DE102005026926A1

DE102005026926A1 - Motorsteuersystem

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Publication number: DE102005026926A1
Application number: DE102005026926A
Authority: DE
Inventors: Kensuke Kariya Tanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2025-06-11
Also published as: DE102005026926B4; JP4321368B2; JP2005351199A

Abstract

Ein Öffnungsgrad einer variablen Düse (33) ist fixiert und ein Öffnungsgrad eines EGR-Steuerventils (42) wird auf einen Sollwert gebracht, wenn ein Schwanken, das eine Emission nachteilig beeinflusst, auftritt. Als Nächstes wird der Öffnungsgrad des EGD-Steuerventils (42) fixiert und der Öffnungsgrad der variablen Düse (33) wird auf einen Sollwert gebracht. Somit werden die variable Düse (33) und das EGR-Steuerventil (42) unabhängig gesteuert, so dass ein gutes Fahrverhalten und eine gute Reinigung eines Abgases erhalten werden kann, während kein Schwanken auftritt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Motorsteuersystem mit einem Turbolader mit variabler Düse, der nachstehend als VNT bezeichnet ist, und einer Emissionsgasrückführvorrichtung, die als EGR Vorrichtung bezeichnet ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Technik, in der ein Schwanken zwischen einer Düse in dem VNT und einem EGR Ventil in der EGR Vorrichtung vermieden werden kann.
Nachstehend stellt ein Abgasdruck einen Druck stromaufwärts der variablen Düse dar.
Der VNT hat eine variable Düse, durch die ein Abgas zu einer Turbine geblasen wird. Ein Öffnungsgrad der variablen Düse wird eingestellt, so dass ein Einlassluftdruck (ein Ladedruck) eines Motors eingestellt wird. Die EGR Vorrichtung hat das EGR Ventil, das einen Öffnungsgrad einer EGR Leitung einstellt, durch die ein Teil des Abgases in eine Einlassseite des Motors rückgeführt wird, so dass ein EGR Verhältnis zwischen der Einlassluft und der Abgasluft eingestellt wird. Die variable Düse baut einen Teil einer Abgasleitung auf.
Eine Verringerung des Öffnungsgrads der variablen Düse resultiert in einer Erhöhung des Abgasdrucks und eine Erhöhung des Öffnungsgrads der variablen Düse resultiert in einer Verringerung des Abgasdrucks.
Eine Verringerung des Öffnungsgrads des EGR Ventils resultiert in einer Erhöhung des Abgasdrucks und eine Erhöhung des Öffnungsgrads des EGR Ventils resultiert in einer Verringerung des Abgasdrucks.
Da der Abgasdruck gemäß dem Öffnungsgrad der variablen Düse und des EGR Ventils variiert, beeinflusst der Öffnungsgrad von dem einen von der variablen Düse und dem EGR Ventil den anderen Öffnungsgrad. Wenn beide, der Öffnungsgrad der variablen Düse und der des EGR Ventils, gleichzeitig gesteuert werden, kann ein Schwanken zwischen der variablen Düse und dem EGR Ventil auftreten.
Bezugnehmend auf 1 ist dieses Schwanken im Detail beschrieben.

(1a) Wenn ein Solleinlassventildruck basierend auf einer Bedingung des Motors erhöht ist, verringert eine Steuerung den Öffnungsgrad der variablen Düse schnell.
(1b) Ein Schließen der variablen Düse erhöht den Abgasdruck in einem Bereich „A".
(1c) Eine Erhöhung des Abgasdrucks in dem Bereich „A" bewirkt, dass die Menge des EGR steigt, so dass die Menge der Frischluft gesenkt wird.
(1d) Eine Steuerung, die den Öffnungsgrad des EGR Ventils einstellt, senkt den Öffnungsgrad des EGR Ventils, um die Menge der Frischluft zu erhöhen, wenn die Menge der Frischluft, die durch einen Luftdurchflusssensor erfasst wird, gesenkt wird.
(2a) Wenn das EGR Ventil geschlossen ist, steigt der Abgasdruck in dem Bereich „A".
(2b) Der erhöhte Abgasdruck in dem Bereich „A" erhöht eine Drehzahl der Turbine, um den Isteinlassdruck zu erhöhen.
(2c) Demgemäß wenn der Isteinlassdruck, der durch den Einlassluftdruckssensor erfasst wird, steigt, erhöht die Steuerung, die den Öffnungsgrad der variablen Düse einstellt, den Öffnungsgrad der variablen Düse, um den Isteinlassdruck zu verringern.
(2d) Wenn die variable Düse geschlossen ist, sinkt der Abgasdruck in dem Bereich „A".
(2e) Wenn der Abgasdruck in dem Bereich „A" sinkt, wird die Menge des EGR verringert, um die Menge der Einlassfrischluft zu erhöhen.
(2f) Demgemäß wenn die Menge der Einlassfrischluft, die durch den Luftdurchflusssensor erfasst wird, steigt, erhöht die Steuerung, die den Öffnungsgrad des EGR Ventils einstellt, den Öffnungsgrad des EGR Ventils, um die Menge an Einlassfrischluft zu verringern.
(3a) Wenn das EGR Ventil geöffnet ist, sinkt der Abgasdruck in dem Bereich „A".
(3b) Wenn der Abgasdruck in dem Bereich „A" sinkt, wird die Drehzahl der Turbine gesenkt, um den Isteinlassluftdruck zu verringern.
(3c) Demgemäß wenn der Isteinlassluftdruck, der durch den Einlassluftdruckssensor erfasst wird, gesunken ist, senkt die Steuerung den Öffnungsgrad der variablen Düse, um den Isteinlassluftdruck zu erhöhen.

Als Nächstes wird zu vorstehendem Schritt (1b) zurückgegangen, um das Schwanken hervorzurufen, in dem die Schritte (1b) bis (3c) wiederholt ausgeführt werden.
Die Steuerung bewirkt eine Störung der EGR Steuerung, um den Einlassluftdruck auf den Solleinlassdruck zu bringen, andererseits bewirkt die Steuerung eine Störung der Einlassluftdrucksteuerung, um das EGR Verhältnis in das Soll EGR Verhältnis zu bringen. Das heißt, dass ein derartiges Schwanken zwischen der EGR Steuerung und dem Einlassluftdruck einen langen Zeitraum erfordert, um den Einlassluftdruck und das EGR Verhältnis zu ihren Sollwerten anzunähern.

JP-2001-329901A zeigt eine Technik, in der der EGR Steuerung eine höhere Priorität als der Einlassluftdrucksteuerung gegeben ist, um eine Verschlechterung der Emission einzuschränken. Wenn es erforderlich ist, den Lufteinlassdruck und das EGR Verhältnis zu ändern, genau nachdem die Motorbedingung sich geändert hat, ist die Steuerung des Einlassluftdrucks immer eher verzögert als die EGR Verhältnissteuerung, obwohl kein Schwanken auftritt.

Die vorliegende Erfindung ist angesichts des Vorstehenden gemacht worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Motorsteuersystem zu schaffen, in dem einer EGR Steuerung eher als einer Einlassluftdrucksteuerung eine höhere Priorität gegeben ist, nur wenn ein Schwanken auftritt, und der Einlassluftdruck und das EGR Verhältnis schnell zu den Sollwerten anders als, wenn das Schwanken auftritt, gebracht werden.

Gemäß dem Motorsteuersystem der vorliegenden Erfindung führt eine Antischwankeinrichtung, wenn eine Schwankungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass ein Schwanken zwischen einer variablen Düse und einem EGR Ventil auftritt, eine EGR Steuerung vor einer Einlassluftdrucksteuerung aus. Die EGR Steuerung stellt eine Steuerung eines Öffnungsgrades des EGR Ventils dar und die Einlassluftdrucksteuerung stellt eine Steuerung eines Öffnungsgrades der variablen Düse dar.

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung besser ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erfolgt, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, und in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Motorsteuersystems ist;
2 ein schematisches Blockdiagramm des Motorsteuersystems ist;
3 ein Blockdiagramm zum Erläutern einer Steuerlogik einer Schwankbestimmungseinrichtung und einer Antischwankbestimmungseinrichtung ist;
4 ein Blockdiagramm zum Erläutern einer Steuerlogik der Schwankbestimmungseinrichtung ist;
5 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Prozessablauf der Schwankungsbestimmungseinrichtung zeigt; und
6 ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Schwankungsbestimmungseinrichtung und der Antischwankbestimmungseinrichtung ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Bezugnehmend auf 1 bis 6 ist nachstehend ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt schematisch ein gesamtes Motorsteuersystem, und 2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch einen Aufbau eines Steuersystems zeigt.
Das Motorsteuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit Sammeldruck, die einen mit Druck beaufschlagten Kraftstoff in eine Verbrennungskammer 2 jedes Zylinders einspritzt, der an einem Verbrennungsmotor 1, wie beispielsweise einem Dieselmotor, montiert ist. Das Motorsteuersystem hat ferner einen VNT 3 zum Laden einer Einlassluft in einen Motor 1, eine EGR Vorrichtung 4 zum Rückführen eines Teils eines Abgases in eine Einlassseite und eine elektrische Steuereinheit 5 zum Steuern von Stellgliedern der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, des VNT 3 und der EGR Vorrichtung 4.
Ein Kolben 11, der mit einer Kurbelwelle über eine Verbindungsstange verbunden ist, ist in jedem Zylinder des Motors 1 verschiebbar vorgesehen. Ein Einlassventil 13, das einen Einlassanschluss 12 des Motors 1 öffnet/schließt, und ein Auslassventil 14, das einen Auslassanschluss 14 öffnet/schließt, sind an einem Zylinderkopf der Motors 1 vorgesehen.
Einlassfrischluft wird in den Einlassanschluss 12 durch eine Einlassleitung 16 eingeführt. Abgas wird von dem Abgasanschluss 14 durch eine Abgasleitung 17 ausgegeben.
Ein Luftfilterkasten 18 ist stromaufwärts der Einlassleitung 16 vorgesehen. Der Luftfilterkasten 18 hat darin einen Luftfilter 19 aufgenommen, der die Einlassfrischluft, die zu dem Motor 1 zugeführt wird, filtert.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Bauart mit Sammeldruck ist mit einer Common-Rail (nicht gezeigt), einer Zuführpumpe (nicht gezeigt) und einem Injektor 21, der an jedem Zylinder montiert ist, vorgesehen. Die Common-Rail ist ein Sammler, der mit Druck beaufschlagten Kraftstoff, der zu einem Einspritzdruck korresponidert, ansammelt.
Die Zuführpumpe ist eine Kraftstoffpumpe, die mit Druck beaufschlagten Kraftstoff in die Common-Rail zuführt, die mit einer Förderpumpe (nicht gezeigt) und einer Hochdruckpumpe (nicht gezeigt) ausgestattet ist. Die Förderpumpe saugt den Kraftstoff in dem Kraftstoffbehälter (nicht gezeigt) zu der Zuführpumpe hoch. Die Hochdruckpumpe beaufschlagt den Kraftstoff, der durch die Förderpumpe angesaugt wird, mit Druck, um ihn zu der Common-Rail einzuführen. Die Förderpumpe und die Hochdruckpumpe werden durch eine Nockenwelle angetrieben, die durch den Motor 1 angetrieben wird. Ein Saugsteuerventil 22, das nachstehend als ein SCV 22 bezeichnet ist, ist in einem Kraftstoffdurchgang angeordnet, um die Menge des Kraftstoffes einzustellen, der in eine Druckkammer der Hochdruckpumpe eingeführt wird. Die ECU 25 steuert das SCV 22, um den Druck in der Common-Rail einzustellen.
Ein Injektor 21 ist an einem Zylinderkopf des Motors 1 in Bezug auf jeden Zylinder montiert und spritzt den mit Druck beaufschlagten Kraftstoff in eine Verbrennungskammer 2 jedes Zylinders ein. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Injektor 21 ein elektromagnetisches Ventil (Zweiventil-Bauart).
Die ECU 5 sendet ein Einspritzsignal zu einem elektromagnetischen Ventil 23 des Injektors 21, so dass das elektromagnetische Ventil 23 eine Auslassöffnung einer Drucksteuerkammer öffnet. Der Druck in der Drucksteuerkammer sinkt, wodurch eine Nadel gehoben wird, um mit der Durchführung der Kraftstoffeinspritzung zu beginnen. Wenn die ECU ein Senden des Einspritzsignals stoppt, schließt das elektromagnetische Ventil 23 die Auslassöffnung und die Nadel sitzt auf einem Düsensitz, um die Kraftstoffeinspritzung zu stoppen.
Der VNT 3 hat eine Turbine 31, einen Einlassluftkompressor 32 und eine variable Düse 33. Ein Turbinegehäuse 34 hat die Turbine 31 spiralförmig aufgenommen, die ein Drehlaufrad ist, das durch einen Abgasstrom, der durch das Turbinegehäuse 34 fließt, angetrieben wird.
Der Einlassluftkompressor 32 ist durch eine Welle 35 mit der Turbine 31 verbunden, um mit der Turbine 31 zu drehen. Ein Kompressorgehäuse 36 hat den Einlassluftkompressor 31 aufgenommen, der die Luft in der Einlassleitung 16 komprimiert, um die komprimierte Luft in den Motor 1 zuzuführen. Die variable Düse 33 stellt einen Druck der Einlassluft ein, die zu dem Einlassluftdruck korrespondiert, die durch den Einlassluftkompressor 32 komprimiert wird, durch Steuern des Öffnungsgrades einer Düse 37. Insbesondere hat die variable Düse 33 die Düse 37 zum Blasen des Abgases zu der Turbine 31 und ein Düsenstellglied 38, das die Düse 37 antreibt. Wenn die variable Düse 33 ihren Öffnungsgrad verringert, steigt eine Geschwindigkeit des Abgases, das zu der Turbine 31 geblasen wird, um den Einlassluftdruck zu erhöhen. Wenn die variable Düse 33 ihren Öffnungsgrad erhöht, sinkt die Geschwindigkeit des Abgases, um den Einlassluftdruck zu verringern.
Die EGR Vorrichtung 4 hat einen EGR Durchgang 41 und ein EGR Steuerventil 42. Der EGR Durchgang 41 ist ein Rückführdurchgang, der einen Teil des Abgases stromaufwärts der variablen Düse zu der Einlassseite des Motors 1 zurückbringt. Ein Ende des EGR Durchgangs 41 ist mit der Abgasleitung 17 stromaufwärts der variablen Düse 33 verbunden und das andere Ende ist mit der Einlassleitung 16 stromabwärts des Einlassluftkompressors 32 verbunden.
Das EGR Steuerventil 42 stellt die Menge an Abgas, die durch den EGR Durchgang 41 fließt, ein, um das EGR Verhältnis zwischen dem Abgas und der Frischluft einzustellen. Das EGR Steuerventil 42 hat einen Ventilkörper 43, der die Öffnungsfläche des EGR Durchgangs 41 einstellt, ein EGR Stellglied 44, das den Ventilkörper 43 antreibt, und eine Rückholfeder (nicht gezeigt), die den Ventilkörper 43 zu einer Schließposition vorspannt.
Die ECU 5 hat einen Mikrocomputer, der eine CPU, eine Speichervorrichtung, wie beispielsweise einen ROM, einen Stand-by-RAM, einen EEPROM und RAM, einen Eingangssteuerkreis, einen Ausgangssteuerkreis und einen Energieversorgungssteuerkreis hat. Die ECU 5 hat einen Pumpenantriebssteuerkreis, der einen SCV Antriebsstrom (zum Beispiel PWM Signale) zu dem SCV 22 der Zuführpumpe zuführt, einen Injektorantriebssteuerkreis, der einen Injektorantriebsstrom (zum Beispiel Antriebsimpulse) zu dem elektromagnetischen Ventil 23 des Injektors 21 zuführt, einen Antriebssteuerkreis mit variabler Düse, der einen VNT Antriebsstrom (zum Beispiel PWM Signale) zu dem Stellglied 38 der variablen Düse 33 zuführt, und einen EGR Antriebssteuerkreis, der einen EGR Antriebsstrom (zum Beispiel PWM Signale) zu dem EGR Stellglied 44 des EGR Steuerventils 42 zuführt.
Die ECU 5 führt verschieden Betriebe basierend auf Signalen von Sensoren aus, die Antriebsbedingungen des Motors 1 darstellen. Die ECU 5 ist mit einem Kurbelwinkelsensor 51, einem Beschleunigerpositionssensor 52, einem Kühlmitteltemperatursensor 53, einem Einlasssensor 54 und einem Luftdurchflusssensor 55 elektrisch verbunden.
Der Kurbelwinkelsensor 51 hat elektromagnetische Messspulen, die an einer äußeren Fläche eines NE Zeitsteuerrotors angeordnet sind, der mit der Kurbelwelle des Motors 1 verbunden ist, um einen Drehwinkel der Kurbelwelle zu erfassen. Der NE Zeitsteuerrotor hat eine Vielzahl von konvexen Zähnen, die in einem vorgegebenen Winkelabstand darauf angeordnet sind. Der Kurbelwinkelsensor 51 gibt Drehpositionssignale (NE Signalimpulse) durch elektromagnetische Induktion aus, wenn eine Vielzahl von konvexen Zähnen sich dem Kurbelwinkelsensor 51 wiederholt nähern oder sich von ihm entfernen. Die ECU 5 funktioniert auch als eine Drehzahlerfassungseinrichtung, die eine Motordrehzahl NE, die eine Drehzahl des Motors 1 darstellt, durch Messen von Zeitintervallen der NE Signalimpulse erfasst.
Der Beschleunigerpositionssensor 52 erfasst einen gestuften Betrag des Beschleunigerpedals, der eine Beschleunigerposition (ACCP) darstellt.
Der Kühlmittelsensor 53 erfasst eine Motorkühlmitteltemperatur (THW). Der Einlassluftdruckssensor 54 erfasst einen Druck der Frischluft stromabwärts des Einlassluftkompressors 32 in der Einlassleitung 16. Der Luftdurchflusssensor 55 erfasst eine Frischluftmenge, die eine Menge der Frischluft darstellt, die durch das Filterelement 19 gelangt.
[Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels]
Ein Betrieb der ECU 5 ist nachstehend beschrieben.
Die ECU 5 hat eine Einspritzmengenbestimmungseinrichtung, eine Einspritzzeitbestimmungseinrichtung, eine Einspritzdauerbestimmungseinrichtung und eine Injektorantriebseinrichtung, die alle als eine Einrichtung zum Steuern des Injektors 21 dienen.
Die Einspritzmengebestimmungseinrichtung berechnet eine Befehlseinspritzmenge (QFIN) basierend auf einer Basiseinspritzmenge (Q) und einer Einspritzkorrekturmenge. Die Basiseinspritzmenge (Q) wird basierend auf einer Drehzahl des Motors (NE) und einer Beschleunigerposition (ACCP) bestimmt. Die Einspritzkorrekturmenge wird basierend auf einer Motorkühlmitteltemperatur (THW) und dergleichen bestimmt.
Die Einspritzzeitbestimmungseinrichtung berechnet Befehlseinspritzzeiten (TFIN) für jeden Zylinder des Motors 1 basierend auf der Befehlseinspritzmenge (QFIN) und der Motordrehzahl (NE).
Die Einspritzdauerbestimmungseinrichtung berechnet eine Befehlseinspritzdauer (TQ), die einen Stromzufuhrzeitraum darstellt, in dem ein Strom zu dem Injektor 21 zugeführt wird, basierend auf der Befehlseinspritzmenge (QFIN) eines Common-Rail Drucks, der einen Kraftstoffdruck PC in der Common-Rail darstellt.
Die Injektorantriebseinrichtung steuert den Injektorantriebssteuerkreis basierend auf der Befehlseinspritzzeit (TFIN) und der Befehlseinspritdauer (TQ) und gibt einen Injektorantriebsstrom zu dem Injektor 21 während dem Befehlseinspritzzeitraum (TQ) von der Befehlseinspritzzeitgebung (TFIN) aus.
Die ECU 5 hat eine Kraftstoffdruckbestimmungseinrichtung und eine Ausgabemengensteuereinrichtung, die das SCV 22 der Zuführpumpe steuert.
Die Kraftstoffdruckbestimmungseinrichtung berechnet einen Soll Common-Rail-Druck (PFIN) basierend auf der Drehzahl des Motors (NE) und der Beschleunigerposition (ACCP).
Die Ausgabemengensteuereinrichtung regelt den SCV Antriebsstrom, der zu dem SCV 22 der Zuführpumpe zugeführt wird, basierend auf einer Abweichung (ΔP) zwischen dem Common-Rail-Druck PC und dem Soll Common-Rail-Druck (PFIN).
Die ECU 5 hat eine Düsenöffnungssteuereinrichtung, die den Einlassluftdruck durch Einstellen des Öffnungsgrades der variablen Düse 33 des VNT 3 steuert.
Die Düsenöffnungssteuereinrichtung steuert den Öffnungsgrad der variablen Düse 33, um den Solleinlassluftdruck gemäß der Antriebsbedingung des Motors 1 zu erhalten, und hat eine Solleinlassluftdruckbestimmungseinrichtung 61, eine Einlassluftdruckregeleinrichtung 62 und eine Düsenantriebseinrichtung 63.
Die Solleinlassluftdruckbestimmungseinrichtung 61 berechnet den Solleinlassluftdruck (T). Die Einlassluftdruckregeleinrichtung 62 berechnet einen Korrektureinlassluftdruck (Tf) durch eine PID Steuerung oder eine PI Steuerung basierend auf dem Solleinlassluftdruck (T) und einer Abweichung (ΔT) zwischen dem Solleinlassluftdruck (T) und einem Isteinlassluftdruck (Tj), der durch den Einlassluftdruckssensor 54 gefühlt wird.
Die Düsenantriebseinrichtung 63 steuert den Antriebssteuerkreis mit variabler Düse basierend auf dem Solleinlassluftdruck (T), der durch den Korrektureinlassluftdruck (Tf) korrigiert wird, und gibt den VNT Antriebsstrom korresponiderend zu dem korrigierten Sollluftdruck zu dem Düsenstellglied 38 der variablen Düse 33 aus.
Die ECU 5 hat eine EGR Öffnungssteuereinrichtung, die den Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 43 der EGR Vorrichtung 4 steuert, um das EGR Verhältnis zu steuern.
Die EGR Öffnungssteuereinrichtung steuert den Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42, um das Soll EGR Verhältnis gemäß der Antriebsbedingung des Motors 1 zu erhalten, und hat eine Soll EGR Verhältnisbestimmungseinrichtung 64, eine EGR Regeleinrichtung 65 und eine EGR Antriebseinrichtung 66. Die Soll EGR Verhältnisbestimmungseinrichtung 64 hat das Soll EGR Verhältnis (G) gemäß der Antriebsbedingung des Motors 1. Die EGR Regeleinrichtung 65 berechnet ein Korrektur EGR Verhältnis (Gf) durch eine PID Steuerung oder einer PI Steuerung basierend auf einer Abweichung (ΔE) zwischen der Solleinlassluftmenge (E) und der Isteinlassluftmenge (Ej), die durch den Luftdurchflusssensor 55 gefühlt wird.
Die EGR Antriebseinrichtung 66 steuert den EGR Antriebssteuerkreis basierend auf dem Soll EGR Verhältnis (G), das durch das Korrektur EGR Verhältnis (Gf) korrigiert wird, und den Ausgang des EGR Antriebsstroms zu dem EGR Stellglied 44 des EGR Steuerventils 42 auszugeben, wobei der EGR Antriebsstrom zu dem Soll EGR Verhältnis (G) korresponidert, der durch das Korrektur EGR Verhältnis (Gf) korrigiert wird.
[Merkmal des ersten Ausführungsbeispiels]
Die variable Düse 33 des VNT 3 stellt den Öffnungsgrad der Düse 37 in der Abgasleitung ein. Wenn die variable Düse 33 geschlossen ist, steigt der Abgasdruck in dem Bereich „A" in 1. Wenn die variable Düse 33 geöffnet ist, sinkt der Abgasdruck in dem Bereich „A".
Das EGR Steuerventil 42 stellt den Öffnungsgrad des EGR Durchgangs 41 ein, der zwischen einem stromaufwärtigen Abschnitt der variablen Düse 33 und der Einlassleitung 16 angeschlossen ist. Wenn das EGR Steuerventil 42 den Durchgang 41 schließt, steigt der Abgasdruck in dem Bereich „A". Wenn das EGR Steuerventil 42 den Durchgang 41 öffnet, sinkt der Abgasdruck in dem Bereich „A". Wie vorstehend beschrieben ist, wenn der Öffnungsgrad der variablen Düse 33 verändert wird, verändert sich der Abgasdruck in dem Bereich „A", und wenn der Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42 verändert wird, verändert sich der Abgasdruck in dem Bereich „A". Somit wird, wenn die Öffnungsgrade der variablen Düse 33 und des EGR Steuerventils 42 zur gleichen Zeit gesteuert werden, das Schwanken zwischen der variablen Düse 33 und dem EGR Steuerventil 42 auftreten.
Wenn das Schwanken auftritt, stört die EGR Steuerung die Steuerung, bei der der Abgasdruck auf den Solleinlassluftdruck gebracht wird, und die Einlassluftdrucksteuerung stört die Steuerung, bei der das EGR Verhältnis auf das Soll EGR Verhältnis gebracht wird.
Das heißt, dass die Einlassluftdrucksteuerung und die EGR Steuerung einander durch dieses Schwanken stören, so dass es eine lange Zeit braucht, um den Einlassluftdruck und das EGR Verhältnis auf die Sollwerte zu bringen.
[Steuerung gegen Schwanken]
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, hat die ECU 5 eine Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 und eine Antischwankungsbestimmungseinrichtung 72. Die Funktionen und Betriebe der Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 und der Antischwankungsbestimmungseinrichtung 72 sind nachstehend unter Bezugnahme auf 3 bis 6 beschrieben.
Die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 ist ein Routineprogramm, das bestimmt, ob das Schwanken zwischen der variablen Düse 33 und dem EGR Steuerventil 42 auftritt. Die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 startet ein Einrichten des Routineprogramms, wenn eine vorgegebene Bedingung für eine Schwankungsbestimmung eingerichtet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel startet, wenn die Antriebsbedingung des Motors 1 stabil ist (keine schnelle Beschleunigung oder Verzögerung) und wenn eine Verschlechterung der Emission als mehr als ein vorgegebener Wert abgeschätzt wird, die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 ein Einrichten des Routineprogramms.
Die ECU 5 hat eine Antriebsbedingungsbestimmungseinrichtung 73 zum Bestimmen, ob die Antriebsbedingung des Motors 1 stabil ist, und eine Emissionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Verschlechterung der Emission größer als der vorgegebene Wert ist.
Die Emissionsbestimmungseinrichtung hat eine Einlassluftdruckabweichungserfassungseinrichtung 74 und eine EGR Abweichungserfassungseinrichtung 75. Die Einlassluftdruckabweichungserfassungseinrichtung 74 schätzt die Verschlechterung der Emission ab, wenn die Abweichung (ΔT) zwischen dem Solleinlassluftdruck (T) und dem Isteinlassluftdruck (Tj) größer als ein vorgegebener Wert ist. Die EGR Abweichungserfassungseinrichtung 75 schätzt die Verschlechterung der Emission ab, wenn die Abweichung (ΔE) zwischen der Solleinlassluftmenge (E) und der Isteinlassluftmenge (Ej) größer als ein vorgegebener Wert ist.
Die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 bestimmt, dass das Schwanken auftritt, wenn die Zahl von Rückwärtsbewegungen der variablen Düse 33 und des EGR Steuerventils 42 in ihre/seine Öffnungs-/Schließrichtungen größer als eine vorgegebene Zahl (zum Beispiel drei Mal) in einem vorgegebenen Zeitraum ist. Dieser Prozess korresponidert mit Schritten S4 bis S8, S10 und S11, die nachstehend beschrieben sind. Die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 stoppt eine Bestimmung eines Schwankens, um die Antischwankungsbestimmungseinrichtung 72 inaktiv zu machen, wenn die Verschlechterung der Emission, die durch die Einlassluftdruckabweichungserfassungseinrichtung 74 und die EGR Abweichungserfassungseinrichtung 75 abgeschätzt wird, geringer als der vorgegebene Wert in einem vorgegebenen Zeitraum ist.
Die ECU 5 hat eine Turboänderungserfassungseinrichtung 76, die die Zahl der Rückwärtsbewegung der variablen Düse 33 in ihre Öffnungs-/Schließrichtungen erfasst, und eine EGR Änderungserfassungseinrichtung 77, die die Zahl der Rückwärtsbewegung des EGR Steuerventils 42 in seine Öffnungs-/Schließrichtung erfasst.
Die Turboänderungserfassungseinrichtung 76 erlangt eine Abweichung ΔT(i) zwischen einem vorhergehenden Wert T(i-1) des Solleinlassluftdrucks (T) und des derzeitigen Werts T(i) des Solleinlassluftdrucks (T). Der Solleinlassluftdruck (T) kann durch den Isteinlassluftdruck, den Sollöffnungsgrad der variablen Düse 33 oder dem Istöffnungsgrad der variablen Düse 33 ersetzt werden. Wenn der Wert, der durch Multiplizieren der Abweichung ΔT(i) mit der vorhergehenden Abweichung ΔT(i-1) erhalten wird, kleiner als Null wird, wird eine Rückwärtsbewegung der variablen Düse 33 in die Öffnungs-/Schließrichtung erfasst.
Die EGR Änderungserfassungseinrichtung 77 erlangt eine Abweichung ΔE(i) zwischen dem vorergehenden Wert E(i-1) der Solleinlassluftmenge E und des derzeitigen Werts E(i) der Solleinlassluftmenge (E). Die Solleinlassluftmenge (E) kann durch die Isteinlassluftmenge, das Soll EGR Verhältnis, den Istöffnungsgrad des EGR Steuerventils ersetzt werden. Wenn der Wert, der durch Multiplizieren der Abweichung ΔE(i) mit der vorhergehenden Abweichung ΔE(i-1) erhalten wird, geringer als Null wird, wird die Rückwärtsbewegung des EGR Steuerventils 42 in eine Öffnungs-/Schließrichtung erfasst.
Bezugnehmend auf 5 ist nachstehend der Schwankungsbestimmungsprozess durch die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 beschrieben.
In Schritt S1 bestimmt der Computer, ob die Antriebsbedingung stabil ist. Bei NEIN in Schritt S1 schreitet der Ablauf zu Schritt S2. In Schritt S2 wird ein Schwankungsbestimmungsmerker ausgeschaltet, um die Routine zu beenden, was anzeigt, dass kein Schwanken erfasst wird.
Bei JA in Schritt S1 schreitet der Ablauf zu Schritt S3, in dem die abgeschätzte Verschlechterung der Emission größer als der vorgegebene Wert ist. Insbesondere wird bestimmt, ob die Abweichung (ΔT) zwischen dem Solleinlassluftdruck (T) und dem Isteinlassluftdruck (Tj) größer als der vorgegebene Wert ist oder ob die Abweichung (ΔE) zwischen der Solleinlassluftmenge (E) und der Isteinlassluftmenge (Ej) größer als der vorgegebene Wert ist.
Bei NEIN in Schritt S3 wird bestimmt, dass keine Verschlechterung der Emission vorhanden ist und dass kein Antischwanken notwenig ist, so dass der Ablauf zu Schritt S2 fortschreitet.
Bei JA in Schritt S3 schreitet der Ablauf zu Schritt S4 bis S8, in denen die Zahl der Rückwärtsbewegungen der variablen Düse 33 und des EGR Steuerventils 42 in ihre/seine Öffnungs-/Schließrichtungen bestimmt wird. In Schritt S4 wird bestimmt, ob ein vorgegebener Zeitraum abgelaufen ist, seit die Schwankungsbestimmungsbedingung eingerichtet ist.
Bei JA in Schritt S4 schreitet der Ablauf zu Schritt S5, in dem die Abweichung ΔT(i) zwischen dem vorhergehenden Wert T(i-1) und dem gegenwärtigen Wert T(i) des Solleinlassluftdrucks (T) erlangt wird und es wird bestimmt, ob der Wert, der durch Multiplizieren der Abweichung ΔT(i) mit der vorhergehenden Abweichung ΔT(i-1) erhalten wird, geringer als Null ist.
Bei JA in Schritt S5 bestimmt der Computer, dass Rückwärtsbewegungen der variablen Düse 33 in die Öffnungs-/Schließrichtungen vorhanden waren und zählt die Zahl der Rückwärtsbewegungen der variablen Düse 33 in Schritt S6 hoch.
Bei NEIN in Schritt S5 oder nachdem der Prozess in Schritt S6 ausgeführt ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S7, in dem die Abweichung ΔE(i) zwischen dem vorhergehenden Wert e(i-1) und dem gegenwärtigen Wert E(i) der Solleinlassluftmenge (E) erhalten wird, und es wird bestimmt, ob der Wert, der durch Multiplizieren der Abweichung ΔE(i) mit der vorhergehenden Abweichung ΔE(i-1) erhalten wird, geringer als Null ist.
Bei JA in Schritt S7 bestimmt der Computer, dass Rückwärtsbewegungen des EGR Steuerventils 42 in Öffnungs-/Schließrichtungen vorhanden waren und zählt die Zahl der Rückwärtsbewegungen des EGR Steuerventils 42 in Schritt S8 hoch.
Bei NEIN in Schritt S4 oder Schritt S9 oder nachdem Schritt S8 ausgeführt ist, schreitet der Ablauf zu Schritt S9, in dem bestimmt wird, ob die abgeschätzte Verschlechterung der Emission größer als der vorgegebene Wert ist. Insbesondere bestimmt der Computer, ob die Abweichung (ΔT) oder die Abweichung (ΔE) größer als der vorgegebene Wert ist. Bei NEIN in Schritt S9 endet der Ablauf.
Bei JA in Schritt S9 schreitet der Ablauf zu Schritt S10, in dem der Computer bestimmt, ob die in Schritt S6 gezählte Zahl größer als der vorgegebene Wert (zum Beispiel drei Mal) ist oder ob die in Schritt S8 gezählte Zahl größer als der vorgegebene Wert (zum Beispiel drei Mal) ist. Bei NEIN in Schritt S10 endet der Ablauf.
Bei JA in Schritt S10 bestimmt der Computer, dass das Schwanken zwischen der variablen Düse 33 und dem EGR Steuerventil 42 auftritt. In Schritt S11 wird der Schwankungsmerker ausgeschaltet, um die Routine zu beenden.
Wenn die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 bestimmt, dass das Schwanken auftritt, die Antischwankungseinrichtung 72, hat die Steuerung des EGR Steuerventils 42 eine höhere Priorität als die Steuerung der variablen Düse 33 und als Nächstes hat die Steuerung der variablen Düse 33 eine höhere Priorität als die Steuerung des EGR Steuerventils 42. Insbesondere wird die Steuerung des EGR Steuerventils 42 ausgeführt, während der Öffnungsgrad der variablen Düse 33 fixiert ist. Und dann wird die Steuerung der variablen Düse 33 ausgeführt, während der Öffnungsgrads des EGR Steuerventils fixiert ist.
Die Antischwankungseinrichtung 72 hat eine VNT Fixiereinrichtung 78 zum Fixieren des Öffnungsgrads der variablen Düse 33 in dem vorhergehenden Wert und eine EGR Ventilfixiereinrichtung 79 zum Fixieren des Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42.
Da der Öffnungsgrad der variablen Düse 33 durch einen Solleinlassluftdruck (T) gesteuert wird, der durch den Korrektureinlassluftdruck (Tf) korrigiert wird, korrespondiert der vorhergehende Wert des Öffnungsgrades der variablen Düse 33 mit einem vorhergehenden Wert des Solleinlassluftdrucks (T), der durch den Korrektureinlassluftdruck (Tf) korrigiert wird.
Da der Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42 durch das Soll EGR Verhältnis (G), das durch das Korrektur EGR Verhältnis (Gf) korrigiert wird, gesteuert wird, korrespondiert der vorhergehende Wert des EGR Steuerventils 42 zu einem vorhergehenden Wert des Soll EGR Verhältnisses (Gf), das durch das Korrektur EGR Verhältnis (Gf) korrigiert wird.
Die Antischwankungseinrichtung 72 fixiert den Öffnungsgrad der variablen Düse 33 und steuert den Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42 auf eine derartige Weise, dass die Soll Einlassluftmenge (E) auf im Wesentlichen übereinstimmend mit der Isteinlassluftmenge (Ej) gebracht wird.
Wenn bestimmt ist, dass die Isteinlassluftmenge (Ej) im Wesentlichen die Solleinlassluftmenge (E) wird, wird der Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42 fixiert und der Öffnungsgrad der variablen Düse 33 wird auf eine derartige Weise gesteuert, dass der Solleinlassluftdruck (T) auf im Wesentlichen übereinstimmend mit dem Isteinlassluftdruck (Tj) gebracht wird.
Wenn bestimmt ist, dass der Isteinlassluftdruck (Tj) im Wesentlichen der Solleinlassluftdruck (T) wird, wird das fixierte EGR Steuerventil 42 gelöst und die Düsenöffnungssteuereinrichtung und die EGR Öffnungssteuereinrichtung führen normale Betriebe aus.
[Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels]
Betriebe der Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 und der Antischwankungseinrichtung 72 sind nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
6 ist ein Zeitdiagramm, dessen linke Hälfte ein Zeitdiagramm ist, in dem kein Antischwankungsprozess ausgeführt wird, und dessen rechte Hälfte ein Zeitdiagramm ist, in dem der Antischwankungsprozess ausgeführt wird. In diesem Zeitdiagramm tritt die Schwankung in einer stabilen Antriebsbedingung genau nach einer Beschleunigung auf, so dass die Befehlseinspritzmenge (QFIN) schnell erhöht wird und dann stabil ist.
In der stabilen Antriebsbedingung genau nach der Beschleunigung, wenn die Abweichung (ΔE) größer als der vorgegebene Wert ist, um die Verschlechterung der Emission zu abzuschätzen, startet die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 eine Bestimmung eines Schwankens zur Zeit t1.
Die Schwankungsbestimmungseinrichtung 71 bestimmt, dass das Schwanken auftritt, wenn die Zahl der Rückwärtsbewegungen der variablen Düse 33 und des EGR Steuerventils 42 größer als der vorgegebene Wert in dem vorgegebenen Zeitraum t1-t2 sind und wenn die Abweichungen (ΔE) oder die Abweichungen (ΔT) größer als der vorgegebene Wert in dem vorgegebenen Zeitraum t1-t2 sind.
Die Antischwankungseinrichtung 72 fixiert den Öffnungsgrad der variablen Düse 33 durch die VNT Fixiereinrichtung 78 und regelt den Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42, so dass die Solleinlassluftmenge (E) im Wesentlichen übereinstimmend mit der Isteinlassluftmenge (Ej) ist.
Wenn die Isteinlassluftmenge (Ej) durch die EGR Öffnungssteuereinrichtung die Solleinlassluftmenge (E) zur Zeit t3 wird, wird der Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42 fixiert und der fixierte Öffnungsgrad der variablen Düse 33 wird gelöst. Der Öffnungsgrad der variablen Düse 33 wird geregelt, so dass der Isteinlassluftdruck (Tj) im Wesentlichen übereinstimmend mit dem Solleinlassluftdruck (T) ist.
Wenn der Isteinlassluftdruck (Tj) im Wesentlichen der Solleinlassluftdruck (T) zur Zeit T4 wird, wird der fixierte Öffnungsgrad des EGR Steuerventils 42 gelöst, so dass die Düsenöffnungssteuereinrichtung und die EGR Öffnungssteuereinrichtung die normale Steuerung ausführen.
[Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels] Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird, nur wenn die Schwankungsverschlechterung der Emission auftritt, das EGR Verhältnis schnell auf einen passenden Wert gebracht, so dass die Verschlechterung der Emission, wie beispielsweise Rauch, durch das Schwanken beschränkt ist.
Ferner steuern, wenn kein Schwanken auftritt oder wenn ein Schwanken auftritt, das die Emission kaum verschlechtert, die Düsenöffnungssteuereinrichtung und EGR Öffnungssteuereinrichtung unabhängig den Einlassluftdruck und das EGR Verhältnis, so dass der Einlassluftdruck und das EGR Verhältnis in einem kurzen Zeitraum auf den Solleinlassluftdruck und das Soll EGR Verhältnis gebracht werden. Somit kann ein gutes Fahrverhalten und eine gute Reinigung des Abgases erhalten werden.
[Modifikation]
Die Schwankungsbestimmungseinrichtung kann gestartet werden, wenn eine vorgegebene Antriebsbedingung des Motors 1 eingerichtet ist. Die Schwankungsbestimmungseinrichtung kann gemäß einer Spezifikation des Motors 1 verändert werden.
Anstelle der Fixierung des Öffnungsgrades der variablen Düse kann die Geschwindigkeit des Änderns des Öffnungsgrades der variablen Düse gesenkt werden. Insbesondere kann die variable Geschwindigkeit des Korrektureinlassluftdrucks (Tf) gesenkt werden.
An Stelle des Fixierens des Öffnungsgrades des EGR Steuerventils 42 kann die Geschwindigkeit des Änderns des Öffnungsgrades des EGR Steuerventils 42 gesenkt werden. Insbesondere kann die variable Geschwindigkeit des Korrektur EGR Verhältnisses (Gf) gesenkt werden.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Injektor 21 von der Zweiventil-Bauart, der das elektromagnetische Ventil 23 hat. In der Modifikation hat der Injektor 21 einen Linear-Solenoid, der die Nadel direkt antreibt.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die keine Common-Rail hat, kann verwendet werden. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur mit einem Motorsteuersystem für einen Dieselmotor sondern auch mit einem Motorsteuersystem andere Bauarten von Motoren verbunden werden, die den VNT 3 und die EGR Vorrichtung 4 haben.
Ein Öffnungsgrad einer variablen Düse (33) ist fixiert und ein Öffnungsgrad eines EGR Steuerventils (42) wird auf einen Sollwert gebracht, wenn ein Schwanken, das eine Emission nachteilig beeinflusst, auftritt. Als Nächstes wird der Öffnungsgrad des EGR Steuerventils (42) fixiert und der Öffnungsgrad der variablen Düse (33) wird auf einen Sollwert gebracht. Somit werden die variable Düse (33) und das EGR Steuerventil (42) unabhängig gesteuert, so dass eine gutes Fahrverhaltne und eine gute Reinigung eines Abgases erhalten werden kann, während kein Schwanken auftritt.

Claims

Motorsteuersystem mit: einem Turbolader mit variabler Düse (3), der eine variable Düse (33) hat, die einen Einlassluftdruck durch Variieren eines Öffnungsgrads der variablen Düse (33), durch die Abgas zu einer Turbine (31) geblasen wird, einstellt; einer EGR Vorrichtung (4), die ein EGR Steuerventil (42) hat, das ein EGR Verhältnis zwischen einer Menge der Einlassluft und einer Menge des Abgases durch Einstellen eines Öffnungsgrades eines EGR Durchgangs (41), durch den ein Teil des Abgases stromaufwärts der variablen Düse (33) in eine Einlassseite eines Motors (1) zurückgeführt wird, einstellt; einer Düsenöffnungssteuereinrichtung (5) zum Einstellen des Öffnungsgrades der variablen Düse (33) auf eine derartige Weise, um einen Solleinlassluftdruck entsprechend einer Antriebsbedingung des Motors (1) zu erhalten; einer EGR Öffnungssteuereinrichtung (5) zum Einstellen eines Öffnungsgrades des EGR Steuerventils (42) auf eine derartige Weise, um ein Soll EGR Verhältnis zu erhalten; einer Schwankungsbestimmungseinrichtung (71) zum Bestimmen, ob ein Schwanken zwischen Öffnungsabweichungen der variablen Düse (33) und dem EGR Steuerventil (42) auftritt; und einer Antischwankungseinrichtung (72) zum Zuweisen einer höheren Priorität zu einer Öffnungssteuerung des EGR Steuerventils (42) als der der variablen Düse (37).
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, ferner mit: einer Emissionsbestimmungseinrichtung (74, 75) zum Bestimmen einer Verschlechterung der Emission, wobei wenn die Emissionsbestimmungseinrichtung (74, 75) bestimmt, dass keine Verschlechterung der Emission vorhanden ist, die Antischwankungseinrichtung nicht aktiviert wird.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schwankungsbestimmungseinrichtung (71) ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Schwankens zwischen der variablen Düse (33) und dem EGR Steuerventil (42) bestimmt, wenn eine vorgegebene Bedingung zum Starten einer Schwankungsbestimmungseinrichtung eingerichtet ist.
Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schwankungsbestimmungseinrichtung (71) ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Schwankens bestimmt, wenn eine Zahl von Rückwärtsbewegungen der variablen Düse (33) und des EGR Steuerventils (42) in seine/ihre Öffnungs-/Schließrichtungen größer als eine vorgegebene Zahl ist.
Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei wenn die Schwankungsbestimmungseinrichtung (71) bestimmt, dass das Schwanken vorhanden ist, die Antischwankungseinrichtung (72) den Öffnungsgrad der variablen Düse (33) fixiert und den Öffnungsgrad des EGR Steuerventils (42) auf eine derartige Weise steuert, dass eine Isteinlassluftmenge, die durch einen Luftdurchflusssensor (55) erfasst wird, im Wesentlichen mit einer Solleinlassluftmenge entsprechend einer Antriebsbedingung des Motors (1) übereinstimmt, wenn die Isteinlassluftmenge sich im Wesentlichen der Solleinlassluftmenge nähert, die Antischwankungseinrichtung (72) den Öffnungsgrad des EGR Steuerventils (42) fixiert und den Öffnungsgrad der variablen Düse (33) auf eine derartige Weise steuert, dass der Isteinlassluftdruck, der durch einen Einlassluftdrucksensor (54) erfasst wird, im Wesentlichen mit einem Solleinlassluftdruck entsprechend der Antriebsbedingung des Motors (1) übereinstimmt, und wenn der Isteinlassluftdruck sich dem Solleinlassluftdruck annähert, die Antischwankungseinrichtung (72) den fixierten Öffnungsgrad des EGR Steuerventils (42) löst und die Düsenöffnungssteuereinrichtung (5) und die EGR Öffnungssteuereinrichtung (5) in einem normalen Steuerzustand ausführt.