Leitung 50 abzweigt zum Anschluß an den Abgaskrümmer 40, genauer gesagt, zur Verbindung mit einem Verzweigungspunkt der EGR-Leitung 50, der sich stromab (im EGR-Gasfluß) des EGR-Steuerventils 52 befindet. Ein zweites EGR-Steuerventil 90 ist in der Zweigleitung 50 installiert, und ein Leitungsschaltventil 92 ist an dem Verzweigungspunkt vorgesehen, d. h. an einem Punkt stromab des EGR-Steuerventils 50 und des zweiten EGR-Steuerventils 90, um die rückzuführende Abgasmenge zu regulieren. Anders gesagt, es sind mehrere EGR-Steuerventile, nämlich zwei EGR-Steuerventile 52 und 90, parallel zueinander angeordnet, von denen durch Betätigung des Leitungsschaltventils 92 eines zum Betrieb gewählt wird.
Die Systeme der ersten bis dritten Ausführungen können zuverlässig verhindern, daß die EGR-Menge zu groß wird, wenn der Verbrennungsmodus von der Schichtladeverbrennung auf die Vormischladeverbrennung umgeschaltet wird. Jedoch verhindern sie nicht immer wirkungsvoll die Verschlechterung der Abgaszusammensetzung und des Kraftstoffverbrauchs aufgrund der EGR-Fehlmenge durch die Ansprechverzögerung des EGR-Steuerventils beim Umschalten vom Vormisch-Ladeverbrennungsbereich zum Schichtlade-Verbrennungsbereich.
In dem System der vierten Ausführung wird daher der Durchmesser (oder die Kapazität) des EGR-Steuerventils 52 groß genug ausgeführt, um die Zufuhr der maximalen EGR-Menge sicherzustellen, die in dem Schichtlade-Verbrennungsbereich erforderlich ist, und der Durchmesser (oder die Kapazität) des zweiten EGR-Steuerventils 90 wird groß genug ausgeführt, um die Zufuhr der maximalen EGR-Menge sicherzustellen, die möglicherweise im Vormischladungs-Verbrennungsbereich erforderlich ist.
Anders gesagt, der Durchmesser des zweiten EGR-Steuerventils 90 ist so ausgelegt, daß er kleiner ist als der Durchmesser des EGR-Steuerventils 52, was bedeutet, daß die Reaktion des zweiten EGR-Steuerventils 90 stärker ist als die des EGR-Steuerventils 52. Im Hinblick auf die Differenz des Ventildurchmessers ist ferner die Zweigleitung 88 so ausgeführt, daß sie einen kleineren Durchmesser hat als die EGR-Leitung 50. Die zwei Typen von EGR-Steuerventilen 52 und 90 sind somit parallel zueinander angeordnet, und das Leitungsschaltventil 92 wird so betrieben, daß in Antwort auf den ermittelten Verbrennungsmodus (Verbrennungsbereich) eines gewählt wird, um EGR-Gas in das Luftansaugsystem entweder durch die EGR-Leitung 50 oder die Zweigleitung 88 rückzuführen. Das Schaltventil 92 ist hier so gewählt, daß es eine starke Reaktion hat.
Die 18 und 19 zeigen den Betrieb des Systems nach der vierten Ausführung, worin 18 ein Unterroutinen-Flußdiagramm ist, ähnlich 13 der zweiten Ausführung, und zeigt den Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung, und 16 ist ein Unterroutinen-Flußdiagramm ähnlich 14 der zweiten Ausführung und zeigt den Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Vormisch-Ladeverbrennung.
Die Flußdiagramme der 18 und 19 werden nun anhand des Zeitdiagramms von 20 erläutert.
Der Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators zur Schichtladeverbrennung beginnt mit S800, in dem das relativ kapazitätsstarke EGR-Steuerventil 52 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, geht zu S802 weiter, in dem das Leitungsschaltventil 52 zur Seite des kapazitätsstarken EGR-Ventils 52 angetrieben wird, d. h. um die EGR-Leitung 50 zu öffnen, und geht zu S804 weiter, in dem das relativ kapazitätsschwache zweite EGR-Steuerventil 90 in der Schließrichtung angetrieben wird (wie in den 20A und 20B gezeigt).
Der Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Vormisch-Ladeverbrennung gemäß dem Flußdiagramm von 19 beginnt mit S900, in dem das zweite EGR-Steuerventil 90 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, geht zu S902 weiter, in dem das Leitungsschaltventil 92 zur Seite des relativ kapazitätsschwachen EGR-Steuerventils 90 angetrieben wird, d. h. zum Öffnen der Zweigleitung 88, und geht zu S904 weiter, in dem das EGR-Steuerventil 52 in der Schließrichtung angetrieben wird (wie in den 20A und 20B gezeigt).
Da im System der vierten Ausführung das stark bzw. schnell ansprechende Leitungsschaltventil 92 die EGR-Leitung 50 schließt, wenn der Verbrennungsmodus von Schichtladeverbrennung auf Vormischladeverbrennung umgeschaltet wird, kommt es zu keiner Ansprechverzögerung. Im Ergebnis kann, wie in den 20C und 20D gezeigt, das System Verbrennungsfluktuation unterdrücken und kann die Emissionseigenschaften verbessern.
Wenn ferner der Verbrennungsmodus von Vormischladeverbrennung auf Schichtladeverbrennung umgeschaltet wird, wird das stark bzw. schnell ansprechende zweite EGR-Steuerventil 90 vollständig geöffnet, wenn der Antrieb des großen und langsam ansprechenden EGR-Steuerventils 52 in der Öffnungsrichtung beginnt. Anders gesagt, das Leitungsschaltventil 92 wird derart gesteuert, daß sowohl das EGR-Steuerventil 52 als auch das zweite EGR-Steuerventil 90 arbeiten, bis die Flußrate des EGR-Steuerventils 52 die Flußrate des zweiten EGR-Steuerventils 90 überschreitet. Hierdurch kann die Reaktion während des Übergangs zum Schichtlade-Verbrennungsbereich verbessert werden, um hierdurch die Emissionseigenschaften und den Kraftstoffverbrauch zu diesem Zeitpunkt zu verbessern.
Aufgrund der oben erwähnten Konfiguration kann man mit dem System der vierten Ausführung die gleichen Effekte erreichen, wie sie zuvor anhand der vorigen Ausführung erläutert wurden, und das System kann zusätzlich Verbesserungen bei den Emissionseigenschaften und dem Kraftstoffverbrauch während des Übergangs von Vormischladeverbrennung auf Schichtladeverbrennung erreichen.
21 ist eine schematische Ansicht eines EGR-Mechanismus ähnlich 2, zeigt jedoch die Struktur eines EGR-Steuersystems für eine Brennkraftmaschinen nach einer fünften Ausführung.
Wie dargestellt, ist im System der fünften Ausführung die Zweigleitung 88 ähnlich mit dem Abgaskrümmer 40 verbunden, wobei sich die Verzweigungsstelle der EGR-Leitung 50 stromab (im EGR-Gasstrom) des EGR-Steuerventils 52 befindet, und das zweite EGR-Steuerventil 90 in der Zweigleitung 88 installiert ist. Im Hinblick hierauf ist das System der fünften Ausführung ähnlich der vierten Ausführung. Wie in den ersten bis dritten Ausführungen ist das Flußratensteuerventil 54 in der EGR-Leitung 50 stromab (im EGR-Gasstrom) des EGR-Steuerventils 52 installiert. Ferner ist ein zweites Flußratensteuerventil 94 in der Zweigleitung 88 stromab des zweiten EGR-Steuerventils 90 installiert, um die Flußrate des rückzuführenden Abgases zu regulieren.
Wenn bei der oben erläuterten vierten Ausführung die Durchmesser (die Kapazitäten) der EGR-Steuerventile 52 und 90 sehr unterschiedlich sind, könnte, trotz des Vorsehens der zwei Typen von EGR-Steuerventilen, ab dem Zeitpunkt, zu dem die maximale Flußrate des durchmesserkleineren zweiten EGR-Steuerventils 90 und die maximale Flußrate des EGR-Steuerventils 52 gleich werden, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der gewünschte Hubbetrag erreicht ist, die EGR-Menge nicht ausreichen.
Zur Überwindung dieses Problems ist das System der fünften Ausführung mit separaten Flußratensteuerventilen 54 und 94 versehen, die jedem EGR-Steuerventil zugeordnet sind. Wenn der Verbrennungsmodus von Vormischladeverbrennung auf Schichtladeverbrennung umgeschaltet wird, werden das EGR-Steuerventil 52 und das zweite EGR-Steuerventil 54 gleichzeitig benutzt, um die Ansprechverzögerung zu reduzieren und hierdurch den EGR-Mengenmangel zu minimieren.
Auch im System der fünften Ausführung ist der Durchmesser (die Kapazität) des EGR-Steuerventils 52 groß genug ausgeführt, um Zufuhr der maximalen EGR-Menge sicherzustellen, die im Schichtverbrennungsbereich erforderlich ist, und der Durchmesser des zweiten EGR-Steuerventils 90 ist groß genug ausgeführt, um die Zufuhr der maximalen EGR-Menge sicherzustellen, die im Vormischverbrennungsbereich erforderlich ist. Im Hinblick auf die Differenz des Ventildurchmessers hat die Zweigleitung 88 einen kleineren Durchmesser als die EGR-Leitung 50. Ferner sind die Flußratensteuerventile 54, 94 so gewählt, daß sie eine stärkere Reaktion haben als das EGR-Steuerventil 52 und das zweite EGR-Steuerventil 90.
Die 22 und 23 zeigen den Betrieb des Systems nach der fünften Ausführung. 22 ist ein Unterroutinen-Flußdiagramm ähnlich 18 der vierten Ausführung und zeigt den Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung. 23 ist ein Unterroutinen-Flußdiagramm ähnlich 19 der vierten Ausführung und zeigt den Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Vormischladeverbrennung.
Die Flußdiagramme der 22 und 23 werden nun anhand eines Zeitdiagramms von 24 erläutert.
Der Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für Schichtladeverbrennung beginnt mit S1000, in dem das kapazitätsstarke EGR-Steuerventil 52 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, geht zu S1002 weiter, in dem das erste Flußratensteuerventil 54 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, geht zu S1004 weiter, in dem das kapazitätsschwache zweite EGR-Steuerventil 90 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, und geht zu S1006 weiter, in dem das zweite Flußratensteuerventil 94 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird. Somit werden alle vier Ventile in der Öffnungsrichtung angetrieben (wie in den 24A, 24B und 24C gezeigt).
Der Vorgang zum Antrieb des EGR-Steueraktuators für die Vormischladeverbrennung im Flußdiagramm von 23 beginnt mit S1100, in dem das EGR-Steuerventil 52 in der Schließrichtung angetrieben wird, geht zu S1102 weiter, in dem das erste Flußratensteuerventil 54 in der Schließrichtung angetrieben wird, geht zu S1104 weiter, in dem das zweite EGR-Steuerventil 90 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird, und geht zu S1106 weiter, wo das zweite Flußratensteuerventil 94 in der Öffnungsrichtung angetrieben wird. Somit werden zwei der vier Ventile in der Schließrichtung angetrieben, und die anderen zwei werden in der Öffnungsrichtung angetrieben.
Da in der fünften Ausführung das reaktionsstarke Flußratensteuerventil 54 die EGR-Leitung 50 schließt, wenn der Verbrennungsmodus von der Schichtladeverbrennung auf Vormischladeverbrennung geschaltet wird (wie in den 24A und 24B gezeigt), entsteht keine Ansprechverzögerung. Wie in den 24C, 24D und 24E gezeigt, kann die Verbrennungsfluktuation unterdrückt werden und kann die Emissionseigenschaft verbessert werden. Wenn der Verbrennungsmodus von Vormischladeverbrennung auf Schichtladeverbrennung umgeschaltet wird, werden alle vier Ventile in der Öffnungsrichtung gesteuert, und daher kann, wie in den 24C, 24D und 24E gezeigt, die Reaktion während des Übergangs verstärkt werden, um die Emissionseigenschaften und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
Vergleicht man die fünfte Ausführung mit der vierten Ausführung, wie in 25 gezeigt, wird in der vorigen vierten Ausführung der Übergang von Vormischladeverbrennung auf Schichtladeverbrennung wegen der veränderlichen Einlaßluftmenge von einer starken Änderung der EGR-Menge begleitet, wodurch es erforderlich wird, die Ventilöffnungen im Hinblick auf die Druckänderung zu steuern. Andererseits ist es in der fünften Ausführung, wie in 26 gezeigt, durch die Flußratensteuerventile 54 und 94 stromab des EGR-Steuerventils 52 und des zweiten EGR-Steuerventils 90 möglich, eine vorbestimmte Beziehung zwischen der EGR-Flußrate und den Öffnungen (Öffnungsflächen) vorzusehen, die durch den Krümmerdruck unbeinflußt ist. Die Reaktion während des Übergangs von Vormischladeverbrennung auf Schichtladeverbrennung wird dementsprechend besser.
Aufgrund der vorstehenden Konfiguration lassen sich mit dem System der fünften Ausführung die gleichen Effekte erzielen, wie oben anhand der vierten Ausführung erläutert. Zusätzlich verbessert sie die Reaktion während des Übergangs von Vormischladeverbrennung auf Schichtladeverbrennung und kann daher die Emissionseigenschaften und den Kraftstoffverbrauch zu diesen Zeitpunkten noch weiter verbessern.
Die ersten bis fünften Ausführungen bilden somit ein System zum Steuern/Regeln eines EGR-Mechanismus, der in einem Verbrennungsmotor 10 installiert ist, der in einem Verbrennungsmotor 10 installiert ist, mit einer EGR-Leitung 50, die ein Luftansaugsystem 40 mit einem Abgassystem 12 des Verbrennungsmotors 10 verbindet, um einen Teil des von dem Motor erzeugten Abgases zum Luftansaugsystem rückzuführen, und mit einem EGR-Steuerventil 52, das an der EGR-Leitung 50 angeordnet ist, um die rückzuführende Abgasmenge zu regulieren; umfassend:
ein Motorbetriebszustand-Erfassungsmittel 62, 66, 82, S10 zum Erfassen von Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 10;
ein Verbrennungsmodus-Bestimmungsmittel 82, S12 zum Bestimmen eines einer Mehrzahl von Verbrennungsmodi des Verbrennungsmotors 10 auf der Basis der erfaßten Betriebszustände des Verbrennungsmotors; und
ein EGR-Mechanismusbetätigungsmittel 82, S20 zum Betreiben eines EGR-Steuerventils 52 des EGR-Mechanismus auf der Basis der erfaßten Betriebszustände des Verbrennungsmotors. Das System umfaßt ein Flußratensteuerventil 54, das an der EGR-Leitung 50 zum Regulieren der Flußrate des rückzuführenden Abgases angeordnet ist, oder/und einen Aktuator 56 zum Regulieren einer Öffnung eines an dem Luftansaugsystem 12 vorgesehenen Drosselventils 18; wobei das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel 80, S14, S20, S100–S112, S200–S202, S300–S302, S400–S402, S500–S502, S600–S604, S700-S704, S800–S804, S900–S904, S1000–S1006, S1100–S1106 das EGR-Steuerventil 52 und das Flußratensteuerventil und/oder den Aktuator betätigt, wenn bestimmt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf einen anderen einer Mehrzahl der Verbrennungsmodi umgeschaltet werden soll.
Obwohl diese Erfindung als Beispiel anhand eines kerzengezündeter Direkteinspritzmotors erläutert wurde, ist sie auch in einem Fall anwendbar, in dem eine Magerverbrennungssteuerung bei einem normalen Verbrennungsmotor durchgeführt wird (bei dem Kraftstoff vor dem Einlaßventil oder den Einlaßventilen eingespritzt wird).
Die Erfindung betrifft ein EGR-Steuersystem für einen kerzengezündeten Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung 10, der in einer Mehrzahl von Verbrennungsmodi betreibbar ist, einschließlich Schichtladeverbrennung und Vormisch-Ladeverbrennung. Das System umfaßt ein Flußratensteuerventil 54, das an der EGR-Leitung 50 angeordnet ist, um die Flußrate des rückzuführenden Abgases zu regulieren, und/oder ein EGR-Steuerventil 52 und/oder das Flußratensteuerventil und/oder den Aktuator 56, wenn bestimmt wird, daß unter den mehreren Verbrennungsmodi von einem Verbrennungsmodus auf einen anderen umgeschaltet werden soll, um hierdurch sicherzustellen, daß für den jeweiligen Verbrennungsmodus die EGR-Menge weder zu gering noch zu stark ist, während verhindert wird, daß eine Fehlzündung auftritt, und ferner eine Verschlechterung der Antriebseigenschaften, des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionseigenschaften verhindert wird. Alternativ umfaßt das System einen Aktuator 56 zum Regulieren einer Öffnung eines in dem Luftansaugsystem 52 vorgesehenen Drosselventils 18 oder ein zweites EGR-Steuerventil 90, das in einer Zweigleitung 88 installiert ist, und ein Leitungsschaltventil 92 zum Schalten der EGR-Leitung und der Zweigleitung.

Claims

System zum Steuern/Regeln eines (Abgasrückführungs-)EGR-Mechanismus, der in einem Verbrennungsmotor (10) installiert ist, mit einer EGR-Leitung (50), die ein Luftansaugsystem (12) mit einem Abgassystem (40) des Verbrennungsmotors (10) verbindet, um einen Teil des von dem Motor erzeugten Abgases zum Luftansaugsystem rückzuführen, und mit einem EGR-Steuerventil (52), das an der EGR-Leitung (50) angeordnet ist, um eine die rückzuführende Abgasmenge zu regulieren; umfassend: ein Motorbetriebszustand-Erfassungsmittel (62, 66, 82, S10) zum Erfassen von Betriebszuständen des Verbrennungsmotors (10); ein Verbrennungsmodus-Bestimmungsmittel (82, S12) zum Bestimmen eines einer Mehrzahl von Verbrennungsmodi des Verbrennungsmotors (10) auf der Basis der erfaßten Betriebszustände des Verbrennungsmotors; und ein EGR-Mechanismusbetätigungsmittel (82, S20) zum Betreiben eines EGR-Steuerventils (52) des EGR-Mechanismus auf der Basis der erfaßten Betriebszustände des Verbrennungsmotors; dadurch gekennzeichnet, daß: das System ein Flußratensteuerventil (54), das an der EGR-Leitung (50) zum Regulieren einer Flußrate des rückzuführenden Abgases angeordnet ist, aufweist; wobei das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel (80, S14, S20, S100–S112, S200–S202, S300–S302, S600–S604, S700–S704, S800–S804, S900–S904, S1000–S1006, S1100–S1106) das EGR-Steuerventil (52) und das Flußratensteuerventil betätigt, wenn bestimmt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf einen anderen einer Mehrzahl der Verbrennungsmodi umgeschaltet werden soll.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußratensteuerventil (54) eine schnellere Reaktion hat als das EGR-Steuerventil (52).
System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der EGR-Mechanismus ferner umfaßt: eine Zweigleitung (88), die von der EGR-Leitung (50) abzweigt, zur Verbindung mit dem Abgassystem (40); ein zweites EGR-Steuerventil (90), das in der Zweigleitung (88) installiert ist, um eine rückzuführende Abgasmenge zu regulieren; und ein Leitungsschaltventil (92) zum Schalten der EGR-Leitung und der Zweigleitung; wobei das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel das Leitungsschaltventil derart betätigt, daß das EGR-Steuerventil oder das zweite EGR-Steuerventil zur Betätigung gewählt wird, wenn bestimmt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf den anderen umgeschaltet werden soll (82, S20, S100–S112, S200–S212, S800–S804, S900–S904).
System nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der EGR-Mechanismus ferner umfaßt: eine Zweigleitung (88), die von der EGR-Leitung (50) abzweigt, zur Verbindung mit dem Abgassystem (40); ein zweites EGR-Steuerventil (90), das an der Zweigleitung (88) vorgesehen ist, um die rückzuführende Abgasmenge zu regulieren; und ein zweites Flußratensteuerventil (94), das in der Zweigleitung (88) installiert ist, um die Flußrate des rückzuführenden Abgases zu regulieren; wobei das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel selektiv das EGR-Steuerventil und/oder das Flußratensteuerventil und/oder das zweite EGR-Steuerventil und/oder das zweite Flußratensteuerventil betätigt, wenn bestimt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf den anderen umgeschaltet werden soll (82, S20, S100–S112, S1000–S1006, S1100–S1106).
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das EGR-Mechanismus-Betätigungsmittel selektiv eine Baugruppe mit dem EGR-Steuerventil (52) und dem Flußratensteuerventil (54) und/oder eine Baugruppe mit dem zweiten EGR-Steuerventil (90) und dem zweiten Flußratensteuerventil (94) betätigt, wenn bestimmt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf den anderen umgeschaltet werden soll (82, S20, S100–S112, S1000–S1006, S1100–S1106).
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußratensteuerventil (54) an der EGR-Leitung (50) stromab des EGR-Steuerventils (52) in bezug auf den rückzuführenden Abgasfluß angeordnet ist.
System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Flußratensteuerventil (94) an der Zweigleitung (88) stromab des zweiten EGR-Steuerventils (90) in bezug auf den rückzuführenden Abgasfluß angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (10) ein kerzengezündeter Direkteinspritzmotor ist, der mit einer Mehrzahl der Verbrennungsmodi einschließlich Schichtladeverbrennung und Vormischladeverbrennung betreibbar ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, der EGR-Mechanismus ferner enthält: einen Aktuator (56) zum Regulieren einer Öffnung eines an dem Luftansaugsystem (12) vorgesehenen Drosselventils (18); und daß das EGR-Mechanismusbetätigungsmittel das EGR-Steuerventil (52), das Flußratensteuerventil (54) und den Aktuator (56) betätigt, wenn bestimmt wird, daß von dem einen Verbrennungsmodus auf den anderen umgeschaltet werden soll (80, S14, S20, S100–S112, S600–S604, S700–S704).
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator ein Schrittmotor (56) ist, der die Öffnung des Drosselventils derart reguliert, daß eine Druckdifferenz zwischen dem Luftansaugsystem (12) und dem Abgassystem (40) zunimmt.