DE102007000236B4

DE102007000236B4 - Abgasrezirkulationsgerät für einen Verbrennungsmotor und Verfahren für ein Steuern desselben

Info

Publication number: DE102007000236B4
Application number: DE102007000236.1A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Fujita; Hiroshi Haraguchi; Eiji Takemoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: JP2007315371A; US7836693B2; DE102007000236A1; JP4797880B2; US20070246028A1

Abstract

Abgasrezirkulationsgerät für einen Verbrennungsmotor (1), der einen Turbolader (3) für ein Aufladen von Einlassluft hat, wobei das Abgasrezirkulationsgerät folgendes aufweist: eine Hochdruck-EGR-Passage (51), die von einem Bereich stromaufwärts einer Turbine (32) des Turboladers (3) in einem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu einem Bereich stromabwärts eines Kompressors (31) des Turboladers (3) in einem Einlasssystem abzweigt; eine Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) hindurch wiederzugeführt wird; eine Niederdruck-EGR-Passage (61), die von einem Bereich stromabwärts der Turbine (32) in dem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu einem Bereich stromaufwärts des Kompressors (31) in dem Einlasssystem abzweigt; eine Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wiederzugeführt wird; und eine Steuereinheit (7) für ein Steuern der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63), wobei die Steuereinheit (7) die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) regelt und die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) steuert, und zwar in einem Kombinations-EGR-Bereich, in dem Abgas durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) und die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird, und die Steuereinheit (7) die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) in einem Niederdruck-EGR-Bereich regelt, in dem Abgas durch im Wesentlichen nur die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrezirkulationsgerät für einen Verbrennungsmotor. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren für ein Steuern einer Rezirkulation von Abgas des Verbrennungsmotors.
Beispielsweise offenbart jede von JP 2002-021 625 A und JP 2004-150 319 A ein Abgasrezirkulationsgerät (Abgasreinigungsgerät) für einen Verbrennungsmotor. Jedes Abgasrezirkulationsgerät führt eine Hochdruckabgasrezirkulation (Hochdruck-EGR) und eine Niederdruckabgasrezirkulation (Niederdruck-EGR) durch. In der Hochdruck-EGR wird das Abgas von einem Bereich stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers in einem Abgassystem verteilt, und in den Bereich stromabwärts eines Kompressors des Turboladers in einem Ansaug- bzw. Einlasssystem wieder zugeführt. In der Niederdruck-EGR wird Abgas von einem Bereich stromabwärts der Turbine in dem Abgassystem verteilt, und in einen Bereich stromaufwärts des Kompressors in dem Einlasssystem wieder zugeführt. Das Abgasrezirkulationsgerät schaltet zwischen einem Kombinations-EGR-Bereich, in dem sowohl die Hochdruck-EGR als auch die Niederdruck-EGR durchgeführt werden, und einem Niederdruck-EGR-Bereich, in dem nur die Niederdruck-EGR durchgeführt wird, gemäß einer Last, die auf den Verbrennungsmotor aufgebracht wird, oder dergleichen um.
Beispielsweise erhält in JP-H07-293 347 A das Abgasrezirkulationsgerät ein EGR-Verhältnis einer Abgasrezirkulation gemäß einer Änderung einer Ansaug- bzw. Einlassluftmenge, wenn die Abgasrezirkulation (EGR) gestartet und beendet wird. Das Abgasrezirkulationsgerät korrigiert eine Beziehung zwischen dem EGR-Verhältnis und einem Steuerbetrag der EGR gemäß dem EGR-Verhältnis. Somit kann das Abgasrezirkulationsgerät die EGR genau steuern. Jedoch ist das Abgasrezirkulationsgerät in JP H07- 293 347 A an dem Verbrennungsmotor vorgesehen, der ein EGR-System hat, und nicht sowohl ein Hochdruck-EGR-System als auch ein Niederdruck-EGR-System hat.
DE 10 2006 038 863 A1 offenbart ein Abgasrezirkulationsgerät für einen Motor mit Hoch- und Niederdruck-EGR, mit Abgasturbolader, mit entsprechenden Regulationseinheiten in Form von EGR-Ventilen und mit Drosselventilen. Weiter offenbart ist eine Regelung beider EGR-Zweige.
Ein weiteres Abgasrezirkulationsgerät in Verbindung mit entsprechenden Adaptionsvorgängen ist beispielsweise aus der EP 1 870 584 A2 bekannt.
Ein Abgasrezirkulationsgerät kann an einem Verbrennungsmotor vorgesehen sein, der sowohl ein Hochdruck-EGR-System und ein Niederdruck-EGR-System hat. Jedoch ist es in diesem Aufbau schwierig, den Betrag bzw. die Menge einer EGR um das Schalten zwischen dem Kombinations-EGR-Bereich, in dem sowohl die Hochdruck-EGR und die Niederdruck-EGR durchgeführt werden, und dem Niederdruck-EGR-Bereich herum zu steuern, in dem nur die Niederdruck-EGR durchgeführt wird. Demzufolge erhöhen sich im Allgemeinen Emissionen um das Schalten zwischen dem Kombinations-EGR-Bereich und dem Niederdruck-EGR-Bereich herum.
In Anbetracht des vorangegangenen und anderen Problemen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasrezirkulationsgerät zu schaffen, das an einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist, der sowohl ein Hochdruck-EGR-System als auch ein Niederdruck-EGR-System hat, wobei das Gerät angepasst ist, eine vereinfachte Steuerung auszuführen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasrezirkulationsgerät zu schaffen, das geeignet ist, eine EGR-Menge, um das Schalten zwischen einem Kombinations-EGR-Bereich, in dem sowohl die Hochdruck-EGR und die Niederdruck-EGR durchgeführt werden, und einem Niederdruck-EGR-Bereich herum zu steuern, in dem nur die Niederdruck-EGR durchgeführt wird. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren für ein Steuern einer Rezirkulation von Abgas eines Verbrennungsmotors zu schaffen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, nämlich einem Abgasrezirkulationsgerät für einen Verbrennungsmotor, der einen Turbolader für ein Aufladen von Einlassluft hat, hat das Abgasrezirkulationsgerät eine Hochdruck-EGR-Passage, die stromaufwärts einer Turbine des Turboladers in einem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu einem Bereich stromabwärts eines Kompressors des Turboladers in einem Einlasssystem abzweigt. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Hochdruck-EGR-Regulationseinheit für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Hochdruck-EGR-Passage hindruch wieder zugeführt wird. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Niederdruck-EGR-Passage, die von einem Bereich stromabwärts der Turbine in dem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu einem Bereich stromaufwärts des Kompressors in dem Einlasssystem abzweigt. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Niederdruck-EGR-Regulationseinheit für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, die durch die Niederdruck-EGR-Passage hindurch wieder zugeführt wird. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Steuereinheit für ein Steuern der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit. Die Steuereinheit regelt die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit und steuert die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit in einem Kombinations-EGR-Bereich, in dem Abgas durch die Hochdruck-EGR-Passage und die Niederdruck-EGR-Passage wieder zugeführt bzw. rezirkuliert wird. Die Steuereinheit regelt die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit in einem Niederdruck-EGR-Bereich, in dem Abgas durch im Wesentlichen durch nur die Niederdruck-EGR-Passage hindurch wieder zugeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, nämlich einem Abgasrezirkulationsgerät für einen Verbrennungsmotor, hat das Abgasrezirkulationsgerät eine Hochdruck-EGR-Passage, die von einem Abgassystem des Verbrennungsmotors für ein Rezirkulieren bzw. Wiederzuführen von Abgas zu einem Ansaug- bzw. Einlasssystem des Verbrennungsmotors abzweigt. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Hochdruck-EGR-Regulationseinheit für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Hochdruck-EGR-Passage hindurch wieder zugeführt wird. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Niederdruck-EGR-Passage, die von einem Bereich stromabwärts der Hochdruck-EGR-Passage in dem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu dem Einlasssystem abzweigt. Das Abgasrezirkulatiansgerät hat desweiteren eine Niederdruck-EGR-Regulationseinheit für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Niederdruck-EGR-Passage hindurch wieder zugeführt wird. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Steuereinheit für ein Steuern der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit. Die Steuereinheit regelt eine Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit und steuert die andere Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit in einem Kombinations-EGR-Bereich, in dem Abgas durch die Hochdruck-EGR-Passage und die Niederdruck-EGR-Passage hindurch wieder zugeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, nämlich einem Abgasrezirkulationsgerät für einen Verbrennungsmotor, hat das Abgasrezirkulationsgerät eine Hochdruck-EGR-Passage, die von einem Abgassystem des Verbrennungsmotors für ein Wiederzuführen von Abgas zu einem Einlasssystem des Verbrennungsmotors abzweigt. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Hochdruck-EGR-Regulationseinheit für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Hochdruck-EGR-Passage hindurch wieder zugeführt wird. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Niederdruck-EGR-Passage, die von einem Bereich stromabwärts der Hochdruck-EGR-Passage in dem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu dem Einlasssystem abzweigt. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Niederdruck-EGR-Regulationseinheit für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Niederdruck-EGR-Passage hindurch wieder zugeführt wird. Das Abgasrezirkulationsgerät hat desweiteren eine Steuereinheit für ein Steuern der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit. Das Steuergerät ist dazu angepasst, die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit und die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit zu regeln. Die Steuereinheit stellt eine Steuer- bzw. Regelverstärkung der Regelung gemäß einem Bereich auf Null ein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, nämlich einem Verfahren für ein Steuern einer Rezirkulation von Abgas eines Verbrennungsmotors, der einen Turbolader hat, umfasst das Verfahren ein Regeln einer Strömungsmenge von Abgas, das von einem Bereich stromaufwärts einer Turbine des Turboladers in einem Abgassystem durch eine Hochdruck-EGR-Passage hindurch zu einem Bereich Bereich stromabwärts eines Kompressors des Turboladers in einem Einlasssystem wieder zugeführt wird, gleichzeitig mit einem Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, ddas von einem Bereich stromabwärts der Turbine in dem Abgassystem durch eine Niederdruck-EGR-Passage hindurch zu einem Bereich stromaufwärts des Kompressors in dem Einlasssystem wieder zugeführt wird, wenn Abgas durch sowohl die Hochdruck-EGR-Passage und die Niederdruck-EGR-Passage wieder zugeführt wird. Das Verfahren umfasst desweiteren ein Regeln der Strömungsmenge von Abgas, das durch die Niederdruck-EGR-Passage wieder zugeführt wird, wenn Abgas durch im Wesentlichen nur die Niederdruck-EGR-Passage hindurch wieder zugeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, nämlich einem Verfahren für ein Steuern einer Rezirkulation von Abgas eines Verbrennungsmotors, umfasst das Verfahren ein Wiederzuführen von Hochdruckabgas von einem Abgassystem des Verbrennungsmotors durch eine Hochdruck-EGR-Passage hindurch zu einem Einlasssystem des Verbrennungsmotors, gleichzeitig mit einem Wiederzuführen eines Niederdruckabgases von einem Bereich stromabwärts der Hochdruck-EGR-Passage in dem Abgassystem durch eine Niederdruck-EGR-Passage hindurch zu dem Einlasssystem. Das Verfahren umfasst desweiteren ein Regeln einer Menge von einer Strömungsmenge des Hochdruckabgases und einer Strömungsmenge des Niederdruckabgases, gleichzeitig mit einem Steuern der anderen Menge von der Strömungsmenge von Hochdruckabgas und der Strömungsmenge von Niederdruckabgas.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, nämlich einem Verfahren für ein Steuern einer Rezirkulation von Abgas eines Verbrennungsmotors, umfasst das Verfahren ein Wiederzuführen von Hochdruckabgas von einem Abgassystem des Verbrennungsmotors durch eine Hochdruck-EGR-Passage hindurch zu einem Einlasssystem des Verbrennungsmotors, gleichzeitig mit einem Wiederzuführen von Niederdruckabgas von einem Bereich stromabwärts der Hochdruck-EGR-Passage in dem Abgassystem durch eine Niederdruck-EGR-Passage hindurch zu dem Einlasssystem. Das Verfahren umfasst desweiteren ein Regeln wenigstens einer Menge von einer Strömungsmenge des Hochdruckabgases und einer Strömungsmenge des Niederdruckabgases. Das Verfahren umfasst desweiteren ein Einstellen einer Steuer- bzw. Regelverstärkung der Regelung gemäß einem Bereich auf Null.
Das vorstehende und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher avon der folgenden detaillierten Beschreibung, die mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gemacht ist. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Ansicht, die einen Verbrennungsmotor zeigt, der mit einem Abgasrezirkulationsgerät gemäß einer ersten Ausführungsform versehen ist;
2 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Last, die auf den Verbrennungsmotor aufgebracht wird, und Parametern zeigt;
3 ein Zeitablaufdiagramm, das eine EGR-Steuerung des Abgasrezirkulationsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt, wenn sich die Last erhöht;
4 ein Zeitablaufdiagramm, das eine EGR-Steuerung des Abgasrezirkulationsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, wenn sich die Last verringert;
5 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Last, die auf den Verbrennungsmotor aufgebracht wird, und Parametern zeigt, gemäß einer dritten Ausführungsform;
5 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Last, die auf den Verbrennungsmotor aufgebracht wird, und Parametern zeigt, gemäß einer vierten Ausführungsform;
7 ein Flussdiagramm, das eine Steuerung für ein Umschalten eines geregelten Objekts einer ECU des Abgasrezirkulationsgeräts zeigt;
8 eine schematische Ansicht, die einen Verbrennungsmotor zeigt, der mit einem Abgasrezirkulationsgerät gemäß einer fünften Ausführungsform versehen ist;
9 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Last, die auf den Verbrennungsmotor aufgebracht wird, und einem EGR-Verhältnis zeigt;
10 ein Flussdiagramm, das eine EGR-Steuerung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
11 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Drosselposition eines Niederdruck-EGR-Ventils und einer Niederdruck-EGR-Menge zeigt, gemäß der fünften Ausführungsform;
12 ein Graph, der eine beispielhafte Beziehung zwischen der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils und der Niederdruck-EGR-Menge bei einer bestimmten Drehzahl des Verbrennungsmotors zeigt, gemäß der fünften Ausführungsform;
13 ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer Temperatur von Gas in einem Einlasskrümmer des Verbrennungsmotors und einer Konzentration von NO_x zeigt, gemäß der fünften Ausführungsform;
14 ein Flussdiagramm, das eine EGR-Steuerung eines Abgasrezirkulationsgeräts gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt; und
15 ein Flussdiagramm, das eine EGR-Steuerung eines Abgasrezirkulationsgeräts gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt ist, hat ein Verbrennungsmotor 1 in sich ein Einspritzelement 1. In dieser Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 1 beispielsweise ein Dieselmotor. Das Einspritzelement 11 ist mit einer nicht dargestellten Common Rail verbunden, die Hochdruckkraftstoff speichert. Hochdruckkraftstoff wird zu dem Einspritzelement 11 durch die Common Rail hindurch zugeführt, so dass das Einspritzelement 11 den Hochdruckkraftstoff in eine Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors 1 einspritzt. Der Verbrennungsmotor 1 hat einen Kurbelwinkelsensor 14, einen Nockenwinkelsensor 15 und einen Wassertemperatursensor 16. Der Kurbelwinkelsensor 14 erfasst eine Drehposition einer Kurbelwelle 13. Der Nockenwinkelsensor 15 erfasst wenigstens eine Position von Drehpositionen einer Einlassnocke und einer Auslassnocke des Verbrennungsmotors 1. Der Wassertemperatursensor 16 erfasst eine Temperatur von Kühlwasser des Verbrennungsmotors 1.
Der Verbrennungsmotor 1 hat ein Einlass-/Abgassystem, das mit einem Turbolader 3 für ein Druckbeaufschlagen, d. h., einem Aufladen, von Einlassluft versehen ist, die in eine Verbrennungskammer 12 angesaugt wird. Der Turbolader 3 hat einen Kompressor 31 und eine Turbine 32. Der Kompressor 31 ist in einem Einlassrohr 21 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Die Turbine 32 ist in einem Abgasrohr 41 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Die Turbine 32 wird durch kinetische Energie des Abgases angetrieben, so dass die Turbine 32 den Kompressor 31 dreht, so dass der Kompressor 31 Einlassluft auflädt. Eine nicht dargestellte Düse ist in der Nähe des Kompressors 31 vorgesehen. Ein Ladedruck der Einlassluft kann durch Ändern einer Winkelposition der Düse gesteuert werden.
Ein Einlassluftsensor 22 und eine Niederdruckdrossel 23 sind in dem Einlassrohr 21 stromaufwärts des Kompressors 31 mit Bezug auf die Strömungsrichtung von Einlassluft vorgesehen. Der Einlassluftsensor 22 erfasst eine Menge von Einlassluft. Die Niederdruckdrossel 23 ist geeignet, eine Passage in dem Einlassrohr 21 zu verbinden oder zu blockieren, um eine Menge (EGR-Menge) von rezirkuliertem bzw. wieder zugeführtem Abgas zu steuern. Ein Zwischenkühler 24, eine Hochdruckdrossel 25, ein Einlassdrucksensor 26 und ein Einlasslufttemperatursensor 27 sind in dem Einlassrohr 21 stromabwärts des Kompressors 31 mit Bezug auf die Strömungsrichtung von Einlassluft. vorgesehen. Der Zwischenkühler 24 kühlt die Einlassluft. Die Hochdruckdrossel 25 steuert eine Einlassluftmenge. Der Einlassdrucksensor 26 erfasst einen Einlassluftdruck. Der Einlasslufttemperatursensor 27 erfasst eine Einlasslufttemperatur.
Ein Katalysator 42 ist in dem Abgasrohr 41 stromabwärts der Turbine 32 mit Bezug auf die Strömungsrichtung von Abgas vorgesehen. Ein Sauerstoffsensor 43 ist stromabwärts des Katalysators 42 vorgesehen. Der Sauerstoffsensor 43 erfasst eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Der Katalysator 42 ist ein Oxidationskatalysator für ein Reinigen von Abgas durch Beschleunigen einer Oxidation von HC und CO, die in dem Abgas enthalten sind. Der Katalysator 42 sammelt auch Partikel, wie Kohlenstoffpartikel, die in dem Abgas enthalten sind.
Der Verbrennungsmotor 1 hat zwei EGR-Passagen 51, 61, durch die hindurch Abgas rezirkuliert bzw. wieder zugeführt wird. im Speziellen zweigt eine Hochdruck-EGR-Passage 51 von dem Abgasrohr 41 stromaufwärts der Turbine 32 mit Bezug auf die Strömungsrichtung von Abgas ab. Abgas strömt durch die Hochdruck-EGR-Passage 51 hindurch, wodurch es in das Einlassrohr 21 stromabwärts von sowohl dem Kompressor 31 und der Hochdruckdrossel 25 wieder zugeführt wird. Die Hochdruck-EGR-Passage 51 ist mit einem Hochdruck-EGR-Ventil 52 für ein Verbinden und Blockieren der Hochdruck-EGR-Passage 51 versehen, um die EGR-Menge zu steuern. Das Hochdruck-EGR-Ventil 52 dient als eine Hochdruck-EGR-Regulationseinheit.
Eine Niederdruck-EGR-Passage 61 zweigt von dem Abgasrohr 41 stromabwärts von sowohl der Turbine 32 als auch dem Katalysator 42 mit Bezug auf die Strömungsrichtung von Abgas ab. Abgas strömt durch die Niederdruck-EGR-Passage 61 hindurch, wodurch es in das Einlassrohr 21 stromaufwärts des Kompressors 31 wieder zugeführt wird. Das Abgas wird in das Einlassrohr 21 stromabwärts der Niederdruckdrossel 23 durch die Niederdruck-EGR-Passage 61 hindurch wieder zugeführt. Die Niederdruck-EGR-Passage 61 ist mit einem EGR-Kühler 62 und einem Niederdruck-EGR-Ventil 63 versehen. Der EGR-Kühler 62 kühlt wieder zugeführtes Abgas. Das Niederdruck-EGR-Ventil 63 ist geeignet, die Niederdruck-EGR-Passage 61 zu verbinden oder zu blockieren, um die EGR-Menge zu steuern.
Die Niederdruckdrossel 23 steuert auch die EGR-Menge von Abgas, das durch die Niederdruck-EGR-Passage 61 hindurch wieder zugeführt wird. Im Speziellen verbindet die Niederdruckdrossel 23 die Passage in dem Einlassrohr 21 oder blockiert diese, so dass sich ein Differenzialdruck in der Niederdruck-EGR-Passage 61 ändert, wodurch die EGR-Menge von Abgas gesteuert wird, das durch die Niederdruck-EGR-Passage 61 hindurchgeht.
Das Niederdruck-EGR-Ventil 63 und die Niederdruckdrossel 23 dienen als Niederdruck-EGR-Regulationseinheiten. Die Niederdruckdrossel 23 dient desweiteren als eine Differenzialdruckerzeugungseinheit.
Die vorstehenden verschiedenen Arten von Sensoren geben jeweils Erfassungssignale aus, und eine ECU 7 gibt die Erfassungssignale ein. Die ECU 7 hat einen Mikrocomputer, der eine im Allgemeinen bekannte Struktur hat, die aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einem EPROM (nicht gezeigt) und dergleichen besteht. Die ECU 7 führt arithmetische Prozesse gemäß Erfassungssignalen aus, die von den verschiedenen Arten von Sensoren eingegeben werden, wodurch verschiedene Komponenten des Verbrennungsmotors 1 gesteuert werden. Im Speziellen steuert die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52, das Niederdruck-EGR-Ventil 63 und die Niederdruckdrossel 23, wodurch eine EGR-Steuerung ausgeführt wird. Darüber hinaus betätigt die ECU 7 das Einspritzelement 11, um eine Einspritzmenge und eine Einspritzzeitabstimmung von Kraftstoff zu steuern. Die ECU 7 dient als eine Steuerungseinheit.
Das Abgasrezirkulationsgerät (Abgasreinigungsgerät) ist für ein Ausführen einer EGR-Steuerung vorgesehen. Die EGR-Steuerung wird mit Bezug auf 2 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird Abgas als Hochdruck-EGR durch die Hochdruck-EGR-Passage 51 hindurch wieder zugeführt bzw. rezirkuliert. Zusätzlich wird Abgas als Niederdruck-EGR durch die Niederdruck-EGR-Passage 61 hindurch wieder zugeführt.
Mit Bezug auf 2 wird das Hochdruck-EGR (HP-EGR) in Kombination mit dem Niederdruck-EGR (LP-EGR) in einem mittleren-niedrigen Lastbereich wieder zugeführt. Alternativ wird nur das Niederdruck-EGR in einem Hochlastbereich wieder zugeführt. Die ECU 7 berechnet eine gesamte EGR-Menge durch Addieren der EGR-Menge des Hochdruck-EGR zu der EGR-Menge des Niederdruck-EGR. Die ECU 7 verringert die gesamte EGR-Menge mit einer Erhöhung der Last.
Das Hochdruck-EGR wird in Kombination mit dem Niederdruck-EGR in einem Kombinations-EGR-Bereich wieder zugeführt. In diesem Kombinations-EGR-Bereich steuert die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil (LP-EGR-Ventil) 63 und die Niederdruckdrossel (LP-EGR-Drossel) 23 derart, dass die EGR-Menge des Niederdruck-EGR im Wesentlichen konstant wird, ungeachtet der Last. In diesem Kombinations-EGR-Bereich, regelt bzw. rückkopplungssteuert (FB-steuert) die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 derart, dass ein Luft-Kraftstoffverhältnis, das unter Verwendung das Sauerstoffsensors 43 erfasst wird, im Wesentlichen konstant wird.
Die ECU 7 führt nur das Niederdruck-EGR in einem Niederdruck-EGR-Bereich wieder zu. In diesem Niederdruck-EGR-Bereich regelt die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 derart, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das unter Verwendung des Sauerstoffsensors 43 erfasst wird, im Wesentlichen konstant wird. Das heißt, die ECU steuert die Niederdruckdrossel 23 regulär bzw. normal.
Die ECU 7 hat den ROM, der ein Datenkennfeld speichert, das eine Charakteristik der Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und der Steuerung der Niederdruckdrossel 23 speichert.
In dieser Ausführungsform führt die ECU 7 die Regelung aus, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in sowohl dem Kombinations-EGR-Bereich und dem Niederdruck-EGR-Bereich konstant zu halten. Das heißt, die ECU 7 führt die Regelung für dasselbe Objekt in sowohl dem Kombinations-EGR-Bereich und dem Niederdruck-EGR-Bereich aus. Deshalb kann die ECU die Steuerung um das Schalten herum, d. h. um den Übergang zwischen dem Kombinations-EGR-Bereich und dem Niederdruck-EGR-Bereich herum, ausführen, wodurch die EGR-Menge genau gesteuert wird, so dass Emissionen verringert werden können.
Das Hochdruck-EGR-Ventil 52 hat eine Steuer- bzw. Regelverstärkung, die durch die Änderung der EGR-Menge mit Bezug auf die Änderung der Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 definiert ist. Das Niederdruck-EGR-Ventil 63 hat eine Steuer- bzw. Regelverstärkung, die durch die Änderung der EGR-Menge mit Bezug auf die Änderung der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 definiert ist. Die Regelverstärkung des Hochdruck-EGR-Ventils 52 ist anders als die Regelverstärkung des Niederdruck-EGR-Ventils 63, aufgrund eines Unterschieds zwischen dem Differenzialdruck um das Hochdruck-EGR-Ventil 52 herum und dem Differenzialdruck um das Niederdruck-EGR-Ventil 63 herum. Im Speziellen ist die Regelverstärkung des Hochdruck-EGR-Ventils größer als die Regelverstärkung des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Das Hochdruck-EGR wird, nachdem es eine Hochdruckpassagenlänge durchströmt hat, die eine Länge ab dem Abzweigabschnitt der Hochdruck-EGR-Passage 51, ist durch das Einlassrohr 21 hindurch zu der Verbrennungskammer 12 wieder zugeführt. Das Niederdruck-EGR wird, nachdem es eine Niederdruckpassagenlänge durchströmt hat, die eine Länge ab dem Abzweigabschnitt der Niederdruck-EGR-Passage 61 ist, durch das Einlassrohr 21 hindurch zu der Verbrennungskammer 12 wieder zugeführt. Die Hochdruckpassagenlänge ist geringer als die Niederdruckpassagenlänge. Die ECU kann die EGR-Menge bei einer hohen Steuerantwort in dem Kombinations-EGR-Bereich durch Regeln des Hochdruck-EGR-Ventils 52 steuern, das die hohe Regelverstärkung in dem Kombinations-EGR-Bereich hat, zusätzlich zu der kurzen Hochdruckpassagenlänge. Deshalb können eine Emission von NO_x und Rauch, beispielsweise bei einem Beschleunigen des Fahrzeugs, in dem Kombinations-EGR-Bereich durch Regeln des Hochdruck-EGR-Ventils 52 verringert werden.
In dieser Ausführungsform dient die Niederdruckdrossel 23 als die Differenzialdruckerzeugungseinheit. Alternativ kann ein Auslassventil in dem Abgasrohr 41 für ein Verbinden und Blockieren des Abgasrohrs 41 stromabwärts des Katalysators 42 mit Bezug auf die Abgasströmungsrichtung vorgesehen sein. In diesem Fall dient dieses Auslassventil als eine. Differenzialdruckerzeugungseinheit. Das Auslassventil verbindet und blockiert die Passage in dem Abgasrohr 41, so dass sich ein Differenzialdruck in der Niederdruck-EGR-Passage 61 ändert, wodurch die EGR-Menge durch die Niederdruck-EGR-Passage 61 hindurch gesteuert wird.
(Zweite Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist die Steuerung des Schaltens zwischen dem Kombinations-EGR-Bereich und dem Niederdruck-EGR-Bereich in der ersten Ausführungsform modifiziert.
Wie in 3 gezeigt ist, steuert die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil (LP-EGR-Ventil) 63 und regelt das Hochdruck-EGR-Ventil (HP-EGR-Ventil) 52 in dem Kombinations-EGR-Bereich des Hochdruck-EGR und des Niederdruck-EGR. In diesem Kombinations-EGR-Bereich steuert die ECU 7 die Niederdruckdrossel (LP-EGR-Drossel) 32, was nicht dargestellt ist.
Wenn die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 gleich oder geringer als ein vorbestimmter Wert θHi1 mit einer Erhöhung der Last wird, steuert die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu einer vollständig geschlossenen Position, und schaltet ein geregeltes Objekt zu dem Niederdruck-EGR-Ventil 63. Das heißt, die ECU beginnt die Regelung des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Somit wird der Steuerbereich (EGR-Steuerbereich) zu dem Niederdruck-EGR-Bereich geschaltet.
Im Gegensatz dazu, wie in 4 gezeigt ist, wenn der EGR-Bereich in dem Niederdruck-EGR-Bereich ist, regelt die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63. In diesem Niederdruck-EGR-Bereich steuert die ECU 7 die Niederdruckdrossel 23, was nicht dargestellt ist.
Wenn die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 mit einer Abnahme der Last gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert θLo1 wird, beginnt die ECU 7 die Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und schaltet das geregeltes Objekt zu dem Hochdruck-EGR-Ventil 52. Somit wird der EGR-Steuerbereich zu dem Kombinations-EGR-Bereich geschaltet.
Wenn jedes der EGR-Ventile 52, 63 ein Tellerventil ist, kann jedes der EGR-Ventile 52, 63 ein Pendeln bzw. einen Nachlauf bei deren Steuerung in einem Niedrigdrossel-Positionsbereich verursachen. Alternativ, wenn jedes der EGR-Ventile 52, 63 ein Schmetterlingsventil ist, entspricht die Region, in der die Strömungsmenge fast Null ist, nicht notwendigerweise der vollständig geschlossenen Position, in der die Drosselposition des Schmetterlingsventils gleich 0° ist. In dieser Ausführungsform, wenn die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 mit einer Erhöhung der Last gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert θHi1 wird (3), steuert die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu der vollständig geschlossenen Position, und schaltet das geregelte Objekt zu dem Niederdruck-EGR-Ventil 63. Somit verwendet die ECU 7 nicht das Hochdruck-EGR-Ventil 52 für eine Steuerung des EGR-Betrags in dem Niedrigdrosselpositionsbereich des Hochdruck-EGR-Ventils 52. In diesem Betrieb kann die Steuerung sanft von dem Kombinations-EGR-Bereich zu dem Niederdruck-EGR-Bereich geschalten werden, so- dass die ECU 7 die EGR-Menge genau steuern kann, wodurch Emissionen verringert werden.
(Dritte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist die Steuerung des Schaltens zwischen dem Kombinations-EGR-Bereich und dem Niederdruck-EGR-Bereich in der ersten Ausführungsform modifiziert.
Wie in 5 gezeigt ist, steuert die ECU 7 sowohl das Niederdruck-EGR-Ventil 63 als auch die Niederdruckdrossel 23 und die ECU 7 regelt das Hochdruck-EGR-Ventil 52, und zwar in dem Kombinations-EGR-Bereich der Hochdruck-EGR und der Niederdruck-EGR.
Wenn die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 mit einer Erhöhung der Last gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert θHi1 wird, steuert die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu der vollständig geschlossenen Position, und führt die Steuerungen des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und der Niederdruckdrossel 23 fort. In diesem Zustand, wenn die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert θHi1 wird, verringert die ECU 7 einmal die Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 mit einer Erhöhung der Last, und anschließend erhöht die ECU 7 die Drosselposition der Niederdruckdrossel 23. Wenn die Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 gleich oder geringer als ein vorbestimmter Wert θTh1 in einem Zustand wird, wo die ECU 7 die Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 mit einer Erhöhung der Last verringert, beginnt die ECU 7 die Regelung des Niederdruck-EGR-Ventils 63.
Wenn die ECU 7 das geregelte Objekt von dem Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu dem Niederdruck-EGR-Ventil 63 schaltet, verhindert die ECU 7 die Regelung in einer Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, wo die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert θHi1 wird, und dem Zeitpunkt, wo die Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert θTh1 wird. In diesem Betrieb kann verhindert werden, dass die geregelten Objekte schnell zwischeneinander geschaltet werden, so dass die Steuerung der ECU 7 stabilisiert werden kann.
Alternativ, wenn die ECU 7 das geregelte Objekt von dem Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu dem Niederdruck-EGR-Ventil 63 schaltet, kann die ECU 7 die Regelung für eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Zeitpunkt verhindern, wo die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert θHi1 wird. In diesem Betrieb kann auch verhindert werden, dass die geregelten Objekte schnell zwischeneinander umgeschaltet werden, so dass die Steuerung der ECU 7 auch stabilisiert werden kann.
Wenn die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert θLo1 mit einer Abnahme der Last in dem Niederdruck-EGR-Bereich wird, beginnt die ECU 7 die Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und schaltet das geregelte Objekt zu dem Hochdruck-EGR-Ventil 52. Somit schaltet die ECU 7 den EGR-Steuerbereich zu dem Kombinations-EGR-Bereich.
(Vierte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist die Steuerung des Schaltens zwischen dem Kombinations-EGR-Bereich und dem Niederdruck-EGR-Bereich in der ersten Ausführungsform modifiziert.
Wie in 6 gezeigt ist, steuert die ECU 7 sowohl das Niederdruck-EGR-Ventil 63 als auch die Niederdruckdrossel 23 und die ECU 7 regelt das Hochdruck-EGR-Ventil 52 in dem Kombinations-EGR-Bereich der Hochdruck-EGR und der Niederdruck-EGR. Wenn die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert θHi1 mit einer Erhöhung der Last wird, steuert die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu der vollständig geschlossenen Position und beginnt die Regelung des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Die ECU 7 führt die Steuerung der Niederdruckdrossel 23 fort.
Die ECU 7 hat den ROM, der ein Datenkennfeld speichert, das eine erste Drosselpositionscharakteristik und eine zweite Drosselpositionscharakteristik für ein Erhalten der Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 definiert. In der Niederdruckdrosselposition, die in 6 gezeigt ist, stellt die durchgehende Linie die Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 dar, die gemäß der ersten Drosselpositionscharakteristik erhalten wird, und die gepunktete Linie stellt die Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 dar, die gemäß der zweiten Drosselpositionscharakteristik erhalten wird. Die erste Drosselpositionscharakteristik wird in einem normalen Zustand verwendet. Die zweite Drosselpositionscharakteristik wird in einer vorbestimmten Zeitspanne verwendet, wo die ECU 7 das geregelte Objekt von dem Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu dem Niederdruck-EGR-Ventil 63 schaltet. Die vorbestimmte Zeitspanne ist zwischen dem Zeitpunkt, wo die ECU 7 die Verwendung der zweiten Drosselpositionscharakteristik beginnt, und dem Zeitpunkt, wo die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 sich um einen vorbestimmten Wert ΔθLo ändert.
Die zweite Drosselpositionscharakteristik ist definiert, um in einer Drosselposition geringer als die erste Drosselpositionscharakteristik zu sein. In der vorbestimmten Zeitspanne, wo die ECU 7 das geregelte Objekt von dem Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu dem Niederdruck-EGR-Ventil 63 schaltet, beginnt die ECU 7 die Niederdruckdrossel 23, im Vergleich zu dem normalen Zustand, an der Niedrigdrosselpositionsseite zu steuern, zusätzlich zu dem Steuern des Niederdruck-EGR-Ventils 63, im Vergleich zu dem normalen Zustand, an der Niederdrosselpositionsseite.
In diesem Betrieb kann eine Hysterese zwischen dem Schalten des geregelten Objekts von dem Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu dem Niederdruck-EGR-Ventil 63 und dem Schalten des geregelten Objekts von dem Niederdruck-EGR-Ventil 63 zu dem Hochdruck-EGR-Ventil 52 definiert werden. Somit kann auch verhindert werden, dass die geregelten Objekte schnell zwischen einander geschaltet werden, so dass die Steuerung der ECU 7 auch stabilisiert werden kann.
Als nächstes wird die EGR-Steuerung in dieser Ausführungsform mit Bezug auf 7 beschrieben. Ein Zündschalter wird auf die AN-Position für ein Starten des Verbrennungsmotors 1 gedreht, so dass die ECU 7 mit Elektrizität versorgt wird, um ein Ausführen der Steuerroutine, die in 7 gezeigt ist, bei regelmäßigen Intervallen für ein Umschalten des geregelten Objekts zu starten.
Wie in 7 gezeigt ist, macht Schritt S101 eine positive Bestimmung, wenn die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 regelt. Wenn die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 größer als der vorbestimmte Wert (Schwellenwert) θHi1 ist, macht Schritt S102 eine negative Bestimmung, so dass die ECU 7 die Regelung des Hochdruck-EGR-Ventils 52 fortführt.
Wenn die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 regelt, macht Schritt, S101 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S102 weitergeht. Wenn die Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert θHi1 ist, macht Schritt S102 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S103 weitergeht. In Schritt S103 steuert die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu der vollständig geschlossenen Position, und die ECU 7 schaltet das geregelte Objekt von dem Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu dem Niederdruck-EGR-Ventil 63. Die ECU 7 schaltet das Datenkennfeld für ein Erhalten der Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 zu der zweiten Drosselpositionscharakteristik. Wenn die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 sich nicht um den vorbestimmten Wert ΔθLo nach einem Verwenden der zweiten Drosselpositionscharakteristik ändert, macht Schritt S104 eine negative Bestimmung, so dass die ECU 7 den Zustand beibehält, der in Schritt S103 eingestellt worden ist. Alternativ, wenn die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 geringer als der vorbestimmte Wert θLo1 ist, macht Schritt S106 eine negative Bestimmung, so dass die ECU 7 den Zustand beibehält, der in Schritt S103 eingestellt worden ist.
Wenn die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 regelt, macht Schritt S101 eine negative Bestimmung. Anschließend, wenn die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 sich um den vorbestimmten Wert ΔθLo oder mehr ändert, macht Schritt S104 eine positive Bestimmung. In diesem Zustand geht die Routine weiter zu Schritt S105, in dem die ECU 7 das Datenkennfeld für ein Erhalten der Drosselposition der Niederdruckdrossel 23 zu der ersten Drosselpositionscharakteristik ändert. Wenn die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 geringer als der vorbestimmte Wert θLo1 ist, macht Schritt S106 eine negative Bestimmung, so dass die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 bei der vollständig geschlossenen Position steuert und das Niederdruck-EGR-Ventil 63 regelt, zusätzlich zu einem Beibehalten des Verwendens der ersten Drosselpositionscharakteristik.
Wenn die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 regelt, macht Schritt S101 eine negative Bestimmung. Anschließend, wenn die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 gleich oder größer als der vorbestimmte Wert θLo1 ist, macht Schritt S106 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S107 weitergeht. In Schritt S107 schaltet die ECU 7 das geregelte Objekt von dem Niederdruck-EGR-Ventil 63 zu dem Hochdruck-EGR-Ventil 52. Zusätzlich beginnt die ECU 7 die Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 gemäß dem Datenkennfeld.
In dieser Ausführungsform beginnt die ECU 7 die erste Drosselpositionscharakteristik zu verwenden, wenn die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 sich um den vorbestimmten Wert ΔθLo nach einem Verwenden der zweiten Drosselpositionscharakteristik ändert. Alternativ kann die ECU 7 das Verwenden der ersten Drosselpositionscharakteristik beginnen, wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Starten der Verwendung der zweiten Drosselpositionscharakteristik verstrichen ist.
(Fünfte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform sind, wie in 8 gezeigt ist, die Niederdruckdrossel 23 und der Katalysator 42 von dem Aufbau der ersten Ausführungsform weggelassen. Eine Sammlungsvorrichtung 44 ist in dem Abgasrohr 41 stromabwärts der Turbine 32 bezüglich der Abgasströmungsrichtung vorgesehen. Die Sammlungsvorrichtung 44 ist stromaufwärts der Niederdruck-EGR-Passage 61 angeordnet. Die Sammlungsvorrichtung 44 ist für ein Sammeln von Partikeln, wie Kohlenstoffpartikel, vorgesehen, die im Abgas enthalten sind. Zusätzlich, wie nachstehend beschrieben ist, ist die EGR-Steuerung in dieser Ausführungsform anders als die in der ersten Ausführungsform.
Wie in 9 gezeigt ist, wird das Hochdruck-EGR nur in dem Niedriglastbereich (HP-EGR-Bereich) wieder zugeführt. Das Hochdruck-EGR wird in Kombination mit dem Niederdruck-EGR in dem mittleren Lastbereich (Kombinationsbereich) wieder zugeführt. Nur das Niederdruck-EGR wird in dem Hochlastbereich (LP-EGR-Bereich) wieder zugeführt. Die ECU 7 verringert ein EGR-Verhältnis mit einer Erhöhung der Last, die auf den Verbrennungsmotor 1 aufgebracht wird.
Die ECU 7 führt nur das Hochdruck-EGR in einem Hochdruck-EGR-Bereich wieder zu. In diesem Hochdruck-EGR-Bereich regelt die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52, derart, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das mit Hilfe des Sauerstoffsensors 43 erfasst wird, im Wesentlichen konstant wird.
Das Hochdruck-EGR wird in Kombination mit dem Niederdruck-EGR in dem Kombinations-EGR-Bereich wieder zugeführt. In diesem Kombinations-EGR-Bereich steuert die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 derart, dass das EGR-Verhältnis des Niederdruck-EGR im Wesentlichen konstant wird, ungeachtet der Last. In diesem Kombinations-EGR-Bereich regelt die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 derart, dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das mit Hilfe des Sauerstoffsensors 43 erfasst wird, im Wesentlichen konstant wird.
Die ECU 7 hat den EEPROM, der ein Datenkennfeld speichert, das in 11 gezeigt ist. Das Datenkennfeld ist ein Drosselpositions-/Strömungsmengenreferenzkennfeld, das eine Beziehung zwischen der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und der Strömungsmenge des Niederdruck-EGR definiert. Genauer gesagt, wie in 12 gezeigt ist, definiert das Drosselpositions-/Strömungsmengenreferenzkennfeld eine Information (Drossel-Strömungsinformation) zwischen der Drosselposition und der Strömungsmenge für jede Drehzahl des Verbrennungsmotors 1. Das Drosselpositions-/Strömungsmengenreferenzkennfeld, das in 12 gezeigt ist, definiert die Drossel-Strömungsinformation für 3000 U/min der Drehzahl. Die Drossel-Strömungsinformation beinhaltet einen normalen Strömungsbereich des Niederdruck-EGR, der unter Berücksichtigung einer Komponententoleranz des Niederdruck-EGR-Ventils 63 definiert ist. Die ECU 7 erhält die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63, wenn es das Niederdruck-EGR-Ventil 63 steuert, von der Drossel-Strömungsinformation gemäß einer Zielmenge des Niederdruck-EGR.
In dem Niederdruck-EGR-Bereich regelt die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 derart, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das mit Hilfe des Sauerstoffsensors 43 erfasst wird, im Wesentlichen konstant wird.
Der Zündschalter wird auf die AN-Position für ein Starten des Verbrennungsmotors 1 gedreht, so dass die ECU 7 mit Elektrizität versorgt wird, um ein Ausführen der Steuerroutine, die in 10 gezeigt ist, bei regelmäßigen Intervallen zu beginnen.
Zuerst wird die EGR-Steuerung unter Verwendung von nur dem Niederdruck-EGR beschrieben. Mit Bezug auf 10 bewertet die ECU 7 in Schritt S201, ob die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 in der vorliegenden Region regelt. Im Speziellen, wenn der Verbrennungsmotor 1 mit einer hohen Last beaufschlagt wird, macht Schritt S201 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S202 weitergeht. In Schritt S202 steuert die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu der vollständig geschlossenen Position und regelt das Niederdruck-EGR-Ventil 63.
Anschließend bewertet die ECU 7 in Schritt S203, ob der Verbrennungsmotor 1 in einem normalen Betrieb ist. Im Speziellen, wenn eine Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und/oder eine Last, die auf den Verbrennungsmotor 1 aufgebracht wird, gering ist, bestimmt die ECU 7, dass der Verbrennungsmotor 1 in dem normalen Betrieb ist, so dass Schritt S203 eine positive Bestimmung macht. Wenn Schritt S203 eine positive Bestimmung macht, geht die Routine weiter zu Schritt S204, wo die ECU 7 die Information für ein Korrigieren der Charakteristik erhält, die in 11 gezeigt ist.
In Schritt S204 berechnet die ECU 7 eine Gesamteinlassgasmenge, die die Menge von Gas anzeigt, die in die Verbrennungskammer 12 des Verbrennungsmotors 1 gemäß der Drehzahl, dem Einlassdruck, dem Atmosphärendruck und dem Ladewirkungsgrad angesaugt wird, mit Bezug auf die Formel (1). Die Gesamteinlassgasmenge ist die Summe der Menge (Einlassluftmenge) von Einlassluft (frische Einlassluft) und der EGR-Menge. Gesamteinlassgasmenge (g/sec) = Menge von Gas (g) für eine Umdrehung × Drehzahl (U/min) × Einlassdruck/Atmosphärendruck
Die Menge von Gas für eine Umdrehung kann von dem Volumen des Zylinders des Verbrennungsmotors, dem Ladewirkungsgrad und dergleichen berechnet werden. Der Ladewirkungsgrad kann von einem Datenkennfeld erhalten werden, das die Beziehung zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und der Last definiert, die auf den Verbrennungsmotor 1 aufgebracht wird.
Anschließend berechnet die ECU 7 in Schritt S205 eine Niederdruck-EGR-Menge durch Subtrahieren der Einlassluftmenge von der Gesamteinlassgasmenge.
Anschließend bewertet die ECU 7 in Schritt S206, ob die Niederdruck-EGR-Menge in dem normalen Strömungsbereich ist. Wenn die Niederdruck-EGR-Menge in dem normalen Strömungsbereich ist, der in 12 gezeigt ist, macht Schritt S206 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S207 weitergeht.
In Schritt S207 speichert die ECU 7 die Niederdruck-EGR-Menge, die in Schritt S205 berechnet worden ist, die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und die momentane Drehzahl des Verbrennungsmotors 1. Die ECU 7 verwendet die Information, die in Schritt S207 gespeichert worden ist, wenn die ECU 7 die Drosselströmungsinformation in Schritt S212 korrigiert, die in der ECU 7 gespeichert ist.
Die ECU 7 beendet dann die EGR-Steuerung, die in 10 gezeigt ist, nachdem sie den Prozess in Schritt S207 ausgeführt hat.
Wenn Schritt S203 eine negative Bestimmung macht, d. h. wenn eine Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und/oder eine Last, die auf den Verbrennungsmotor 1 aufgebracht wird, groß ist, kann die ECU 7 die Niederdruck-EGR-Menge und dergleichen nicht genau berechnen. Deshalb beendet die ECU 7 die EGR-Steuerung, die in 10 gezeigt ist, ohne den Prozess von Schritt S204 auszuführen.
Desweiteren, wenn Schritt S206 eine negative Bestimmung macht, d. h., die Niederdruck-EGR-Menge ist außerhalb des normalen Strömungsbereichs, bestimmt die ECU 7, dass das Niederdruck-EGR-System eine Störung verursacht, wie eine Abnormalität des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Somit geht die Routine weiter zu Schritt S208.
In Schritt S208 stoppt die ECU 7 die Regelung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und steuert das Niederdruck-EGR-Ventil 63 zu der vollständig geschlossenen Position. Im Anschluss beginnt die ECU 7 in Schritt S209 eine Regelung des Hochdruck-EGR-Ventils 52, so dass die ECU 7 die EGR-Steuerung unter Verwendung des Hochdruck-EGR-Systems fortführt, von dem nicht bestimmt worden ist, dass es abnormal ist.
Die ECU 7 beendet dann die EGR-Steuerung, die in 10 gezeigt ist, nachdem sie den Prozess in Schritt S209 ausgeführt hat.
Anschließend wird die EGR-Steuerung unter Verwendung von nur dem Hochdruck-EGR beschrieben. In diesem Fall macht Schritt S201 eine negative Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S210 weitergeht, wo die ECU 7 bewertet, ob die ECU 7 nur das Hochdruck-EGR in der vorliegenden Region verwendet. Im Speziellen, wenn der Verbrennungsmotor 1 mit einer niedrigen Last beaufschlagt wird, macht Schritt S210 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt 5211 weitergeht. In Schritt S211 steuert die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 zu der vollständig geschlossenen Position und regelt das Hochdruck-EGR-Ventil 52.
Die ECU 7 beendet dann die EGR-Steuerung, die in 10 gezeigt ist, nachdem sie den Prozess in Schritt 5211 ausgeführt hat.
Anschließend wird die EGR-Steuerung unter Verwendung des Hochdruck-EGR in Kombination mit dem Niederdruck-EGR beschrieben. Im Speziellen, wenn der Verbrennungsmotor mit einer mittleren Last beaufschlagt wird, machen Schritte S201, S210 negative Bestimmungen, so dass die Routine zu Schritt S212 weitergeht.
In Schritt S212 korrigiert die ECU 7 die Drossel-Strömungsinformation, die in der ECU 7 gespeichert ist, unter Verwendung der Information, die in Schritt S207 gespeichert worden ist. Im Speziellen aktualisiert die ECU 7, wie beispielsweise in 12 gezeigt ist, die Drosselströmungsinformation auf Basis der Anzahl von Informationsobjekten bzw. -elementen, die durch gefüllte Kreise dargestellt sind, und die in Schritt S207 gespeichert worden sind. Dann speichert die ECU 7 die aktualisierte Drossel-Strömungsinformation.
Im Anschluss steuert die ECU 7 in Schritt S213 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 unter Verwendung der derzeitigen Drossel-Strömungsinformation, die in Schritt S212 aktualisiert worden ist, und regelt das Hochdruck-EGR-Ventil 52.
Die ECU 7 beendet dann die EGR-Steuerung, die in 10 gezeigt ist, nachdem sie den Prozess in Schritt S213 ausgeführt hat.
In dieser Ausführungsform regelt die ECU 7 das Hochdruck-EGR und steuert das Niederdruck-EGR in dem Kombinations-EGR-Bereich. Das heilt, die ECU regelt das Hochdruck-EGR nicht gleichzeitig mit dem Niederdruck-EGR. Deshalb kann die EGR-Steuerung vereinfacht werden.
Darüber hinaus zweigt die Niederdruck-EGR-Passage 61 von dem Bereich stromabwärts der Sammlungsvorrichtung 44 ab. Deshalb werden abgegebene Partikel von dem Abgas durch die Sammlungsvorrichtung 44 entfernt, und das Abgas wird in das Einlassrohr 21 wieder zugeführt. Somit können der Kompressor 31 und der Zwischenkühler 24 vor einer Verschmutzung geschützt werden.
Die ECU 7 erhält die Beziehung zwischen der Niederdruck-EGR-Menge und der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63, wenn die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu der vollständig geschlossenen Position steuert, so dass die ECU 7 die Beziehung genau erhalten kann.
Zusätzlich, wenn die ECU 7 eine Korrektur, um die Drossel-Strömungsinformation zu aktualisieren, in der Zeitspanne durchführt, wo die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 regelt, kann ein Fahrverhalten des Fahrzeugs verschlechtert sein. In dieser Ausführungsform korrigiert die ECU 7 die Drossel-Strömungsinformation nach einem Starten der Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Deshalb kann ein Fahrverhalten des Fahrzeugs beibehalten werden.
Desweiteren, wenn die Niederdruck-EGR-Menge außerhalb des normalen Strömungsbereichs ist, bestimmt die ECU 7, dass das Niederdruck-EGR-System eine Störung verursacht, wie eine Abnormalität des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Somit steuert die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 zu der vollständig geschlossenen Position, und regelt das Hochdruck-EGR-Ventil 52, von dem nicht bestimmt worden ist, dass es eine Störung verursacht. Somit kann die Erzeugung von NO_x beschränkt werden.
Desweiteren korrigiert die ECU 7 die Drossel-Strömungsinformation, die für das Niederdruck-EGR-Ventil 63 relevant ist, so dass eine Abgastemperatur in dem Einlasskrümmer stabilisiert werden kann, wie nachstehend beschrieben wird. Somit kann eine Emission von NO_x verringert werden.
Wie in 13 gezeigt ist, wenn die Temperatur von Gas in dem Einlasskrümmer in dem selben Betriebszustand ansteigt, erhöht sich eine Produktion von NO_x. Wenn sich eine Mischrate von Hochdruck-EGR in dem Kombinations-EGR-Bereich erhöht, erhöht sich die Gastemperatur in dem Einlasskrümmer, und demzufolge erhöht sich eine Produktion von NO_x. Die Mischrate des Hochdruck-EGR erhöht sich, wenn die Niederdruck-EGR-Menge in einem Zustand, wo die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 steuert, geringer als eine Zielmenge wird.
In dieser Ausführungsform korrigiert die ECU 7 die Drossel-Strömungsinformation, die für das Niederdruck-EGR-Ventil 63 relevant ist, durch Erhalten der Beziehung zwischen der Niederdruck-EGR-Menge und der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Deshalb kann die ECU 7 die Niederdruck-EGR-Menge im Wesentlichen bei der Zielmenge in einem Zustand steuern, wo die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 steuert. Deshalb kann die ECU die Mischrate zwischen dem Niederdruck-EGR und dem Hochdruck-EGR beibehalten, wodurch die Temperatur von Gas in dem Einlasskrümmer stabilisiert wird. Somit kann die Emission von NO_x verringert werden.
In dieser Ausführungsform regelt die ECU 7 die Hochdruck-EGR und steuert die Niederdruck-EGR in dem Kombinations-EGR-Bereich. Alternativ kann die ECU 7 in dem Kombinations-EGR-Bereich die Niederdruck-EGR regeln und die Hochdruck-EGR steuern.
In dieser Ausführungsform bestimmt die ECU, dass das Niederdruck-EGR-System eine Störung verursacht, wie eine Abnormalität des Niederdruck-EGR-Ventils 63, wenn die Niederdruck-EGR-Menge außerhalb des normalen Strömungsbereichs ist. Alternativ kann die ECU 7 bestimmen, dass das Hochdruck-EGR-System eine Störung verursacht, wie eine Abnormalität des Hochdruck-EGR-Ventils 52, wenn die Hochdruck-EGR-Menge außerhalb des normalen Strömungsbereichs ist. In diesem Zustand steuert die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 zu der vollständig geschlossenen Position und regelt das Niederdruck-EGR-Ventil 63, von dem nicht bestimmt worden ist, dass es eine Störung verursacht.
(Sechste Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform hat die ECU 7 den ROM, der die Drossel-Strömungsinformation speichert, die eine Beziehung zwischen einem Anfangswert der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und der Niederdruck-EGR-Menge für jede Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 definiert.
Wie in 14 gezeigt ist, wenn die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 in der vorliegenden Region regelt, macht Schritt S210 eine positive Bestimmung. Im Anschluss, wenn der Verbrennungsmotor in einem normalen Betrieb ist, macht Schritt S203 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S301 weitergeht.
In Schritt S301 berechnet die ECU 7 die Abweichung zwischen dem Anfangswert der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und der tatsächlichen Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Im Anschluss bewertet die ECU 7 in Schritt S203, ob die Abweichung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist. Wenn die Abweichung in dem vorbestimmten Bereich ist, macht Schritt S302 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S303 weitergeht.
In Schritt S303 speichert die ECU 7 die Abweichung, die in Schritt S301 berechnet worden ist, die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63, die Niederdruck-EGR-Menge und die momentane Drehzahl des Verbrennungsmotors 1.
Wenn Schritt S302 eine negative Bestimmung macht, d. h., wenn die Abweichung, die in Schritt S301 berechnet worden ist, außerhalb des vorbestimmten Bereichs ist, bestimmt die ECU 7, dass das Niederdruck-EGR-System eine Störung verursacht, wie eine Abnormalität des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Somit geht die Routine weiter zu Schritt S208.
Anschließend wird die EGR-Steuerung unter Verwendung der Hochdruck-EGR in Kombination mit der Niederdruck-EGR beschrieben. Wenn der Verbrennungsmotor 1 mit einer mittleren Last beaufschlagt wird, machen Schritte S201, S210 negative Bestimmungen, so dass die Routine zu Schritt S304 weitergeht.
In Schritt S304 berechnet die ECU 7 die Zieldrosselposition in der Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 auf Basis der Information, die in Schritt S303 gespeichert worden ist, und der Drossel-Strömungsinformation, die in der ECU 7 gespeichert ist. Im Speziellen erhält die ECU 7 eine vorläufige Zieldrosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 in Bezug auf die Drossel-Strömungsinformation auf Basis der Zielmenge des Niederdruck-EGR. Die ECU 7 korrigiert die vorläufige Zieldrosselposition gemäß der Abweichung, die in Schritt S301 berechnet worden ist, wodurch die Zieldrosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils berechnet wird.
Anschließend steuert die ECU in Schritt S305 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 zu der Zieldrosselposition, die in Schritt S304 berechnet worden ist, und regelt das Hochdruck-EGR-Ventil 52.
In dieser Ausführungsform, wenn die ECU 7 die Zieldrosselposition in der Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 berechnet, korrigiert die ECU 7 die Zieldrosselposition gemäß der Abweichung zwischen dem Anfangswert der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und der tatsächlichen Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Deshalb kann die ECU 7 die Niederdruck-EGR-Menge im Wesentlichen bei der Zielmenge in einem Zustand steuern, wo die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 steuert. Deshalb kann die ECU 7 die Mischrate zwischen der Niederdruck-EGR und der Hochdruck-EGR beibehalten, wodurch die Temperatur von Gas in dem Einlasskrümmer stabilisiert wird. Somit kann eine Emission von NO_x verringert werden.
Desweiteren muss die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 für ein Berechnen der Abweichung zwischen dem Anfangswert der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und der tatsächlichen Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 nicht zwangsweise betätigen. Deshalb ist der Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs gering.
In dieser Ausführungsform korrigiert die ECU 7 in Schritt S304 die Zieldrosselposition in der Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 gemäß der Abweichung zwischen dem Anfangswert der Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 und der tatsächlichen Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63. Alternativ kann die ECU 7 die Zieldrosselposition in der Steuerung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 gemäß einem Regelkorrkturbetrag korrigieren, der verwendet wird, wenn die ECU 7 das Niederdruck-EGR-Ventil 63 in Schritt S202 regelt.
(Siebte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist die EGR-Steuerung in der fünften Ausführungsform modifiziert. Der Aufbau des Abgasrezirkulationsgeräts in dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen derselbe wie der Aufbau der fünften Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform regelt die ECU 7 sowohl das Hochdruck-EGR-Ventil 52 als auch das Niederdruck-EGR-Ventil 63. Zusätzlich stellt die ECU 7 den Regelbetrag des Hochdruck-EGR-Ventils 52 auf Null ein, so dass die ECU 7 das Hochdruck-EGR-Ventil 52 in dem EGR-Steuerbereich, wo nur das Hochdruck-EGR wieder zugeführt wird, im Wesentlichen nicht steuert.
Im Folgenden wird die EGR-Steuerung in dem EGR-Steuerbereich, wo nur das Niederdruck-EGR wieder zugeführt wird, mit Bezug auf 15 beschrieben. In Schritt S401 berechnet die ECU 7 die Zieldrosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 und die Zieldrosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 gemäß der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Kühlwassertemperatur.
Anschließend, in Schritt S402, wenn die Zieldrosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils 63 größer als Null wird, macht Schritt S402 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S403 weitergeht. In Schritt S403, wenn die Zieldrosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils 52 gleich oder geringer als Null ist, macht Schritt S403 eine positive Bestimmung, so dass die Routine zu Schritt S404 weitergeht. In Schritt S404 stellt die ECU 7 sowohl eine Proportionalverstärkung (P-Verstärkung) und eine Integralverstärkung (I-Verstärkung) der PI-Steuerung auf Null ein. In diesem Betrieb stellt die ECU 7 den Regelbetrag des Hochdruck-EGR-Ventils 52 auf Null ein. Deshalb regelt die ECU 7 in Schritt S405 im Wesentlichen nciht das Hochdruck-EGR-Ventil 52 und regelt nur das Niederdruck-EGR-Ventil 63.
In dieser Ausführungsform steuert die ECU 7 im Wesentlichen das Hochdruck-EGR-Ventil 52 in dem EGR-Steuerbereich, wo nur das Niederdruck-EGR wieder zugeführt wird, durch Einstellen der Steuerverstärkung des Hochdruck-EGR-Ventils 52 auf Null. Deshalb kann die EGR-Steuerung vereinfacht werden.
Die ECU 7 stellt die Proportionalverstärkung und die Integralverstärkung des Niederdruck-EGR-Ventils 63 in dem EGR-Steuerbereich, wo nur das Hochdruck-EGR wieder zugeführt wird, auf Null ein.
Die vorstehenden Prozesse, wie Berechnungen und Bestimmungen, sind nicht darauf begrenzt, dass sie durch die ECU 7 ausgeführt werden. Die Steuereinheit kann verschiedene Strukturen eingeschlossen der ECU 7 haben, die als ein Beispiel gezeigt ist.
Die vorstehenden Aufbauten der Ausführungsformen können so kombiniert werden, wie es geeignet ist.
Es sollte angemerkt sein, dass, während die Prozesse der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier so beschrieben worden sind, dass sie eine bestimmte Reihenfolge von Schritten umfassen, es beabsichtigt ist, dass weitere alternative Ausführungsformen, die andere Reihenfolgen von diesen Schritten und/oder zusätzliche Schritte haben, die hier nicht offenbart sind, innerhalb der Schritte der vorliegenden Erfindung sind.
Verschiedene Modifikationen und Abwandlungen können an den vorstehenden Ausführungsformen verschiedenartig gemacht werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ein Abgasrezirkulationsgerät ist an einem Verbrennungsmotor (1) vorgesehen. Eine Hochdruck-EGR-Passage (51) zweigt von einem Bereich stromaufwärts einer Turbine (32) eines Turboladers (3) in einem Abgassystem für ein Rezirkulieren von Abgas zu einem Bereich stromabwärts eines Kompressors (31) des Turboladers (3) in einem Einlasssystem ab. Eine Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) steuert Abgas durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) hindurch. Eine Niederdruck-EGR-Passage (61) zweigt von einem Bereich stromabwärts der Turbine (32) in dem Abgassystem für ein Rezirkulieren von Abgas zu einem Bereich stromaufwärts des Kompressors (31) in dem Einlasssystem ab. Eine Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) steuert Abgas durch die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch. Eine Steuereinheit (7) regelt die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und steuert die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63), wenn Abgas durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) und die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird. Die Steuereinheit (7) regelt die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63), wenn Abgas durch nur die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird.

Claims

Abgasrezirkulationsgerät für einen Verbrennungsmotor (1), der einen Turbolader (3) für ein Aufladen von Einlassluft hat, wobei das Abgasrezirkulationsgerät folgendes aufweist: eine Hochdruck-EGR-Passage (51), die von einem Bereich stromaufwärts einer Turbine (32) des Turboladers (3) in einem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu einem Bereich stromabwärts eines Kompressors (31) des Turboladers (3) in einem Einlasssystem abzweigt; eine Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) hindurch wiederzugeführt wird; eine Niederdruck-EGR-Passage (61), die von einem Bereich stromabwärts der Turbine (32) in dem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu einem Bereich stromaufwärts des Kompressors (31) in dem Einlasssystem abzweigt; eine Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wiederzugeführt wird; und eine Steuereinheit (7) für ein Steuern der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63), wobei die Steuereinheit (7) die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) regelt und die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) steuert, und zwar in einem Kombinations-EGR-Bereich, in dem Abgas durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) und die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird, und die Steuereinheit (7) die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) in einem Niederdruck-EGR-Bereich regelt, in dem Abgas durch im Wesentlichen nur die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) ein Hochdruck-EGR-Ventil (52) für ein Verbinden und Blockieren der Hochdruck-EGR-Passage (51) hat, und die Steuereinheit (7) das Hochdruck-EGR-Ventil (52) zu einer vollständig geschlossenen Position steuert und ein geregeltes Objekt zu der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) schaltet, wenn eine Drosselposition des Hochdruck-EGR-Ventils (52) in dem Kombinations-EGR-Bereich gleich oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) ein Niederdruck-EGR-Ventil (63) für ein Verbinden und Blockieren der Niederdruck-EGR-Passage (61) hat, und die Steuereinheit (7) ein geregeltes Objekt zu der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) schaltet, wenn eine Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils (63) in dem Niederdruck-EGR-Bereich gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit (7) die Regelung für eine vorbestimmte Periode verhindert, wenn die Steuereinheit (7) das geregelte Objekt von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) zu der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) schaltet.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 4, wobei die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23) eine Differenzialdruckerzeugungseinheit (23) für ein Ändern eines Differenzialdrucks in der Niederdruck-EGR-Passage (61) durch Verbinden und Blockieren von wenigstens einem System von dem Einlasssystem und dem Abgassystem hat, und die Steuereinheit (7) die Regelung für die vorbestimmte Periode verhindert, wo die Drosselposition der Differenzialdruckerzeugungseinheit (23) in einem vorbestimmten Drosselpositionsbereich ist.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) ein Niederdruck-EGR-Ventil (63) für ein Verbinden und Blockieren der Niederdruck-EGR-Passage (61) hat, die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (23, 63) desweiteren eine Differenzialdruckerzeugungseinheit (23) für ein Ändern eines Differenzialdrucks in der Niederdruck-EGR-Passage (61) durch Verbinden und Blockieren von wenigsten einem System von dem Einlasssystem und dem Abgassystem hat, die Steuereinheit (7) das Niederdruck-EGR-Ventil (63) in dem Niederdruck-EGR-Bereich regelt, und die Steuereinheit (7) die Drosselposition der Differenzialdruckerzeugungseinheit (23) an einer Niedrigdrosselpositionsseite im Vergleich zu einem normalen Zustand in einer vorbestimmten Periode steuert, wenn die Steuereinheit (7) das geregelte Objekt von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) zu dem Niederdruck-EGR-Ventil (63) schaltet.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (7) eine erste Drosselpositionscharakteristik für ein Erhalten der Drosselposition der Differenzialdruckerzeugungseinheit (23) in dem normalen Zustand speichert, die Steuereinheit (7) desweiteren eine zweite Drosselpositionscharakteristik für ein Erhalten der Drosselposition der Differenzialdruckerzeugungseinheit (23) in der vorbestimmten Periode speichert, und die vorbestimmte Periode zwischen einem Zeitpunkt, wo die Steuereinheit (7) die Verwendung der zweiten Drosselpositionscharakteristik beginnt, und dem Zeitpunkt ist, wo die Drosselposition des Niederdruck-EGR-Ventils (63) sich um eine vorbestimmte Drosselposition ändert.
Abgasrezirkulationsgerät für einen Verbrennungsmotor (1), wobei das Abgasrezirkulationsgerät folgendes aufweist: eine Hochdruck-EGR-Passage (51), die von einem Abgassystem des Verbrennungsmotors (1) für ein Wiederzuführen von Abgas zu einem Einlasssystem des Verbrennungsmotors (1) abzweigt; eine Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) hindurch wieder zugeführt wird; eine Niederdruck-EGR-Passage (61), die von einem Bereich stromabwärts der Hochdruck-EGR-Passage (51) in dem Abgassystem für ein Wiederzuführen von Abgas zu dem Einlasssystem abzweigt; eine Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) für ein Steuern einer Strömungsmenge von Abgas, das durch die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird; und eine Steuereinheit (7) für ein Steuern der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63), wobei die Steuereinheit (7) eine Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) regelt, und eine andere Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) steuert, und zwar in einem Kombinations-EGR-Bereich, in dem Abgas durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) und die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (7) die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) in dem Kombinations-EGR-Bereich regelt.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 8 oder 9, das desweiteren folgendes aufweist: eine Sammlungsvorrichtung (44), die in dem Abgassystem für ein Sammeln von Partikeln vorgesehen ist, die in dem Abgas enthalten sind, wobei die Niederdruck-EGR-Passage (61) von einem Bereich stromabwärts der Sammlungsvorrichtung (44) abzweigt.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) ein Ventil (52) für ein Verbinden und Blockieren der Hochdruck-EGR-Passage (51) ist, die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) ein Ventil (63) für ein Verbinden und Blockieren der Niederdruck-EGR-Passage (61) ist, die Steuereinheit (7) ein Drossel-/Strömungsinformationsobjekt speichert, das eine Beziehung zwischen der Drosselposition der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und einer Menge einer Abgasrezirkulation definiert, das Drossel-/Strömungsinformationsobjekt desweiteren eine Beziehung zwischen der Drosselposition der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) und einer Menge einer Abgasrezirkulation definiert, und die Steuereinheit (7) eine Zieldrosselposition der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) in einer Steuerung gemäß einer Zielmenge einer Abgasrezirkulation mit Bezug auf das Drossel/-Strömungsinformationsobjekt erhält, und die Steuereinheit (7) eine Zieldrosselposition der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) in einer Steuerung gemäß einer Zielmenge einer Abgasrezirkulation mit Bezug auf das Drossel-/Strömungsinformationsobjekt erhält.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 11, wobei, wenn die Drosselposition von einer Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) in einer vollständig geschlossenen Position ist, die Steuereinheit (7) eine Beziehung zwischen einer tatsächlichen Drosselposition einer anderen Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) und eine tatsächliche Menge einer Abgasrezirkulation erhält, um das Drossel-/Strömungsinformationsobjekt zu korrigieren, das für die andere Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) relevant ist.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 11, wobei die Steuereinheit (7) Anfangswerte der Drosselpositionen der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) als das Drossel-/Strömungsinformationsobjekt für jeden Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1) speichert, wobei die Steuereinheit (7) wenigstens eine der folgenden Informationen erhält: eine Abweichung zwischen einem Anfangswert der Drosselposition und einer tatsächlichen Drosselposition von einer Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63), die geregelt wird; und einen Regelkorrekturbetrag der einen Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63), die geregelt wird, wobei die Steuereinheit (7) eine Zieldrosselposition der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) in einer Steuerung und eine Zieldrosselposition der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) in einer Steuerung gemäß wenigstens einer Information von der Abweichung und dem Regelkorrekturbetrag mit Bezug auf das Drossel-/Strömungsinformationsobjekt erhält.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 12, wobei die Steuereinheit (7) die tatsächliche Menge von Abgasrezirkulation durch Subtrahieren einer Einlassluftmenge von einer Gesamteinlassgasmenge berechnet, mit welcher eine Verbrennungskammer (12) des Verbrennungsmotors (1) Gas ansaugt.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 14, wobei die Steuereinheit (7) die Gesamteinlassgasmenge gemäß einer Drehzahl, einem Einlassluftdruck und einer Einlasslufttemperatur des Verbrennungsmotors (1) berechnet.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 11, wobei, wenn die Drosselposition von einer Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) in einer vollständig geschlossenen Position ist und die Steuereinheit (7) eine andere Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) regelt, die Steuereinheit (7) die Beziehung zwischen einer tatsächlichen Drosselposition von der anderen Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) und einer tatsächlichen Menge von Abgasrezirkulation erhält.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 11, wobei, wenn die Drosselposition von einer Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) in einer vollständig geschlossenen Position ist, und die Steuereinheit (7) eine andere Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) regelt, die Steuereinheit (7) die Beziehung zwischen der tatsächlichen Drosselposition der anderen Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) und einer tatsächlichen Menge von Abgasrezirkulation erhält, und wenn die Steuereinheit (7) die andere Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) zu einer Steuerung schaltet, die Steuereinheit (7) das Drossel-/Strömungsinformationsobjekt korrigiert, das für die andere Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) relevant ist.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß einem der Ansprüche 8 bis 17, wobei die Steuereinheit (7) bestimmt, dass die Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) abnormal ist, wenn die Menge von Abgasrezirkulation durch die Hochdruck-EGR-Passage (51) hindurch außerhalb eines normalen Strömungsbereichs ist, und die Steuereinheit (7) bestimmt, dass die Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) abnormal ist, wenn die Menge von Abgasrezirkulation durch die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch außerhalb eines normalen Strömungsbereichs ist.
Abgasrezirkulationsgerät gemäß Anspruch 18, wobei die Steuereinheit (7) eine Steuerung von wenigstens einer Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) beendet, von der bestimmt worden ist, das sie abnormal ist, und die Steuereinheit (7) wenigstens eine Einheit von der Hochdruck-EGR-Regulationseinheit (52) und der Niederdruck-EGR-Regulationseinheit (63) regelt, von der bestimmt worden ist, dass sie normal ist.
Verfahren für ein Steuern einer Rezirkulation von Abgas eines Verbrennungsmotors (1), der einen Turbolader (3) hat, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Regeln einer Strömungsmenge von Abgas, das von einem Bereich stromaufwärts einer Turbine (32) des Turboladers (3) in einem Abgassystem durch eine Hochdruck-EGR-Passage (51) hindurch zu einem Bereich stromabwärts eines Kompressors (31) des Turboladers (3) in einem Einlasssystem zugeführt wird, gleichzeitig mit einer Steuerung einer Strömungsmenge von Abgas, das von einem Bereich stromabwärts der Turbine (32) in dem Abgassystem durch eine Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch zu einem Bereich stromaufwärts des Kompressors (31) in dem Einlasssystem wieder zugeführt wird, wenn Abgas durch sowohl die Hochdruck-EGR-Passage (51) als auch die Niederdruck-EGR-Passage (61) wieder zugeführt wird; und Regeln der Strömungsmenge von Abgas, das durch die Niederdruck-EGR-Passage (61) wieder zugeführt wird, wenn Abgas durch im Wesentlichen nur die Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch wieder zugeführt wird.
Verfahren für ein Steuern einer Rezirkulation von Abgas eines Verbrennungsmotors (1), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Wiederzuführen von Hochdruckabgas von einem Abgassystem des Verbrennungsmotors (1) durch eine Hochdruck-EGR-Passage (51) hindurch zu einem Einlasssystem des Verbrennungsmotors (1) sowie gleichzeitiges Wiederzuführen eines Niederdruckabgases von einem Bereich stromabwärts der Hochdruck-EGR-Passage (51) in dem Abgassystem durch eine Niederdruck-EGR-Passage (61) hindurch zu dem Einlasssystem; und Regeln einer Menge von einer Strömungsmenge des Hochdruckabgases und einer Strömungsmenge des Niederdruckgases gleichzeitig mit einem Steuern einer anderen Menge von der Strömungsmenge des Hochdruckabgases und der Strömungsmenge des Niederdruckabgases.