DE102009059287B4 - Abgas-Rückführungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Abgas-Rückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1, 1a) mit mehreren Zylindern (#1 bis #4), mit:einer Rückführungs-Rohreinheit (61, 63, 65a bis 65d) mit einer Gaseinlassöffnung (64), die mit einem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) der Maschine (1, 1a) verbunden ist, wobei die Rückführungs-Rohreinheit ferner vielfache Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) aufweist, wobei jedes eine Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) mit der Gaseinlassöffnung (64) kommuniziert undjedes andere Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a, 65d) jeweils mit jeder Einspritzöffnung (62a bis 62d) verbunden ist, die mit jedem der Ansaugöffnungen (21a bis 21d) der Maschine (1,1a) hin offen ist, sodass das Abgas, welches in die jeweiligen Ansaugöffnungen (21a bis 21d) injiziert wird, in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) strömt und entlang einer Innenwand der jeweiligen Verbrennungskammer strömt, sodass darin eine Wirbelströmung ausgebildet wird; undvielfältigen EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a), die jeweils in den Abzweig-Rohrabschnitten (65a bis 65d) vorgesehen sind,wobei jede der EGR-Steuervorrichtungen (661a bis 66d, 661a) jeden der entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) während einer Abgas-Rückführungsperiode öffnet, die Teil einer Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) ist, sodass Abgas von dem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) zurückgeleitet wird, für welche das entsprechende Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist, undjede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Ventilschließperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) schließt, bei demdie Abgas-Rückführungsperiode Teil einer Luftansaugperiode ist, die von einem Zeitpunkt an startet, zu welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) startet und zu einem Zeitpunkt endet, bei welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis12d) endet, und die EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Periode schließen, die von der Luftansaugperiode verschieden ist,jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) aus einem elektromagnetischen Ventil besteht, welches mit einer elektrische Stromzufuhr betrieben ist,bei dem das Abgas-Rückführungssystem ferner eine elektronische Steuereinheit (80) enthält, um die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils zu steuern, undbei dem das Abgas-Rückführungssystem ferner eine elektronische Steuereinheit (80) enthält, um die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dassdie elektronische Steuereinheit (80) Folgendes aufweist:einen Ventilöffnungsperiode-Detektorabschnitt (S20), zum Detektieren der Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d); undeinen Schätzabschnitt (S40) zum Schätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode,wobei die elektronische Steuereinheit (80) die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode steuert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Verbrennungskammern, von denen jede betriebsmäßig mit einem Luftansaugkanal kommuniziert, der durch eine Drosselklappe geöffnet/geschlossen wird und mit einem Abgaskanal kommuniziert, der durch ein Abgasventil geöffnet/geschlossen wird, und betrifft auch eine Abgas-Rückführungsvorrichtung, um einen Teil des Abgases (welches von den Verbrennungskammern ausgestoßen wird) aus dem Abgaskanal zum Luftansaugkanal zurückzuleiten.
  • Ein Abgas-Rückführungssystem ist bekannt und ist beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung JP H10- 252 486 A offenbart, bei welchem eine Abgasöffnung von einer der Verbrennungskammern mit einer Einlassöffnung einer anderen Verbrennungskammer verbunden ist, sodass ein Teil des Abgases von der einen Verbrennungskammer, die sich in einem Auspuffhub befindet, in die andere Verbrennungskammer zurückgeleitet wird, die sich in einem Ansaughub befindet.
  • Gemäß dem Stand der Technik mit der zuvor erläuterten Konstruktion wird die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, welches in der Verbrennungskammer um die zentrale Achse derselben herumwirbelt, erhöht (das heißt die Wirbelbildung des Abgases wird vergrößert oder verstärkt), da das Abgas von der Verbrennungskammer mit dem Ausstoß in die Verbrennungskammer mit dem Ansaughub injiziert wird.
  • Da ein Abgasreinigungsgerät, ein Schalldämpfer und andere Vorrichtungen allgemein in einem Abgasrohr einer Maschine vorgesehen sind, ist der Druck in dem Abgasrohr zwischen den Verbrennungskammern und derartigen Vorrichtungen höher als der Druck in einem Ansaugrohr der Maschine. Bei einer Mehrzylindermaschine werden viele Abgasöffnungen, die mit den Verbrennungskammern verbunden sind, zu dem Abgasrohr zusammengeführt. Selbst wenn daher eine der Verbrennungskammern sich nicht im Auspuffhub befindet, befindet sich die andere Verbrennungskammer im Auspuffhub, sodass der Druck im Abgasrohr immer auf einem hohen Druck gehalten wird.
  • Als ein Ergebnis kann in einem Fall, bei dem eine der Verbrennungskammern sich im Auspuffhub befindet und mit der anderen Verbrennungskammer verbunden wird, die sich im Ansaughub befindet, wobei die Verbindung über die jeweiligen Rückführungsrohrre erfolgt, das Abgas von der Abgasöffnung oder Auspufföffnung zur Ansaugöffnung rückgeführt werden und zwar über das Rückführungsrohr und zwar selbst während einer Periode, in welcher die andere Verbrennungskammer sich in Hüben anders als dem Ansaughub befindet.
  • Wenn das Abgas immer in das Ansaugrohr zurückgeführt wird (und zwar in die jeweiligen Ansaugöffnungen zurückgeführt wird, also nicht lediglich beim Ansaughub sondern auch bei anderen Hüben), wird die Menge an Abgas in dem Ansaugrohr erhöht. Als ein Ergebnis wird das Verhältnis der Ansaugluft in dem Gas, welches von dem Ansaugrohr in die Verbrennungskammer während des Ansaughubes einzuleiten ist, relativ reduziert. Dabei wird die Zündfähigkeit des Gases (die Mischung aus Ansaugluft, eingespritztem Brennstoff und dem Abgas) nachteilig beeinflusst. Es kann daher beim Stand der Technik nicht vermieden werden, ein Steuerventil in dem Rückführungsrohrr vorzusehen, um die Menge des Abgases, welches zurückgeleitet wird, zu begrenzen. Wenn solch ein Steuerventil in dem Rückführungsrohr vorgesehen ist, kann jedoch keine ausreichende Menge des Abgases in die Verbrennungskammer beim Ansaughub zurückgeleitet werden und zwar selbst in einem Fall, bei dem das Abgas zwangsweise in die Verbrennungskammer beim Ansaughub durch die Verwendung des hohen Druckes in der Ausstoßöffnung für die Verbrennungskammer beim Auspuffhub zurückgeleitet wird. Dies ist deshalb der Fall, da die Menge des Abgases, welches über das Rückführungsrohr zurückgeleitet wird, durch das Steuerventil begrenzt wird. Wie oben erläutert ist, kann die Zündfähigkeit verschlechtert werden, wenn eine große Menge des Abgases in die Verbrennungskammer zurückgeleitet wird, die sich im Ansaughub befindet.
  • Gemäß dem oben erläuterten Stand der Technik kann eine ausreichende Menge des Abgases nicht in die Verbrennungskammer im Hinblick auf die Zündfähigkeit zurückgeleitet werden. Es ist daher auch nicht möglich die Verwirbelung des Abgases in den Verbrennungskammern zu erhöhen. Es kann beim Stand der Technik nicht erwartet werden, dass die Verbrennung der Luft-Brennstoffmischung durch die Ausbildung des Wirbels des zurückgeleiteten Abgases in der Verbrennungskammer vereinfacht wird. Die DE 10 2004 044 249 A1 offenbart ein System nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
    Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Probleme entwickelt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Abgas-Rückführungssystem mit einer EGR-Vorrichtung zu schaffen, bei dem die Zündfähigkeit des Luft/Brennstoffgemisches erhöht ist, um die Verbrennung desselben zu vereinfachen.
  • Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Abgas-Rückführungssystem bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zur Anwendung gebracht.
  • Das Abgas-Rückführungssystem umfasst eine Rückführungs-Rohreinheit mit einer Gaseinlassöffnung, die mit einem Abgaskanal der Maschine verbunden ist. Die Rückführungs-Rohreinheit umfasst ferner eine Vielzahl an Abzweig-Rohrabschnitten, wobei jedes Ende der Abzweig-Rohrabschnitte mit der Gaseinlassöffnung kommuniziert und jedes andere Ende der Abzweig-Rohrabschnitte jeweils mit jeder Einspritzöffnung verbunden ist, die zu jeder der Ansaugöffnungen der Maschine hin offen ist, sodass das Abgas, welches in die jeweiligen Ansaugöffnungen injiziert wird, in die jeweiligen Verbrennungskammern strömt und entlang einer Innenwand der betreffenden Verbrennungskammer strömt, sodass darin eine Wirbel strömung entsteht.
  • Das Abgas-Rückführungssystem umfasst mehrere EGR-Steuervorrichtungen, die in jedem der Abzweig-Rohrabschnitte vorgesehen sind.
  • Bei dem zuvor erläuterten Abgas-Rückführungssystem öffnet jede der EGR-Steuervorrichtungen jeden der entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte während einer Abgas-Rückführungsperiode, die einen Teil der Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils oder Ansaugklappe darstellt, sodass Abgas von dem Abgaskanal in die jeweiligen Verbrennungskammern zurückgeleitet wird, für welche das entsprechende Ansaugventil geöffnet ist. Auch schließt jede der EGR-Steuervorrichtungen die entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte wenigstens während einer Ventilschließperiode des entsprechenden Ansaugventils.
  • Das Abgas, welches über die Rückführungs-Rohreinheit zurückgeleitet wird, wird in die Verbrennungskammer während der Abgas-Rückführungsperiode eingeleitet, welche durch die EGR-Steuervorrichtung gesteuert wird. Das Abgas, welches in die Verbrennungskammer eingeleitet wird, strömt entlang einer Innenwand derselben, um einen Wirbel um eine zentrale Achse der Verbrennungskammer zu bilden. Die Wirbelbewegung wird durch die Abgasströmung in der Ansaugluft erzeugt, die in die Verbrennungskammer durch die Ansaugöffnung eingeleitet wird, sodass die Ansaugluft ebenfalls in der Verbrennungskammer verwirbelt wird. Da das Abgas entlang der Innenwand der Verbrennungskammer strömt, ist die Dichte des Abgases in der Nachbarschaft oder Nähe der zentralen Achse der Verbrennungskammer kleiner als diejenige in der Nachbarschaft oder Nähe der Innenwand. Die Zündfähigkeit für das Luft/Brennstoffgemisch wird dadurch für die Maschine verbessert, in welcher eine Zündkerze in der Nachbarschaft der zentralen Achse der Verbrennungskammer vorgesehen ist.
  • Gemäß dem oben erläuterten Merkmal wird, da der Verzweigungsrohrabschnitt der Rezirkuliereinheit durch die EGR-Steuervorrichtung wenigstens während der Ventilöffnungsperiode des Ansaugventils geschlossen wird, die Menge des Abgases, welches in die Ansaugöffnung injiziert wird, für eine Einheitszeit erhöht. Als ein Ergebnis wird die Verwirbelungsgeschwindigkeit des Abgases in der Verbrennungskammer erhöht, sodass dadurch die Verbrennung des Luft/Brennstoffgemisches vereinfacht wird.
  • Es wird gemäß der vorliegenden Erfindung in der oben erläuterten Weise die Zündfähigkeit verbessert, um dadurch die Verbrennung des Luft/Brennstoffgemisches zu vereinfachen.
  • In der Ventilöffnungsperiode des Ansaugventils ist eine Luftansaugperiode enthalten, während welcher das Arbeitsgas wie die Ansaugluft in der Ansaugöffnung in die Verbrennungskammer strömt, und eine Rückströmperiode enthalten, während welcher ein Teil des Arbeitsgases, welches in die Verbrennungskammer eingeleitet wird, zur Ansaugöffnung hin zurückströmt. Es ist auf dem vorliegenden Gebiet bekannt, dass sich diese Luftansaugperiode und Rückströmperiode ändern kann und zwar abhängig von den Öffnungs- und Schließ-Zeitlagen des Ansaugventils.
  • Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung bildet die Abgas-Rückführungsperiode einen Teil einer Luftansaugperiode beginnend von einem Zeitpunkt, bei dem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer beginnt und an einem Zeitpunkt endet, bei welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer endet, wobei die EGR-Steuervorrichtungen den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt während einer Periode schließen, die verschieden ist von der Luftansaugperiode.
  • Gemäß dem zuvor erläuterten Merkmal kann, da der Abzweig-Rohrabschnitt der Rückführungs-Rohreinheit lediglich für die Abgasrückführperiode geöffnet wird, die innerhalb der Luftansaugperiode liegt, das Abgas, welches in die Ansaugöffnung injiziert wird, nicht in der Ansaugöffnung verweilen, sondern wird unmittelbar und mit Sicherheit in die Verbrennungskammer eingeleitet.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung öffnen die EGR-Steuervorrichtungen den entsprechenden Verzweigungs-Rohrabschnitt lediglich während der Abgasrückführperiode, sodass der entsprechende Verzweigungs-Rohrabschnitt während einer Periode verschlossen wird, die von der Abgasrückführperiode verschieden ist.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Rückstoßperiode in der Abgasrückführperiode nicht enthalten, sodass der Verzweigungs-Rohrabschnitt durch die entsprechende EGR-Steuervorrichtung während der Rückstoßperiode nicht geschlossen wird.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung besteht jede der EGR-Steuervorrichtungen aus einem elektromagnetischen Ventil, welches durch eine elektrische Stromversorgung betrieben wird und das Abgas-Rückführungssystem umfasst ferner eine elektronische Steuereinheit zum Steuern des Öffnungs- und Schließ-Betriebes des elektromagnetischen Ventils.
  • Gemäß einem solchen Merkmal kann, da die EGR-Steuervorrichtung elektrisch betrieben wird, um das Verzweigungsrohr zu öffnen und zu schließen, das Abgas in die Ansaugöffnung zu äußerst geeigneten Zeitlagen zurückgeleitet werden.
  • Es kann die Luftansaugperiode für die Verbrennungskammer dadurch gemessen werden, indem man die Änderung in der Luftströmung in der Ansaugöffnung in der Nachbarschaft der Verbrennungskammer detektiert. Es ist jedoch schwierig eine Vorrichtung zum Detektieren der Änderung der Luftströmung an einer Position dicht bei der Verbrennungskammer vorzusehen.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung enthält die elektronische Steuereinheit einen Detektionsabschnitt für die Ventilöffnungsperiode, um die Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils zu detektieren, und einen Einschätzabschnitt zum Einschätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode, wobei die elektronische Steuereinheit den Öffnungs- und Schließbetrieb des elektromagnetischen Ventils basierend auf der geschätzten Luftansaugperiode steuert.
  • Wie oben erläutert ist, ist es auf dem vorliegenden Gebiet bekannt, dass sich die Luftansaugperiode abhängig von den Öffnungs- und Schließ-Zeitlagen des Ansaugventils ändert. Gemäß der Erfindung wird die Luftansaugperiode basierend auf Informationen geschätzt, welche die Öffnungs- und Schließ-Zeitlagen des Ansaugventils betreffen. Als ein Ergebnis wird es möglich in einfacher Weise eine Luftansaugperiode zu erhalten, ohne dabei die Vorrichtung zum Detektieren der Änderung der Luftströmung an einer Position dicht bei der Verbrennungskammer vorzusehen.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung enthält die elektronische Steuereinheit einen Detektionsabschnitt für die Ventilöffnungsperiode, um die Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils zu detektieren, einen Drehgeschwindigkeit-Detektionsabschnitt zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit einer Kurbelwelle der Maschine und einen Einschätzabschnitt zum Einschätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode und der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Die elektronische Steuereinheit steuert dann den Öffnungs-Schließ-Betrieb des elektromagnetischen Ventils basierend auf der geschätzten Luftansaugperiode.
  • Wenn sich die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle ändert wird auch die Geschwindigkeit der Volumenänderung der Brennkammer während des Ansaughubes entsprechend geändert. Es werden dann auch die Strömungsgeschwindigkeiten der Ansaugluft, des eingespritzten Brennstoffs und des rückgeführten Abgases, welches durch die Einlassöffnung strömt, geändert. Da das Betriebsgas (wie beispielsweise die Ansaugluft, der injizierte zerstäubte Brennstoff und das Abgas) eine Masse bis zu einem gewissen Ausmaß aufweist, wird die Trägheitskraft des Betriebsgases geändert, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Betriebsgases geändert wird. Als ein Ergebnis wird auch die Rückströmungs- oder Rückstoß-Periode geändert.
  • Gemäß der Erfindung schätzt jedoch der Einschätzabschnitt die Luftansaugperiode basierend auf der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle und zwar zusätzlich zu den Informationen, welche die Ventilöffnungsperiode (die Ventilöffnungs- und -schließ-Zeitlagen) des Ansaugventils betreffen, sodass die Schätzgenauigkeit für die Luftansaugperiode weiter verbessert werden kann.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung umfasst die elektronische Steuereinheit einen Detektionsabschnitt für die Ventilöffnungsperiode, um die Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils zu detektieren, einen Drosselklappen-Öffnung-Detektionsabschnitt zum Detektieren des Ausmaßes der Drosselklappenöffnung einer Drosselklappe der Maschine, und einen Einschätzabschnitt zum Einschätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode und dem Drosselklappenöffnungsdraht der Drosselklappe. Dann steuert die elektronische Steuereinheit den Öffnungs- und Schließ-Betrieb des elektromagnetischen Ventils basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode.
  • Bei der Maschine, die eine Drosselklappenvorrichtung aufweist, wird die Menge der Ansaugluft, die durch den Ansaugluftkanal strömt, abhängig von dem Grad der Öffnung der Drosselklappe des Drosselklappenventils geändert. Wie oben erläutert wurde, wird, wenn die Strömungsmenge der Ansaugluft (ein Bestandteil des Betriebsgases) geändert wird, die Trägheitskraft des Betriebsgases geändert. Als ein Ergebnis wird die Rückströmperiode geändert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung schätzt jedoch der Einschätzabschnitt die Luftansaugperiode basierend auf dem Öffnungsgrad der Drosselklappe des Drosselklappenventils zusätzlich zu den Informationen, welche die Ventilöffnungsperiode betreffen (die Ventilöffnungs- und -schließ-Zeitlagen) des Ansaugventils, sodass die Schätzgenauigkeit für die Luftansaugperiode weiter verbessert werden kann.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung umfasst die elektronische Steuereinheit einen Detektionsabschnitt für die Ventilöffnungsperiode, um die Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils zu detektieren, einen Drehzahl-Detektionsabschnitt zum Detektieren der Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit einer Kurbelwelle der Maschine, einen Drosselklappenöffnungs-Detektionsabschnitt zum Detektieren des Drosselklappenöffnungsgrades eines Drosselklappenventils der Maschine und einen Schätzabschnitt zum Abschätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode, der Drehzahl der Kurbelwelle und dem Drosselklappenöffnungsgrad der Drosselklappe. Die elektronische Steuereinheit steuert dann den Öffnungs- und Schließ-Betrieb des elektromagnetischen Ventils basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung schätzt jedoch der Schätzabschnitt die Luftansaugperiode nicht nur basierend auf der Drehzahl der Kurbelwelle, sondern ebenso anhand des Drosselklappenöffnungsgrades des Drosselklappenventils, wobei beide Größen Einfluss auf die Trägheitskraft des Betriebsgases haben (wie beispielsweise die Ansaugluft usw.) zusätzlich zu den Informationen, welche die Ventilöffnungsperiode (die Ventilöffnungs- und -schließ-Zeitlagen) des Ansaugventils betreffen. Daher kann die Schätzgenauigkeit für die Luftansaugperiode weiter verbessert werden.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung detektiert der Detektionsabschnitt für die Ventilöffnungsperiode die Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils basierend auf einem Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle und einem Nockenwellenwinkel der Nockenwelle der Maschine.
  • Gemäß dem zuvor angesprochenen Merkmal ist es möglich in einfacher Weise die Ventilöffnungsperiode zu detektieren, das heißt die Ventilöffnungs- und -schließ-Zeitlagen des Ansaugventils basierend auf einer Dreh-Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle und dem Nockenwellenwinkel der Nockenwelle der Maschine.
  • Bei der Maschine, in welcher ein Luftsteuerventil vorgesehen ist und zwar in dem Luftansaugkanal zum Steuern der Menge der Ansaugluft oder zum Steuern der Luftströmung der Ansaugluft in die Verbrennungskammer, wird ein Druckdifferential zwischen der stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des Luftsteuerventils während einer Periode erzeugt, in welcher die Ansaugluft in die Verbrennungskammer eingeführt wird.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung umfasst das Abgas-Rückführungssystem folgendes:
    • eine Differenzdruck-Detektorvorrichtung zum Detektieren eines Differenzdruckes, der aus einer Differenz zwischen dem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite eines Luftsteuerventils besteht, welches in jedem der Ansaugluftkanäle der Maschine vorgesehen ist, die jeweils mit den Ansaugöffnungen verbunden sind, wobei das Luftsteuerventil aus einer Drosselklappe besteht, um die Menge an Ansaugluft zu steuern, welche der Verbrennungskammer zugeführt wird, oder aus einem Luftströmung-Steuerventil besteht, um die Luftströmung der Ansaugluft zu steuern, welche der Verbrennungskammer zugeführt wird; und
    • eine elektronische Steuereinheit mit einem Schätzabschnitt zum Schätzen der Luftansaugperiode basierend auf dem Differenzdruck.
  • Die elektronische Steuereinheit steuert dann den Öffnungs- und Schließ-Betrieb der EGR-Steuervorrichtungen basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode.
  • Gemäß dem zuvor erläuterten Merkmal kann, da die Differenzdruck-Detektorvorrichtung dafür vorgesehen ist, um den Differenzdruck zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Ventils zu detektieren, die Schätzgenauigkeit für die Luftansaugperiode weiter verbessert werden.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung wird jedes der elektromagnetischen Ventile der EGR-Steuervorrichtungen durch eine EIN-AUS-Steuerung der elektrischen Stromzufuhr betrieben und es wird ein Tastverhältnis der EIN-AUS-Steuerung durch die elektronische Steuereinheit gesteuert.
  • Gemäß dem oben erläuterten Merkmal wird es möglich frei die Rückführmenge des Abgases zu ändern, welches durch die EGR-Steuervorrichtung strömt und zwar durch Ändern des Tastverhältnisses für das EGR-Steuerventil. Als ein Ergebnis wird es möglich in präziser Weise die Rückführungs-Zeitsteuerung bzw. -Zeitlagen als auch die Rückführungsmenge des Abgases zu steuern und zwar mit Hilfe der EGR-Steuervorrichtung.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung besteht jede der EGR-Steuervorrichtungen aus einer mechanisch betätigten Ventilvorrichtung, die den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt in Einklang mit dem Differenzdruck öffnet und schließt, der aus einer Differenz zwischen dem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite eines Luftsteuerventils besteht, welches in jedem der Luftansaugkanäle für die Maschine vorgesehen ist, die jeweils mit den Ansaugöffnungen verbunden sind, und das Luftsteuerventil besteht aus einer Drosselklappe zum Steuern der Menge der Ansaugluft, welche der Verbrennungskammer zuzuführen ist oder besteht aus einem Luftströmung-Steuerventil zum Steuern der Luftströmung der Ansaugluft, die der Verbrennungskammer zuzuführen ist.
  • Gemäß dem oben erläuterten Merkmal wird, da die mechanisch betriebene Ventilvorrichtung durch Differenzdruck zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Luftsteuerventils betrieben wird und zwar während der Luftansaugperiode, der Rückführungskanal automatisch durch den Differenzdruck geöffnet, der in der Luftansaugperiode erzeugt wird. Es ist daher nicht erforderlich die Luftansaugperiode basierend auf den Detektionssignalen von vielfältigen Arten von Sensoren einzuschätzen und es wird daher das Abgas-Rückführungssystem einfacher.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung umfasst die mechanisch betriebene Ventilvorrichtung folgendes: einen Gehäusekörper mit einem Aufnahmeabschnitt, um in bewegbarer Form ein Ventilteil aufzunehmen; eine erste und eine zweite Druckkammer, die in dem Gehäusekörper ausgebildet sind und zwar auf sich gegenüberliegenden Seiten des Ventilteils.
  • Bei solch einer mechanisch betriebenen Ventilvorrichtung ist die erste Druckkammer mit einer stromaufwärtigen Seite des Luftsteuerventils verbunden, sodass der Druck in dem Abzweig-Rohrabschnitt auf der stromaufwärtigen Seite des Luftsteuerventils in die erste Druckkammer eingeleitet wird und wobei die zweite Druckkammer mit einer stromabwärtigen Seite des Luftsteuerventils verbunden ist, sodass der Druck in dem Abzweig-Rohrabschnitt auf der stromabwärtigen Seite des Luftsteuerventils in die zweite Druckkammer eingeleitet wird.
  • Gemäß dem oben erläuterten Merkmal wird, da die Druckwerte auf der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Luftsteuerventils jeweils in die erste bzw. zweite Druckkammer eingeleitet werden, die in dem Gehäusekörper auf sich gegenüberliegenden Seiten des Ventilteiles ausgebildet sind, der Rückführungskanal automatisch durch den Differenzdruck geöffnet, der in der Luftansaugperiode erzeugt wird.
  • Gemäß einem noch weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Strömungsmenge-Steuerventil in der Rückführungs-Rohreinheit vorgesehen, um die Strömungsmenge des Abgases zu steuern, welches über die Rückführungs-Rohreinheit zurückgeleitet wird.
  • Die oben erläuterten Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konstruktion einer Maschine wiedergibt, an welche eine Abgas-Rückführungsvorrichtung (EGR-Vorrichtung) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeschlossen ist bzw. zur Anwendung gebracht ist;
    • 2 eine schematische Ansicht, die die Konstruktion der Maschine darstellt, welche in 1 gezeigt ist und zwar gesehen von einer Seite eines Zylinderkopfes derselben aus;
    • 3 ein Flussdiagramm, welches den Steuerprozess der EGR-Vorrichtung wiedergibt;
    • 4 einen Zeitsteuerplan, der die Operationen eines Ansaugventils und eines EGR-Steuerventils veranschaulicht;
    • 5 Karten für die Beziehungen zwischen der Maschinendrehzahl, dem Kurbelwinkel und der Luftansaugperiode für jeweils vorgestellte Winkelbeträge und Drossel-Öffnungsgrade, die für das Schätzen der Luftansaugperiode verwendet werden;
    • 6 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und der Strömungsmenge des EGR-Gases wiedergibt;
    • 7 eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konstruktion einer Maschine zeigt, bei der die EGR-Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist, wobei eine Luftströmung-Steuervorrichtung in der Maschine vorgesehen ist;
    • 8 eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konstruktion einer Maschine zeigt, bei der eine EGR-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist,
    • 9 eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konstruktion einer Maschine wiedergibt, bei der die EGR-Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist, wobei die Luftströmung-Steuervorrichtung in der Maschine nicht vorgesehen ist,
    • 10 eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konstruktion einer Maschine zeigt, bei der eine EGR-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform vorliegenden Erfindung angewendet ist,
    • 11 einen Zeitsteuerplan, der die Operationen eines Ansaugventils und eines EGR-Steuerventils gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform zeigt; und
    • 12 eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konstruktion einer Maschine wiedergibt, bei der die EGR-Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist, wobei die Luftströmung-Steuervorrichtung in der Maschine nicht vorgesehen ist.
  • Es werden im Folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden bei allen der vielen Ausführungsformen für solche Komponenten oder Abschnitte verwendet, die identisch oder ähnlich untereinander sind, sodass eine sich überlappende Erläuterung vermieden wird bzw. weggelassen wird.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Es wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Konstruktion einer Brennkraftmaschine 1 wiedergibt (im Folgenden einfach als Maschine bezeichnet), bei der eine Abgas-Rückführungsvorrichtung 60 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Die Maschine 1 besteht aus einem Vier-Hub, Vier-Zylinder und einem Benzinmotor vom Reihentyp. In 1 ist lediglich der erste Zylinder #1 (von den ersten bis vierten Zylinder #1 bis #4) gezeigt. 2 zeigt eine schematische Ansicht, welche die Konstruktion der Maschine bzw. des Motors 1 wiedergibt, der in 1 dargestellt ist, und zwar gesehen von einer Seite eines Zylinderkopfes 20 derselben aus.
  • Der Motor oder die Maschine 1 besitzt eine Maschinen-Hauptkonstruktion 2 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 80 zum Steuern der Maschinen-Hauptkonstruktion 2.
  • Die Maschinen-Hauptkonstruktion 2 besteht aus einem Zylinderblock 10, einem Zylinderkopf 20, einem Ansaug-Verteiler 30, einem Abgas-Verteiler 40, einer Abgas-Rückführungsvorrichtung 60 (im Folgenden auch als eine EGR-Vorrichtung bezeichnet) und so weiter.
  • Der Zylinderblock 10 umfasst vier Zylinderbohrungen 11a bis 11d. Bei der vorliegenden Beschreibung entsprechen jede der Suffixes a bis d, die an die jeweiligen Bezugsnummern angehängt sind, jeweils den ersten bis vierten Zylindern #1 bis #4.
  • Eine obere Seite von jeder Zylinderbohrung 11a bis 11d ist offen. Der Zylinderkopf 20 ist an einer oberen Seite des Zylinderblocks 10 durch eine Befestigungseinrichtung fixiert wie beispielsweise durch Schrauben (nicht gezeigt), um dadurch die offenen Enden der Zylinderbohrungen 11a bis 11d zu verschließen. Die Verbrennungskammern 12a bis 12d, die dem ersten bis vierten Zylinder #1 bis #4 entsprechen, wird jeweils durch jede der Zylinderbohrungen 11a bis 11d, einem Kolben 14 und dem Zylinderkopf 20 gebildet.
  • Der Kolben 14 ist in jeder der Verbrennungskammern 12a bis 12d vorgesehen, sodass der Kolben 14 entlang einer zentralen Achse C der jeweiligen Verbrennungskammern 12a bis 12d hin und her geht, wobei der Kolben 14 in Gleitkontakt mit einer Innenwand 13a bis 13d der jeweiligen Zylinderbohrung 11a bis 11d steht. Der Kolben 14 wird in den jeweiligen Zylinderbohrungen 11a bis 11d hin und her bewegt und zwar nach dem Empfangen von Energie, die erzeugt wird, wenn Brennstoff, der in die jeweilige Verbrennungskammer 12a bis 12d zugeführt wird, verbrannt wird. Die hin und her verlaufende Bewegung des Kolbens 14 wird auf eine Kurbelwelle 16 über eine Verbindungsstange 15 übertragen. Die Kurbelwelle 16 wandelt die hin und her verlaufende Bewegung des Kolbens 14 in eine Drehbewegung um, um dadurch eine Drehbewegung zur Außenseite der Maschine auszugeben.
  • Der Zylinderkopf 20 umfasst Ansaugöffnungen 21a bis 21d zum Zuführen des Betriebsgases (welches aus der Ansaugluft, Brennstoff und dem Abgas für die EGR besteht) und zwar Zuführen des Betriebsgases in die Verbrennungskammern 12a bis 12d, und umfasst Auspufföffnungen 25a bis 25d, um das Verbrennungsgas (welches in den Verbrennungskammern 12a bis 12d verbrannt wurde), zur Außenseite der Maschine als Abgas auszutragen.
  • Die Ansaugöffnung 21a verzweigt sich in zwei Luftströmungskanäle und hat ein offenes Ende 22a an einer stromaufwärtigen Seite der Luftströmungskanäle, sodass das offene Ende 22a mit dem Ansaugverteiler 30 verbunden ist Die Ansaugöffnung 21a besitzt zwei offene Enden 23a und 24a auf einer stromabwärtigen Seite der jeweiligen Luftströmungskanäle, sodass die offenen Enden 23a und 24a betriebsmäßig mit der Verbrennungskammer 12a kommunizieren. Die anderen Ansaugöffnungen 21b bis 21d besitzen in gleicher Weise offene Enden 22b bis 22d an den stromaufwärtigen Seiten derselben, und besitzen offene Enden 23b bis 23d und 24b bis 24d auf den jeweiligen stromabwärtigen Seiten derselben. Die Ansaugventile 51a bis 51d sind jeweils an dem Zylinderkopf 20 vorgesehen, um die offenen Enden 23a bis 23d und 24a bis 24d der jeweiligen Ansaugöffnungen 21a bis 21d zu öffnen und zu schließen.
  • Jedes der Ansaugventile 51a bis 51d wird durch eine Nocke 56 angetrieben, die an einer Nockenwelle 55 fixiert ist, die in Verbindung mit der Kurbelwelle 16 gedreht wird, sodass die Ansaugventile 51a bis 51d die offenen Enden 23a bis 23d und 24a bis 24d der jeweiligen Ansaugöffnungen 21a bis 21d öffnen und schließen.
  • Es ist eine Ventilzeitsteuer-Steuervorrichtung 50 an dem Zylinderkopf 20 vorgesehen, um eine Öffnungs- und/oder Schließ-Zeitlage der Ansaugventile 51a bis 51d in Bezug auf einen Drehwinkel der Kurbelwelle 16 vorzustellen oder nachzustellen bzw. zu verzögern.
  • Die Auspufföffnung 25a ist in solcher Weise ausgebildet, dass zwei Gasströmungskanäle in einen Gasströmungskanal zusammengefasst sind. Daher besitzt die Auspufföffnung 25a zwei offene Enden 26a und 27a auf den stromaufwärtigen Seiten der Gasströmungskanäle, die betriebsmäßig mit der Verbrennungskammer 12a kommunizieren, und besitzt ein offenes Ende 28a an einer stromabwärtigen Seite des Gasströmungskanals, die mit dem Abgasverteiler 40 verbunden ist. Die anderen Auspufföffnungen 25b bis 25d besitzen in gleicher Weise offene Enden 26b bis 26d und 27b bis 27d an den stromaufwärtigen Seiten derselben, und offene Enden 28b bis 28d an den jeweiligen stromabwärtigen Seiten derselben. Die Auspuff- oder Ausstoßventile 53a bis 53d sind jeweils an dem Zylinderkopf vorgesehen, um die offenen Enden 26a bis 26d und 27a bis 27d der jeweiligen Auspufföffnungen 25a bis 25d zu öffnen und zu schließen.
  • Jedes der Auspuffventile 53a bis 53d wird durch eine Nocke 58 angetrieben, die an einer Nockenwelle 57 fixiert ist, welche in Übereinstimmung mit der Kurbelwelle 16 gedreht wird, sodass die Auspuffventile 53a bis 53d die offenen Enden 26a bis 26d und 27a bis 27d der jeweiligen Auspufföffnungen 25a bis 25d öffnen und schließen.
  • Es sind Zündkerzen 70a bis 70d an dem Zylinderkopf 20 vorgesehen, sodass jeder der Zündabschnitte zur jeweiligen Verbrennungskammer 12a bis 12d hin freiliegend ist. Jeder der Zündabschnitte der Zündkerzen 70a bis 70d ist an einer Position dicht bei der zentralen Achse C der jeweiligen Verbrennungskammern 12a bis 12d angeordnet. Die Zündkerzen 70a bis 70d zünden das Betriebsgas, welches in die jeweiligen Verbrennungskammern 12a bis 12d zugeführt wurde und zwar durch das Erzeugen von Funken an den Zündabschnitten.
  • Es sind Brennstoffeinspritzvorrichtungen 71a bis 71d an dem Zylinderkopf 20 vorgesehen, sodass jeder der Einspritzabschnitte zu der jeweiligen Ansaugöffnung 21a bis 21d hin freiliegend ist, um den Brennstoff zu der jeweiligen Verbrennungskammer 12a bis 12d zu injizieren. Die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 71a bis 71d können in dem Zylinderkopf 20 in solcher Weise vorgesehen ein, dass jeder der Einspritzabschnitte zu der jeweiligen Verbrennungskammer 12a bis 12d hin freiliegend ist, um den Brennstoff direkt in die Verbrennungskammern 12a bis 12d einzuspritzen.
  • Der Ansaugverteiler 30 ist an dem Zylinderkopf 20 befestigt, um die Ansaugluft in die jeweiligen Ansaugöffnungen 21a bis 21d zuzuführen. Der Ansaugverteiler 30 umfasst einen Druckausgleichsbehälter 31, in welchen die Ansaugluft zugeführt wird, die durch eine Luftreinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) hindurch verlaufen ist, wobei gegabelte Abschnitte 32a bis 32d jeweils mit den Ansaugöffnungen 21a bis 21d verbunden sind. Eine Drosselklappenventilvorrichtung 90 ist auf einer stromaufwärtigen Seite des Druckausgleichbehälters 31 vorgesehen, um die Ansaugluftmenge zu steuern, die in die jeweiligen Verbrennungskammern 12a bis 12d zugeführt wird.
  • Die Drosselklappenventilvorrichtung 90 umfasst eine Drosselklappe 91 zum Ändern des Querschnittsbereiches oder der Querschnittsfläche des Ansaugluftkanals und einen Treiberabschnitt (nicht gezeigt) zum Antreiben der Drosselklappe 91, damit sich diese dreht. In einem Zustand, bei dem die Querschnittsfläche oder der Querschnittsbereich des Ansaugluftkanals (der mit dem Druckausgleichsbehälter 31 verbunden ist) durch die Drosselklappe 91 gesteuert wird, öffnet wenigstens eines der Ansaugventile 51a bis 51d die entsprechende Ansaugöffnung 21a bis 21d, sodass die Ansaugluft als auch der injizierte Brennstoff (zerstäubte Brennstoff) in die entsprechende Verbrennungskammer 12a bis 12d eingeführt werden. Als ein Ergebnis entsteht eine Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 91. Bei solch einer Betriebsperiode ist der Druck auf der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 91 niedriger als derjenige auf der stromaufwärtigen Seite.
  • Die Luftströmung-Steuervorrichtungen 92 sind an den jeweiligen Gabelungsabschnitten 32a bis 32d vorgesehen. Jede der Luftströmung-Steuervorrichtungen 92 ändert die Strömung der Ansaugluft, die durch die gegabelten Abschnitte 32a bis 32d hindurchströmt, um dadurch eine Umkippströmung in der longitudinalen Richtung (der Zentrumsachse C) der Verbrennungskammer zu erzeugen, wenn die Ansaugluft in die Verbrennungskammern 12a bis 12d eingeleitet wird.
  • Jede der Luftströmung-Steuervorrichtungen 92 besitzt ein Luftströmung-Steuerventil 93a (bis 93d), um einen Teil des Luftansaugkanals des gegabelten Abschnitts 32a bis (32d) zu schließen, und besitzt einen Antriebsabschnitt (nicht gezeigt) zum Antreiben des Luftströmung-Steuerventils 93a (bis 93d). In einem Zustand, bei dem das Luftströmung-Steuerventil 93a (bis 93d) betrieben wird, um den Teil des Luftansaugkanals des gegabelten Abschnitts 32a (bis 32d) zu schließen, öffnet wenigstens eines der Ansaugventile 51a bis 51d die entsprechenden Ansaugöffnungen 21a bis 21d, sodass die Ansaugluft als auch der eingespritzte Brennstoff (zerstäubte Brennstoff) in die entsprechenden Verbrennungskammern 12a bis 12d eingeleitet werden. Als ein Ergebnis entsteht eine Druckdifferenz einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der jeweiligen Luftströmung-Steuerventile 93a bis 93d. In solch einer Betriebsperiode wird der Druck auf jeder stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a bis 93d niedriger als derjenige auf jeder stromaufwärtigen Seite.
  • Die Ansaugöffnungen 21a bis 21d und der Ansaug-Verteiler 30 werden auch als Ansaug-Luftkanal bezeichnet und die Drosselklappenvorrichtung 90 und die Luftströmung-Steuervorrichtung 92 werden auch als ein Luftsteuerventil bezeichnet.
  • Der Abgas-Verteiler 40 ist an dem Zylinderkopf 20 fixiert, um das Abgas, welches aus den jeweiligen Auspufföffnungen 25a bis 25d ausgetragen wird, zu einer AbgasReinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) zu leiten, die in einem Abgasrohr vorgesehen ist, welches an eine stromabwärtige Seite des Abgas-Verteilers 40 angeschlossen ist. Der Abgas-Verteiler 40 besitzt gegabelte Abschnitte 41a bis 41d, die jeweils mit Auspufföffnungen 25a bis 25d verbunden sind, und einen Sammelabschnitt 42, an welchen die gegabelten Abschnitte 41a bis 41d zusammenlaufen. Die Auspufföffnungen 25a bis 25d und der Abgas-Verteiler 40 werden auch als ein Abgaskanal bezeichnet.
  • Die Abgas-Rückführungsvorrichtung 60 leitet einen Teil des Abgases, welches aus den Verbrennungskammern ausgetragen wird, in die Auspufföffnungen 25a bis 25d zurück und zwar in die Ansaugöffnungen 21a bis 21d als EGR-Gas. Die Abgas-Rückführungsvorrichtung 60 besteht aus Rückführungskanäle 61 zum Führen des Abgases zu den Ansaugöffnungen 21a bis 21d, den Einspritzöffnungen 62a bis 62d, die mit den Rückführungskanäle 61 verbunden sind, und die das EGR-Gas zu den jeweiligen Ansaugöffnungen 21a bis 21d injizieren, und aus EGR-Steuerventilen 66a bis 66d, um die jeweiligen Rückführungskanäle 61 zu vorbestimmten Zeitlagen zu öffnen und zu schließen.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Rückführungskanäle 61 durch ein EGR-Rohr 63 gebildet und aus einem Einspritzkanal 29a (bis 29d), der in dem Zylinderkopf 20 ausgebildet ist und der mit den jeweiligen Ansaugöffnungen 21a bis 21d kommuniziert. Die Einspritzöffnungen 62a bis 62d entsprechen den offenen Enden der jeweiligen Einspritzkanäle 29a bis 29d, die in dem Zylinderkopf 20 ausgebildet sind.
  • Das EGR-Rohr 63 besitzt eine gemeinsame Gaseinlassöffnung 64, die mit dem Abgasverteiler 40 verbunden ist, und Verzweigungs-Rohrabschnitte 65a bis 65d, die von der Gaseinlassöffnung 64 aus abzweigen und die mit den jeweiligen EGR-Steuerventilen 66a bis 66d verbunden sind, um das Abgas von der Gaseinlassöffnung 64 in die jeweiligen EGR-Steuerventile 66a bis 66d zu verteilen. Das EGR-Rohr 63 bildet einen Teil des Rückführungskanals im Inneren desselben. Jede der Einspritzöffnungen 62a bis 62d ist zu einem der offenen Enden 23a bis 23d und 24a bis 24d für die jeweiligen Ansaugöffnungen 21a bis 21d hin ausgerichtet.
  • Jedes der EGR-Steuerventile 66a bis 66d ist zwischen den jeweiligen Verzweigungs-Rohrabschnitten 65a bis 65d und den jeweiligen Einspritzkanälen 29a bis 29d angeordnet. Jedes der EGR-Steuerventile 66a bis 66d besitzt einen Einspritzabschnitt 67a (bis 67d). Jeder der Einspritzabschnitte 67a bis 67d ist in dem jeweiligen Einspritzkanal 29a bis 29d angeordnet.
  • Jedes der EGR-Steuerventile 66a bis 66d umfasst einen Ventilkörper (nicht gezeigt), um den Rückführungskanal 51 zu öffnen und zu schließen, und umfasst einen Antriebsabschnitt (nicht gezeigt), um den Ventilkörper anzutreiben und zwar bei Empfang von elektrischer Energie. Der Antriebsabschnitt umfasst ein elektromagnetisches Stellglied zum Erzeugen einer elektromagnetischen Kraft, wenn elektrische Energie daran angelegt wird. Der Ventilkörper ist aus einem magnetischen Material gebildet und wird in einer Ventilöffnungsrichtung (oder in einer Ventilschließrichtung) durch die elektromagnetische Kraft bewegt, die an dem Antriebsabschnitt erzeugt wird, um dadurch den Rückführungskanal 61 zu öffnen und/oder zu schließen. Der Antriebsabschnitt wird durch die elektronische Steuereinheit (ECU) 80 betrieben, was weiter unten noch erläutert wird.
  • Die EGR-Steuerventile 66a bis 66d injizieren das EGR-Gas, welches von dem EGR-Rohr 63 zugeführt wird und zwar über die Einspritzabschnitte 67a bis 67d. Das EGR-Gas, welches von den Einspritzabschnitten 67a bis 67d injiziert wird, strömt zu den jeweiligen Verbrennungskammern 12a bis 12d durch die Einspritzkanäle 29a bis 29d, die Einspritzöffnungen 62a und 62d und die offenen Enden 23a bis 23d hindurch.
  • Das den jeweiligen Verbrennungskammern 12a bis 12d zugeführte EGR-Gas strömt entlang der Innenwand 13a (bis 13d), sodass das EGR-Gas um die zentrale Achse C verwirbelt wird. Die Ansaugluft, die in die Verbrennungskammer 12a (bis 12d) zugeführt wird, wird in gleicher Weise um die zentrale Achse C herum verwirbelt, da die Ansaugluft durch das verwirbelte EGR-Gas mitgezogen oder mitgerissen wird.
  • Das EGR-Rohr 63 und der Zylinderkopf 20 werden auch als ein EGR-Kanal bezeichnet. Die EGR-Steuerventile 66a bis 66d und die ECU 80 werden auch als eine Öffnungs-/Schließ-Vorrichtung bezeichnet. Die EGR-Steuerventile 66a bis 66d werden auch als Öffnungs- /Schließ-Ventile bezeichnet. Auch wird die ECU 80 als eine Steuereinheit bezeichnet.
  • Die ECU 80 steuert die Operationen der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 71a bis 71d, die Ventilzeitsteuer-Steuervorrichtung 50, die Drosselklappenventilvorrichtung 90, die Luftströmung-Steuervorrichtungen 92, die Zündkerzen 70a bis 70d, die EGR-Vorrichtung 60 und so weiter. Die ECU 80 besteht aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und so weiter und aus Treiberschaltungen.
  • Wie in 1 gezeigt ist sind verschiedene Arten von Sensoren wie beispielsweise ein Kurbelwellenpositionssensor 81 zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit und des Kurbelwellenwinkels der Kurbelwelle 16, ein Nockenpositionssensor 82 zum Detektieren des Nockenwellenwinkels der Nockenwelle 55, ein Drosselklappenpositionssensor 83 zum Detektieren des Öffnungsgrades der Drosselklappe 91 und so weiter an die ECU 80 angeschlossen. Die ECU 80 besitzt einen Eingangskreis zum Empfangen von Signalen von den oben erläuterten verschiedenen Arten von Sensoren. Die ECU 80 umfasst ferner einen Ausgangskreis zum Ausgeben von Treibersignalen an die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 71a bis 71d, die Ventilzeitsteuer-Steuervorrichtung 50, die Drosselklappenventilvorrichtung 90, die Luftströmung-Steuervorrichtungen 92, die Zündkerzen 70a bis 70d und die EGR-Vorrichtung 60, wobei die jeweiligen Treibersignale jedem Befehlssignal entsprechen, welches durch den Mikrocomputer in Einklang mit einem Programm berechnet wird, welches in einer Speichervorrichtung wie beispielsweise einem ROM und so weiter gespeichert ist.
  • Die ECU 80 steuert den Betrieb der Maschine 1 basierend auf dem Betriebszustand des Fahrzeugs. Beispielsweise berechnet die ECU 80 das Maschinensoll-Drehmoment basierend auf einer Drehmomentanforderung von einem Fahrzeugfahrer, dem Lastzustand der Maschine 1 und so weiter. Dann steuert die ECU 80 die Brennstoffeinspritzmengen, welche durch die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 71a bis 71d in die jeweiligen Zylinder #1 bis #4 einzuspritzen sind, steuert die Einspritzzeitlagen, die Öffnungs-/Schließ-Zeitlagen für die Ansaugventile 51a bis 51d, die durch die Ventilzeitsteuer-Steuervorrichtung 50 betrieben werden, den Drosselklappenöffnungsgrad der Drosselklappe 91, die durch die Drosselklappenventilvorrichtung 90 angetrieben wird, den Betrieb der Luftströmung-Steuerventile 93a bis 93d, die durch die Luftströmung-Steuervorrichtung 92 angetrieben werden, die Zünd-Zeitlagen für die Zündkerzen 70a bis 70d, die EGR-Gasmenge, die durch die EGR-Vorrichtung 60 betrieben werden soll und die Zuführung-Zeitlagen für das EGR-Gas, sodass das Maschinendrehmoment entsprechend dem Maschinensoll-Drehmoment von der Kurbelwelle 16 ausgegeben wird.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform steuert die ECU 80 die oben erläuterten Vorrichtungen und/oder Komponenten 50, 60, 70a bis 70d, 71a bis 71d, 90 und 92, sodass der Erweiterungshub in den jeweiligen Zylindern #1 bis #4 ausgeführt werden kann, nämlich in der Reihenfolge gemäß dem ersten Zylinder #1, dem dritten Zylinder #3, dem vierten Zylinder #4 und dem zweiten Zylinder #2.
  • Es wird nun der Betrieb der EGR-Vorrichtung 60 speziell ein Betrieb der EGR-Steuerventile 66a bis 66d erläutert. Die ECU 80 steuert die EGR-Vorrichtung 60. Wie bereits erläutert wurde besteht die EGR-Vorrichtung 60 aus den EGR-Rohr 63 und den EGR-Steuerventilen 66a bis 66d und so weiter.
  • Jede der EGR-Steuervorrichtung 66a bis 66d umfasst, wie ebenfalls oben erläutert worden ist, den Ventilkörper und den elektromagnetischen Antriebsabschnitt. Die elektrische Stromzufuhr zu dem elektromagnetischen Antriebsabschnitt wird durch die ECU 80 gesteuert. Um dies genauer darzustellen, so werden die EGR-Steuerventile 66a bis 66d wiederholt und abwechselnd geöffnet und geschlossen und zwar durch die ECU 80 solange die EGR-Steuerventile 66a bis 66d betrieben werden. Ein Verhältnis einer Ventilöffnungszeitperiode zu einer Gesamtzeitperiode (welches aus einer Summe aus der Ventilöffnungszeitperiode und der Ventilschließzeitperiode besteht) wird gesteuert oder geregelt, um dadurch die EGR-Gasmenge zu steuern. Die ECU 80 variiert ein Tastverhältnis, welches aus einem Verhältnis zwischen der Stromzufuhrperiode zur Gesamtzeitperiode besteht (welches eine Summe der Stromzufuhrperiode und der Strom-Nichtzufuhrperiode ist), um das Verhältnis der Ventilöffnungszeitperiode zu steuern. Wenn sich das Tastverhältnis dichter auf 0 % zu bewegt, wird das Verhältnis der Ventilöffnungszeitperiode kleiner, sodass die EGR-Gasmenge kleiner wird. Andererseits wird, wenn sich das Tastverhältnis dichter an 100 % annähert, das Verhältnis der Ventilöffnungszeitperiode größer, sodass dann die EGR-Gasmenge größer wird.
  • Wie oben dargelegt ist, steuert die ECU 80 das Tastverhältnis für die EGR-Steuerventile 66a bis 66d, um die Zufuhrzeitlagen des EGR-Gases und um die EGR-Gasmenge zu steuern.
  • Es wird nun ein Betrieb (Steuerung) der EGR-Vorrichtung 60 erläutert. 3 zeigt ein Flussdiagramm, welches einen Steuerprozess der EGR-Vorrichtung 60 wiedergibt.
  • Bei einem Schritt S10 liest die ECU 80 Signale, welche die Maschinenbetriebszustände betreffen wie beispielsweise ein Kurbelwellenpositionssignal der Kurbelwelle 16, welches in die ECU 80 von dem Kurbelwellenpositionssensor 81 her eingespeist wird, ein Nockenwellenpositionssignal der Nockenwelle 55, welches der ECU 80 von dem Nockenpositionssensor 82 her eingespeist wird, ein Drosselklappenpositionssignal der Drosselklappe 91, welches der ECU 80 von dem Drosselklappenpositionssensor 83 her eingespeist wird, und so weiter.
  • Bei einem Schritt S20 detektiert die ECU 80 basierend auf den oben angegebenen eingespeisten Signalen für die Maschinenbetriebszustände die Maschinenbetriebszustände wie beispielsweise den Kurbelwellenwinkel und die Drehzahl der Kurbelwelle 16, den Drosselklappenöffnungsgrad der Drosselklappe 91, den Nockenwellenwinkel der Nockenwelle 55, den Vorstell-Winkelbetrag, der aus einer Drehphasendifferenz des Nockenwellenwinkels in Bezug auf die Kurbelwelle besteht, und so weiter. Der Prozess des Schrittes S20 wird auch als ein Ventilöffnungsperiode-Detektionsabschnitt, als ein Drehgeschwindigkeit-Detektionsabschnitt und ein Drosselklappenöffnungs-Detektionsabschnitt bezeichnet.
  • Bei einem Schritt S30 bestimmt die ECU 80, ob eine Bedingung für den Betrieb der EGR-Vorrichtung 60 befriedigt wird oder nicht. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Bestimmung bei dem Schritt S30 basierend auf dem Maschinenlastzustand ausgeführt. Die ECU 80 bestimmt nämlich, dass die Bedingung zum Betreiben der EGR-Vorrichtung 60 befriedigt wird, wenn der Maschinenlastzustand niedrig oder mittelmäßig ist. Auf der anderen Seite bestimmt die ECU 80, dass die Bedingung zum Betreiben der EGR-Vorrichtung 60 nicht befriedigt wird, wenn der Maschinenlastzustand hoch ist. Der Maschinenlastzustand wird basierend auf den Maschinenbetriebsbedingungen oder -betriebszuständen berechnet, die bei dem Schritt S20 detektiert wurden und auch anhand verschiedener Befehlssignale, die von der Ausgangsschaltung ausgegeben werden.
  • Bei dem Schritt S30 ist es nicht immer erforderlich den Maschinenlastzustand basierend auf allen Maschinenbetriebszuständen und allen den Befehlssignalen zu berechnen. Es kann auch möglich sein, den Maschinenlastzustand anhand von den Maschinenbetriebszuständen und nur einiger der Befehlssignale zu berechnen. Alternativ ist es auch möglich den Maschinenlastzustand basierend auf den Maschinenbetriebszuständen und dem Pedalbetätigungsausmaß eines Gaspedals zu berechnen.
  • In einem Fall, bei dem die ECU 80 bei dem Schritt S30 bestimmt, dass die Bedingung zum Betreiben der EGR-Vorrichtung 60 befriedigt ist, verläuft der Prozess dann zu einem Schritt S40. In einem Fall, bei dem die Bedingung zum Betreiben der EGR-Vorrichtung 60 nicht befriedigt wird, verläuft der Prozess zurück zu dem Schritt S10.
  • Bei dem Schritt S40 schätzt die ECU 80 eine Luftansaugperiode, wobei wenigstens während eines Teiles derselben das EGR-Gas in die jeweiligen Zylinder #1 bis #4 zugeführt wird. Die Luftansaugperiode wird als eine Periode beginnend von dem Luftansaug-Startzeitpunkt bis zu einem Luftansaug-Beendigungszeitpunkt definiert. Bei dem Luftansaug-Startzeitpunkt beginnt das Betriebsgas, welches aus der Ansaugluft und dem eingespritzten Brennstoff (und dem EGR-Gas) je nach Fall, besteht, in die jeweiligen Zylinder #1 bis #4 durch den Ansaugverteiler 30 und die jeweiligen Ansaugöffnungen 21a bis 21d zu strömen. Bei dem Luftansaug-Beendigungszeitpunkt endet die Strömung des Betriebsgases in die Zylinder.
  • 4 zeigt beispielsweise die Ventilöffnungsperioden der jeweiligen Ansaugventile 51a bis 51d und die Ventilöffnungsperioden der jeweiligen EGR-Steuerventile 66a bis 66d. Wie in 4 gezeigt ist, gibt es während der Ventilöffnungsperiode, in welcher das Ansaugventil 51a (bis 51d) geöffnet ist, nicht nur eine Einblasperiode, während welcher das Betriebsgas in die Verbrennungskammern 12a (bis 12d) strömt, sondern auch eine Rückstoß- oder Rückblasperiode, während welcher ein Teil des Betriebsgases, welches in die Verbrennungskammer 12a (bis 12d) geströmt ist, zurück zur Ansaugöffnung 21a (bis 21d) strömt.
  • Die Rückströmperiode für den ersten Zylinder #1 wird nun erläutert. In 4 ist der Kurbelwellenwinkel des Kolbens 14 für den ersten Zylinder #1 mit 0 Grad angezeigt, wenn sich der Kolben 14 in seinem oberen Totpunktzentrum befindet. Wie in 4 dargestellt ist liegt der Ventilschließpunkt des Ansaugventils 51a bei einem Kurbelwellenwinkel über 180 Grad. Wenn nämlich der Ventilschließ-Zeitpunkt des Ansaugventils 51a nach dem Boden-Totpunktzentrum des Kolbens 14 gelegen ist, kann ein Teil des Betriebsgases, welches in die Verbrennungskammer 12a geströmt ist, zu der Ansaugöffnung 21a zurückschlagen oder zurückströmen. Die Rückströmperiode variiert abhängig von dem Ventilöffnungs- und -schließ-Zeitpunkt des Ansaugventils 51a und abhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle 16 (das heißt der Drehgeschwindigkeit der Maschine).
  • Beispielsweise wird die Rückblasperiode kürzer, wenn die Drehgeschwindigkeit der Maschine höher wird und zwar für den Fall, dass der Ventilschließ-Zeitpunkt des Ansaugventils 51a nach dem Boden-Totpunktzentrum des Kolbens 14 gelegen ist.
  • Wenn die Maschinendrehgeschwindigkeit höher wird, wird auch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 14 entsprechend erhöht, sodass die Strömungsgeschwindigkeit des Betriebsgases, welches in die Verbrennungskammer 12a strömt, in gleicher Weise erhöht wird. Als ein Ergebnis wird auch die Trägheitskraft des Betriebsgases ebenso vergrößert. Bei dem Kompressionshub, bei welchem der Kolben 14 von seiner Boden-Totpunkt-Zentrumslage nach oben zu seiner oberen Totpunkt-Zentrumslage bewegt wird, nimmt das Volumen der Verbrennungskammer 12a ab, sodass das Rückströmphänomen oder Rückstoßphänomen erzeugt werden kann.
  • Das Betriebsgas, welches in die Verbrennungskammer 12a hineinströmt (für welche der Kompressionshub begonnen wurde) besitzt eine Trägheitskraft und diese Trägheitskraft wird größer, wenn die Drehgeschwindigkeit der Maschine ansteigt. Als ein Ergebnis wird eine Zeitlage, zu welcher die Rückströmerscheinung erzeugt wird, verzögert, und zwar aufgrund der größeren Trägheitskraft des Betriebsgases. Demzufolge wird auch die Rückblas- oder Rückstoßperiode kürzer, wenn die Maschinendrehgeschwindigkeit ansteigt, wie oben erläutert wurde.
  • Die Luftansaugperiode besteht aus einer Periode, die durch Subtrahieren der Rückstoßperiode von der Ventilöffnungsperiode des Ansaugventils 51a erhalten wird.
  • Bei dem Schritt S40 schätzt die ECU 80 die Luftansaugperiode ein und zwar basierend auf Plänen oder Karten, die in dem ROM der ECU 80 gespeichert sind. Wie in 5 gezeigt ist, zeigen die Karten oder Pläne Beziehungen zwischen der Maschinendrehgeschwindigkeit, dem Kurbelwellenwinkel und der Luftansaugperiode für die jeweiligen Vorstellwinkelbeträge (X1, X2, ... Xn) und die Drosselklappenöffnungsgrade (Y1, Y1, ..., Yn). Der Vorstellwinkelbetrag ist eine Drehphasendifferenz des Nockenwellenwinkels in Bezug auf den vorbestimmten Nockenwellenwinkel und zeigt an wie groß der Winkel der Nockenwelle in Bezug auf den vorbestimmten Nockenwellenwinkel vorgestellt ist. Es gilt daher je größer der Vorstellwinkelbetrag ist desto größer oder desto ausgeprägter wird der Nockenwellenwinkel zur Vorstellseite relativ zu dem Nockenwellenwinkel bewegt. Als ein Ergebnis wird der Ventilschließ-Zeitpunkt des Ansaugventils 51a (bis 51d) durch den Vorstellwinkelbetrag vorgestellt.
  • Die Pläne oder Karten für die Luftansaugperioden in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel werden für die jeweiligen Vorstellwinkelbeträge XI bis Xn vorbereitet. Dies ist deshalb der Fall, da der Ventilschließ-Zeitpunkt des Ansaugventils 51a (bis 51d) durch die Ventilzeitsteuer-Steuervorrichtung 50 geändert wird und dadurch die Luftansaugperioden entsprechend geändert werden. Der Vorstellwinkelbetrag kann basierend auf der Drehphasendifferenz zwischen dem Nockenwellenwinkel und dem Kurbelwellenwinkel berechnet werden. Die Pläne oder Karten werden im Voraus anhand von experimentellen Ergebnissen vorbereitet. Die ECU 80 schätzt die Luftansaugperioden für die jeweiligen Zylinder #1 bis #4 basierend auf diesen Plänen. Wie oben dargelegt ist, können die Luftansaugperioden in einfacher Weise geschätzt werden ohne dabei spezifische Messvorrichtungen zum Detektieren der Luftströmungsänderungen in den Räumen dicht bei den jeweiligen Verbrennungskammern 12a bis 12d vorsehen zu müssen.
  • Bei den Plänen zum Schätzen der Luftansaugperioden der vorliegenden Ausführungsform wird die Maschinendrehgeschwindigkeit in Betracht gezogen. Mit anderen Worten werden Änderungen in den Trägheitskräften für das Betriebsgas, die durch Änderungen in der Maschinendrehgeschwindigkeit hervorgerufen werden, berücksichtigt. Als ein Ergebnis wird die Genauigkeit beim Schätzen der Luftansaugperioden verbessert.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ferner die Pläne für die Luftansaugperioden in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel für die jeweiligen Drosselklappenöffnungsgrade Y1 bis Yn vorbereitet. Als ein Ergebnis werden auch Änderungen der Trägheitskräfte der Ansaugluft, die durch Strömungsmengenänderungen der Ansaugluft verursacht werden, die durch die Ansaugöffnungen 21a bis 21d strömt, ebenso mit berücksichtigt. Die Genauigkeit beim Schätzen der Luftansaugperioden wird somit verbessert.
  • Wie oben dargelegt ist, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Maschinendrehgeschwindigkeit als auch der Drosselklappenöffnungsgrad zum Schätzen der Luftansaugperioden mitberücksichtigt. Es kann daher die Genauigkeit beim Schätzen der Luftansaugperioden noch weiter verbessert werden und zwar verglichen mit dem folgenden ersten und zweiten Fall:
    • Bei dem ersten Fall wird die Luftansaugperiode basierend auf lediglich der Ventilöffnungsperiode der Ansaugventile 51a bis 51d geschätzt.
  • In dem zweiten Fall wird die Luftansaugperiode basierend auf einer Kombination aus der Ventilöffnungsperiode der Ansaugventile und der Maschinendrehgeschwindigkeit geschätzt oder anhand einer Kombination aus der Ventilöffnungsperiode der Ansaugventile und des Drosselklappenöffnungsgrades.
  • Bei der oben erläuterten Ausführungsform ist die Erfindung in Verbindung mit einem Beispiel erläutert, bei welchem der Ventilöffnungs-Zeitpunkt des Ansaugventils 51a mit einem Kurbelwellenwinkel von 0 (null) Grad koinzidiert (das heißt der Kolben 14 befindet sich in seiner oberen Totpunktlage), wie in 4 dargestellt ist. Jedoch kann das Rückblas- oder Rückströmphänomen des Betriebsgases auch in einem Fall auftreten, bei welchem der Ventilöffnungszeitpunkt des Ansaugventils vor der oberen Totpunktlage des Kolbens 14 liegt oder in einem Fall, bei dem der Ventilöffnungszeitpunkt des Ansaugventils nach dem oberen Totpunkt bzw. dem oberen Totpunktzentrum des Kolbens 14 liegt, wobei das Ansaugventil 53a noch geöffnet ist. Es ist daher besser Pläne für die Luftansaugperioden vorzubereiten, in welchen das oben angesprochene mögliche Rückströmphänomen zusätzlich in Betracht gezogen wird, um solche Pläne in der Speichervorrichtung wie beispielsweise dem ROM zu speichern und um die Luftansaugperioden basierend auf solchen Plänen zu schätzen.
  • Bei einem Schritt S50 berechnet die ECU 80 einen Betrag oder eine Menge des EGR-Gases und entscheidet diese Menge, die zu der Verbrennungskammer (12a bis 12d) zurückzuleiten ist und zwar basierend auf dem Maschinenlastzustand. Bei einem Schritt S60 berechnet die ECU 80 eine Ventilöffnungszeitperiode und ein Tastverhältnis für das EGR-Steuerventil (66a bis 66d) und entscheidet diese und zwar basierend auf Informationen hinsichtlich der Luftansaugperiode und der Menge des EGR-Gases, die bei den Schritten S40 und S50 erhalten wurden, sodass die berechnete Menge des EGR-Gases während der Ventilbetriebszeitperiode zurückgeleitet wird (die einen Teil der Luftansaugperiode bildet) und zwar der Ventilöffnungszeitperiode des Ansaugventils (51a bis 51d).
  • Wie oben dargelegt ist, steuert die ECU 80 das EGR-Steuerventil (66a bis 66d) in Einklang mit der Ventilbetriebszeitperiode und dem Tastverhältnis. Das EGR-Steuerventil (66a bis 66d) öffnet nämlich den Rückführungskanal 61 während der Ventilöffnungszeitperiode (die innerhalb der Luftansaugperiode liegt).
  • Es wird das EGR-Gas von dem Einspritzkanal (29a bis 29d) während der Ventilbetriebszeitperiode injiziert, sodass das EGR-Gas, welches in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) strömt, entlang der Innenwand (13a bis 13d) strömt, wie durch Pfeile in 2 angezeigt ist, um einen Wirbel in jeder der Verbrennungskammern (12a bis 12d) zu erzeugen. Die Wirbelbewegung wird durch die Strömung des EGR-Gases auf die Ansaugluft als auch auf den eingespritzten Brennstoff (zerstäubten Brennstoff) übertragen, die in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) über die Ansaugöffnung (21a bis 21d) strömt und zwar zusammen mit dem EGR-Gas. Daher wird die Ansaugluft als auch der injizierte Brennstoff in der jeweiligen Verbrennungskammer (12a bis 12d) verwirbelt.
  • Als ein Ergebnis der Strömung des EGR-Gases entlang der Innenwand (13a bis 13d) der Verbrennungskammer (12a bis 12d) wird die Dichte des EGR-Gases in der Nachbarschaft der Zentrumsachse C der Verbrennungskammer (12a bis 12d) niedriger als die Dichte des EGR-Gases in der Nachbarschaft oder bei der Innenwand (13a bis 13d). Da mit anderen Worten die Dichte des EGR-Gases in der Nachbarschaft der Zentrumsachse C, das heißt also in der Nähe oder Nachbarschaft der Zündkerze (70a bis 70d) niedriger wird, wird die Zündfähigkeit der Luft-Brennstoffmischung verbessert.
  • Zusätzlich öffnet gemäß der vorliegenden Ausführungsform das EGR-Steuerventil (66a bis 66d) den Rückführungskanal 61, sodass das EGR-Gas in die Ansaugöffnung (21a bis 21d) nicht während der Zeit, während welcher das Ansaugventil (51a bis 51d) geschlossen ist, zurückgeleitet wird, sondern während das Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Kurbelwellenwinkel und der Strömungsmenge des EGR-Gases. In 6 zeigt eine ausgezogene Linie eine Menge des EGR-Gases an, welches während einer vorbestimmten Periode zurückgeleitet wird bzw. rückgeführt, das heißt eine Periode des Kurbelwellenwinkels von 90 bis 180 Grad im Falle des ersten Zylinders #1. Die Periode des Kurbelwellenwinkels (90 bis 180 Grad) bildet einen Bereich des Kurbelwellenwinkels, der unter einem Zustand gemessen wird, bei dem der Kurbelwellenwinkel auf Null eingestellt ist, wenn der Kolben des ersten Zylinders #1 in der oberen Totpunktlage platziert ist. Eine strichlierte Linie in 6 zeigt die Menge des EGR-Gases für ein herkömmliches System an, bei dem das EGR-Gas in die Ansaugöffnung während der gesamten Periode rückgeführt oder zurückgeleitet wird (einer Periode des Kurbelwellenwinkels von 0 bis 720 Grad). Die gesamte Menge des EGR-Gases, welches bei der vorliegenden Ausführungsform rückgeführt wird und welches für das herkömmliche System rückgeführt wird, ist jeweils gleich. Wie aus 6 ersehen werden kann, ist jedoch die Menge des EGR-Gases bei der vorliegenden Ausführungsform, welches von dem Einspritzkanal (29a bis 29d) für eine Einheitszeit injiziert wird, viel größer als diejenige für das herkömmliche System (strichlierte Linie). Es wird daher die Strömungsgeschwindigkeit des Wirbels, der durch das EGR-Gas in der Verbrennungskamer (12a bis 12d) erzeugt wird, höher. Es wird nämlich die Wirbelströmung stärker. Als ein Ergebnis wird die Verbrennung der Luft-Brennstoffmischung vereinfacht, um dadurch die Verbrennungsperiode zu verkürzen und um solch eine Verbrennung zu realisieren, die einen hohen Verbrennungswirkungsgrad aufweist.
  • Wie oben dargelegt ist wird die Zündfähigkeit der Luft-Brennstoffmischung durch die EGR-Vorrichtung 60 der vorliegenden Erfindung verbessert, um dadurch die Verbrennung zu vereinfachen.
  • Je länger das EGR-Gas in der Ansaugöffnung (21a bis 21d) verweilt, desto homogener wird das EGR-Gas mit der Luft-Brennstoffmischung gemischt. In einem Fall, bei dem die Verwirbelung in der Verbrennungskammer (12a bis 12d) erzeugt wird, nachdem das EGR-Gas homogen mit der Luft-Brennstoffmischung gemischt wurde, wird die Dichte des EGR-Gases (die geschichtete Schicht des EGR-Gases in der Mischung) in der Nachbarschaft der Zündkerze (70a bis 70d) höher.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegt die Periode, während welcher das EGR-Gas von dem Einspritzkanal (29a bis 29d) eingespritzt wird, das heißt die Ventilbetriebszeitperiode für das EGR-Steuerventil (66a bis 66d) innerhalb der Periode, während welcher das Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist und liegt spezifischer gesagt innerhalb der Luftansaugperiode. Mit anderen Worten wird das EGR-Gas nicht während einer Periode anders als der Luftansaugperiode injiziert. Es kann daher das EGR-Gas nicht während der Rückströmperiode oder Rückstoßperiode rückgeführt werden. Das EGR-Gas kann nicht in der Ansaugöffnung (21a bis 21d) verweilen und wird mit Sicherheit in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) zurückgeleitet, sodass es möglich wird die Dichte des EGR-Gases in der Nachbarschaft der Zündkerze (70a bis 70d) auf einem niedrigem Wert zu halten.
  • Da die Dichte des EGR-Gases in der Nachbarschaft der Zündkerze (70a bis 70d) durch die EGR-Vorrichtung 60 auf einem niedrigen Wert gehalten wird, kann mehr EGR-Gas in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) zurückgeleitet werden ohne dadurch die Zündfähigkeit für das Luft-Brennstoffgemisch zu vermindern. Als ein Ergebnis wird die absolute Menge des Betriebsgases erhöht, um den Thermal-Wirkungsgrad der Maschine 1 dadurch zu verbessern.
  • Gemäß der EGR-Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, mehr EGR-Gas in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) zurückzuleiten, sodass der Druck in der Ansaugöffnung (21a bis 21d) erhöht wird. Solch eine Erhöhung neigt dazu, zu verhindern, dass die Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) strömt. Die ECU 80 steuert dann die Drosselklappe 91 in einer solchen Weise, um den Öffnungsgrad derselben größer zu machen, um die erforderliche Ansaugluftmenge entsprechend dem Soll-Drehmoment zu erzielen. Wie oben dargelegt ist kann, wenn die EGR-Vorrichtung 60 bei der Maschine 1 zur Anwendung gebracht wird, der mechanische Verlust reduziert werden, um dadurch den mechanischen Wirkungsgrad der Maschine 1 zu erhöhen.
  • Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Rückführung des EGR-Gases in die Ansaugöffnung (21a bis 21d) durch das EGR-Steuerventil (66a bis 66d) bewerkstelligt, ebenso durch die elektrische Energiezufuhr zu demselben, die durch die ECU 80 gesteuert oder geregelt wird. Es ist möglich in einfacher Weise das EGR-Gas in die Ansaugöffnung (21a bis 21d) zu äußerst geeigneten Zeitlagen zurückzuleiten. Zusätzlich ist es ferner auch möglich frei eine Rückführungsperiode zu ändern (das heißt die Ventilöffnungszeitperiode für das EGR-Steuerventil) und zwar innerhalb der Luftansaugperiode. Darüber hinaus ist es auch möglich frei oder unabhängig den Rückführungsbetrag oder die Rückführungsmenge des EGR-Gases für die Einheitszeit mit Hilfe einer Änderung des Tastverhältnisses für das EGR-Steuerventil zu ändern. Als ein Ergebnis wird es möglich in ungebundener Weise die Stärke der Wirbeströmung zu ändern.
  • (Modifizierte Ausführungsform der ersten Ausführungsform)
  • Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die EGR-Vorrichtung 60 der ersten Ausführungsform bei einer Maschine 1a angewendet, die keinen Abschnitt entsprechend den Luftströmung-Steuervorrichtungen 92 aufweist. 7 ist eine schematische Ansicht, welche die Konstruktion der Maschine 1a wiedergibt, bei welcher die EGR-Vorrichtung 60 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Die Maschine 1a besteht ebenfalls aus einer Reihen-Vierzylinder-Benzinmaschine bzw. aus einem Reihen-Vierzylinder-Benzinmotor. Gemäß dieser Maschine 1a sind Drosselklappenvorrichtungen 90 im jeweiligen gegabelten Abschnitten 32a bis 32d vorgesehen, die mit dem ersten bis ersten Zylinder #1 bis #4 kommunizieren. 7 zeigt lediglich den ersten Zylinder #1.
  • Gemäß der modifizierten Ausführungsform führt die ECU 80 den in 3 gezeigten Prozess durch, um die Luftansaugperiode basierend auf den Plänen zu schätzen, sodass der Ventilkörper des EGR-Steuerventils (66a bis 66d) während der geschätzten Luftansaugperiode geöffnet und geschlossen wird. Gemäß der modifizierten Ausführungsform wird daher die Wirbelströmung in der Verbrennungskammer (12a bis 12d) in gleicher Weise stärker ausgebildet. Und es wird auch die Zündfähigkeit der Luft-Brennstoffmischung verbessert, um die Verbrennung derselben zu vereinfachen.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Die EGR-Vorrichtung 601 gemäß einer zweiten Ausführungsform bildet eine modifizierte Ausführungsform der EGR-Vorrichtung 60 der ersten Ausführungsform. Die EGR-Vorrichtung 601 wird bei der Maschine 1 zur Anwendung gebracht, die eine Drosselklappenventilvorrichtung 90 und Luftströmung-Steuervorrichtungen 92 enthält, die jeweils in dem Ansaugverteiler 30 vorgesehen sind und zwar in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform (die EGR-Vorrichtung 601) unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform (der EGR-Vorrichtung 60) hinsichtlich eines Verfahrens zum Schätzen der Luftansaugperiode. Gemäß der zweiten Ausführungsform (der EGR-Vorrichtung 601) schätzt die ECU 80 die Luftansaugperiode basierend auf einer Druckdifferenz zwischen den Druckwerten auf einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils (93a bis 93d) und der Luftströmung-Steuervorrichtung 92.
  • 8 ist eine schematische Ansicht, welche die Konstruktion der Maschine 1 veranschaulicht, bei welcher die EGR-Vorrichtung 601 gemäß der zweiten Ausführungsform zur Anwendung gebracht ist. Die Maschine oder Motor 1 besteht ebenfalls aus einer Reihen-Vierzylinder-Benzinmaschine oder einem Reihen-Vierzylinder-Benzinmotor. 6 zeigt lediglich den ersten Zylinder #1. Da die Konstruktionen des zweiten bis vierten Zylinders im Wesentlichen die gleichen sind wie bei dem ersten Zylinder, wird eine Erläuterung derselben weggelassen.
  • Ein Differenzdruck-Sensor 84 ist an dem gegabelten Abschnitt 32a des Ansaugverteilers 30 vorgesehen, um den Differenzdruck zwischen den Druckwerten auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a zu detektieren. Der Differenzdruck-Sensor 84 ist für jeden der gegabelten Abschnitte 32a bis 32d vorgesehen. Wenn das Luftströmung-Steuerventil (93a bis 93d) einen Teil des Strömungskanals schließt, der durch den gegabelten Abschnitt (32a bis 32d) gebildet ist, wird ein Druckdifferential zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils (93a bis 93d) während einer Periode erzeugt, in welcher die Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) strömt. Der Differenzdruck-Sensor 84 wird auch als eine Differenzdruck-Detektorvorrichtung bezeichnet.
  • Der Differenzdruck-Sensor 84 kann aus einem Fühlabschnitt 85, einem ersten Druckeinleitabschnitt 80 zum Einleiten des Druckes an der stromaufwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a zum Fühlabschnitt 85, einem zweiten Druckeinleitabschnitt 87 zum Einleiten des Druckes auf der stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a zu dem Fühlabschnitt 85 und so weiter bestehen.
  • Der Fühlabschnitt 85 wird durch ein verformbares Teil mit einer Plattengestalt, einem Dehnungsmessstreifen, der auf dem verformbaren Teil ausgebildet ist, und so weiter gebildet. Der Druck auf der stromaufwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a wird auf eine Seitenfläche des verformbaren Teiles durch den ersten Druckeinleitabschnitt 86 aufgebracht, während jedoch der Druck auf der stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a auf die andere Seitenfläche des verformbaren Teiles über dem zweiten Druckeinleitabschnitt 87 aufgebracht wird. Das verformbare Teil wird abhängig von dem Auslass des Differenzdruckes gebogen. Wenn das verformbare Teil gebogen wird, wird der Dehnungsmessstreifen entsprechend gebogen, sodass ein Signal erzeugt wird, welches von dem Biegeausmaß abhängig ist (das heißt von dem Differenzdruck).
  • Die ECU 80 schätzt die Luftansaugperiode basierend auf dem detektierten Ergebnis des Differenzdrucksensors 84, sodass der Ventilkörper des EGR-Steuerventils (66a bis 66d) während der geschätzten Luftansaugperiode geöffnet und geschlossen wird. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird die Wirbelströmung in der Verbrennungskammer (12a bis 12d) in gleicher Weise stärker. Auch wird die Zündfähigkeit des Luft-Brennstoffgemisches verbessert, um die Verbrennung desselben zu vereinfachen.
  • Das EGR-Steuerventil 661a besteht aus dem Ventilteil 110, einem Gehäusekörper 100 mit einem Aufnahmeabschnitt 101 zum Aufnehmen des Ventilteils 110, welches in einer hin- und hergehenden Weise bewegbar ist, einem Druck-Einleitabschnitt 108 auf der stromaufwärtigen Seite zum Einleiten des Druckes an der stromaufwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93 in den Aufnahmeabschnitt 101, einem Druck-Einleitabschnitt 109 auf der stromabwärtigen Seite zum Einleiten des Druckes auf einer stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a, in den Aufnahmeabschnitt 101 und so weiter.
  • Das Ventilteil 110 ist in einer zylinderförmigen Gestalt geformt und der Aufnahmeabschnitt 101 nimmt das Ventilteil 110 so auf, dass es in einer axialen Richtung desselben bewegt werden kann. Eine ringförmige Nut 111 ist an einem äußeren Zwischen-Umfangsabschnitt des Ventilsteils 110 ausgebildet.
  • Die Länge des Aufnahmeabschnitts 101 in seiner axialen Richtung ist größer als diejenige des Ventilteiles 110, sodass der Aufnahmeabschnitt 101 in eine erste Druckkammer 106 und in eine zweite Druckkammer 107 aufgeteilt wird, wenn das Ventilteil 110 in dem Aufnahmeabschnitt 101 aufgenommen ist. In 10 ist die erste Druckkammer 106 auf einer linken Seite des Ventilteils 110 ausgebildet, während jedoch die zweite Druckkammer 107 auf der rechten Seite des Ventilteils 110 ausgebildet ist.
  • Zusätzlich zu dem Aufnahmeabschnitt 101 besitzt der Gehäusekörper 100 ferner einen Kanal 102 für eine Verbindung oder Anschluss der ersten Druckkammer 106 mit bzw. an ein Rohrteil 113, welches mit der stromaufwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a kommuniziert, besitzt ferner einen Kanal 103 zum Anschließen der zweiten Druckkammer 107 an den Einspritzkanal 29a, einen Öffnungsabschnitt 105, der mit dem EGR-Rohr 63 verbunden ist, und einen Kanal 104 zum Anschließen des Öffnungsabschnitts 105 an den Kanal oder Durchgang 103 über die ringförmige Nut 111, wenn das Ventilteil 110 axial zu einer Position bewegt wird, in der die ringförmige Nut in Kommunikation mit dem Öffnungsabschnitt 105 gebracht wird.
  • Der stromaufwärtige Druck-Einleitabschnitt 108 wird durch ein Rohrteil 113 und den Durchgang oder Kanal 102 gebildet, während der stromabwärtige Druck-Einleitabschnitt 109 durch den Einspritzkanal 29a und den Durchgang 103 gebildet ist.
  • Wenn das Ventilteil 110 zu der ersten Druckkammer 106 hin bewegt wird, wird eine Kommunikation zwischen dem Öffnungsabschnitt 105 und dem Durchgang 104 durch einen äußeren Umfangsabschnitt des Ventilteiles 110 versperrt, der auf einer rechten Seite der ringförmigen Nut 111 ausgebildet ist. Wenn das Ventilteil 110 zu der zweiten Druckkammer 107 hin bewegt wird, wird der Durchgang 104 in Strömungsverbindung mit dem Öffnungsabschnitt 105 gebracht.
  • Wenn das Ventilteil 110 die Strömungsverbindung zwischen dem Öffnungsabschnitt 105 und dem Durchgang 104 unterbindet, wird der Druck auf der stromaufwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a in die erste Druckkammer 104 über das Rohrteil 113 und den Durchgang 102 eingeleitet, während der Druck auf der stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a in die zweite Druckkammer 107 über den Einspritzkanal 29a und den Durchgang 103 eingeleitet wird.
  • Es ist eine Feder 112 in der zweiten Druckkammer 107 so angeordnet, dass das Ventil 110 zur ersten Druckkammer 106 hin vorgespannt wird.
  • Gemäß dem EGR-Steuerventil 661 wird an dem Ventilteil 110 eine Schubleistung aufgebracht und zwar in der Richtung zu der zweiten Druckkammer 107 hin (oder zu der ersten Druckkammer 106 hin), wenn der Differenzdruck zwischen den Druckwerten in der ersten und in der zweiten Druckkammer 106 und 107 erzeugt wird.
  • Wenn der Druck in der zweiten Druckkammer 107 niedriger liegt als derjenige in der ersten Druckkammer 106, wird eine Schubleistung zur zweiten Druckkammer 107 hin an dem Ventilteil 110 erzeugt. Wenn der Druck in der zweiten Druckkammer 107 größer ist als derjenige in der ersten Druckkammer 106 wird eine Schubleistung oder Schubkraft zu der ersten Druckkammer 106 hin an dem Ventilteil 110 erzeugt. Die Schubkraft oder Schubleistung hängt von dem Differenzdruck zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer 106 und 107 ab.
  • Wenn der Druck in der ersten Druckkammer 106 höher ist als derjenige in der zweiten Druckkammer 107 und der Differenzdruck größer ist als ein erster vorbestimmter Wert, wenn nämlich die Schubleistung oder Schubkraft zu der zweiten Druckkammer 107 größer wird als die Vorspannkraft der Feder 112, wird das Ventilteil 110 axial in der Richtung zur zweiten Druckkammer 107 hin bewegt. Wenn die ringförmige Nut 110 des Ventilteils 110 in Strömungsverbindung mit dem Öffnungsabschnitt 105 gebracht wird, wird der Durchgang 104 in Strömungsverbindung mit dem Öffnungsabschnitt 105 gebracht.
  • Wenn andererseits der Differenzdruck niedriger wird als ein zweiter vorbestimmter Wert, der kleiner ist als der erste vorbestimmte Wert, wenn nämlich die Schubleistung oder Schubkraft zu der zweiten Druckkammer 107 kleiner wird als die Vorspannkraft der Feder 112, wird das Ventil 110 axial in Richtung der ersten Druckkammer 106 bewegt. Als ein Ergebnis wird die Strömungsverbindung zwischen dem Öffnungsabschnitt 105 und dem Durchgang 104 durch den äußeren Umfangsabschnitt des Ventilteiles 110 unterbunden, der auf der rechten Seite der ringförmigen Nut 111 ausgebildet ist.
  • Der Durchgang 102 und das Rohrteil 113 werden auch als erster Druck-Einleitabschnitt bezeichnet und der Durchgang 103 und der Einspritzkanal 29a werden auch als zweiter Druck-Einleitabschnitt bezeichnet, wobei der zweite Druck-Einleitabschnitt einen Teil des Rückführungskanals bildet.
  • Eine Strömungsmenge-Steuerventil 120 ist in dem EGR-Rohr 63 so vorgesehen, um die Strömungsmenge des EGR-Gases zu steuern, welches durch das EGR-Rohr 63 strömt. Das Strömungsmenge-Steuerventil 120 wird durch die ECU 80 betrieben.
  • Der Öffnungsabschnitt 105, durch Durchgang 104, die ringförmige Nut 111 und das EGR-Rohr 63 sind so ausgelegt, dass sie die Strömung des EGR-Gases selbst dann zulassen, wenn das Strömungsmenge-Steuerventil 120 in seiner voll geöffneten Position betrieben wird, sodass eine maximale Menge des EGR-Gases durch den Rückführungskanal 61 zurückgeleitet werden kann.
  • Es wird nun der Betrieb der EGR-Vorrichtung 602 der vorliegenden Ausführungsform unter Hinweis auf die 10 und 11 erläutert. Ein Betrieb des ersten Zylinders #1 wird erklärt. Da die Betriebe in Verbindung mit dem zweiten bis vierten Zylinder #2 bis #4 im Wesentlichen die gleichen sind wie diejenige des ersten Zylinders #1, wird eine Erläuterung derselben weggelassen.
  • Wenn das Ansaugventil 51a für den ersten Zylinder #1 geöffnet wird und zwar während eines Zustandes, bei dem das Luftströmung-Steuerventil 93a der Luftströmung-Steuervorrichtung 92 einen Teil des Luftansaugkanals (Ansaugventil 51a startet das Öffnen bei dem Kurbelwellenwinkel von 0 (null) Grad) schließt, wird der Differenzdruck zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a erzeugt.
  • Als ein Ergebnis davon, dass der Differenzdruck an dem Luftströmung-Steuerventil 93a erzeugt wird, wird der Differenzdruck zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer 106 und 107 in entsprechender Weise erzeugt. Wenn der Differenzdruck größer wird als der erste vorbestimmte Wert, wird das Ventilteil 110 zu der zweiten Druckkammer 107 hin bewegt.
  • Wenn die ringförmige Nut 111 in Strömungsverbindung mit dem Öffnungsabschnitt 105 gebracht wird und zwar als Ergebnis der Bewegung des Ventilteils 110, wird das EGR-Gas in dem EGR-Rohr 63 in den Einspritzkanal 29a eingeleitet, sodass das EGR-Gas von dem Einspritzkanal 29a zu der Ansaugöffnung hin injiziert wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Menge des EGR-Gases, welches von dem Einspritzkanal 29a her injiziert wird, durch das Strömungsmenge-Steuerventil 120 gesteuert.
  • Es kann ein Rückblas- oder Rückströmungsphänomen bzw. -ereignis abhängig von der Position des Kolbens 14 während einer Periode auftreten, in welcher das Ansaugventil 51a offen ist, wie in 11 gezeigt ist. Wenn die Rückströmung auftritt, wird der Differenzdruck an dem Luftströmung-Steuerventil 93a kleiner. Der Differenzdruck zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer 106 und 107 wird entsprechend abgesenkt.
  • Wenn der Differenzdruck kleiner wird als der zweite vorbestimmte Wert, wird das Ventilteil 110 zu der ersten Druckkammer 106 hin bewegt. Als ein Ergebnis wird die Strömungsverbindung zwischen dem Öffnungsabschnitt 105 und dem Durchgang 104 durch den äußeren Umfangsabschnitt des Ventilteils 110 unterbunden, sodass die Injektion des EGR-Gases von dem Injektionskanal oder Einspritzkanal 29a gestoppt wird. Mit anderen Worten wird das EGR-Steuerventil 661a automatisch geschlossen und zwar abhängig von der Abnahme des Differenzdruckes, wenn die Rückströmung auftritt, wie in 11 dargestellt ist.
  • Wie oben erläutert ist, kann bei der EGR-Vorrichtung 602 der dritten Ausführungsform das EGR-Gas lediglich in die Verbrennungskammer während der Luftansaugperiode strömen, sodass die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erhalten werden kann.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform ist es nicht erforderlich, dass die ECU 80 die Luftansaugperiode schätzt und elektrisch das EGR-Steuerventil 661a betätigt. Es wird nämlich gemäß der dritten Ausführungsform das EGR-Steuerventil 661a automatisch durch den Differenzdruck betätigt, der zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des Luftströmung-Steuerventils 93a erzeugt wird, sodass das EGR-Steuerventil 661a lediglich während der Luftansaugperiode geöffnet wird, um das EGR-Gas in die Verbrennungskammer 12a zurückzuleiten. Es ist demzufolge bei der dritten Ausführungsform nicht erforderlich eine elektrische Treibervorrichtung zum Betreiben des EGR-Steuerventils 661a vorzusehen und auch nicht die verschiedenen Arten von Sensoren zum Schätzen der Luftansaugperiode. Die Konstruktion der EGR-Vorrichtung 602 wird somit einfacher.
  • (Modifizierte Ausführungsform der dritten Ausführungsform)
  • Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der dritten Ausführungsform wird die EGR-Vorrichtung 602 der dritten Ausführungsform bei einer Maschine oder Motor 1a zur Anwendung gebracht, der keinerlei Abschnitt entsprechend den Luftströmung-Steuervorrichtungen 92 aufweist. 12 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Konstruktion der Maschine 1a wiedergibt, bei der die EGR-Vorrichtung 602 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangt. Die Maschine 1a besteht ebenfalls aus einem Reihen-Vierzylinder-Benzinmotor. Gemäß dem Motor oder Maschine 1a sind Drosselklappenvorrichtungen 90 in jeweiligen gegabelten Abschnitten 32a bis 32d vorgesehen, die mit dem ersten bis vierten Zylinder #1 bis #4 kommunizieren. 12 zeigt lediglich den ersten Zylinder #1. Im Folgenden erfolgt eine Erläuterung von lediglich dem ersten Zylinder 1. Da die Konstruktionen für den zweiten bis vierten Zylinder #2 bis #4 im Wesentlichen die gleichen sind wie bei dem ersten Zylinder #1, wird eine Erläuterung derselben weggelassen.
  • Das EGR-Steuerventil 661a ist an dem gegabelten Abschnitt 32a des Ansaugverteilers 30 vorgesehen, damit der Differenzdruck, welcher an der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 91 erzeugt wird, in das EGR-Steuerventil 661a eingeleitet wird. Das Rohrteil 113 ist mit dem Durchgang 102 des EGR-Steuerventils 661a verbunden und der Einspritzkanal oder Injektionskanal 29a ist mit dem Durchgang 103 verbunden.
  • Das Ventilteil 110 des EGR-Steuerventils 661a öffnet den Rückführungskanal 61 während der Luftansaugperiode und zwar abhängig von und vermittels des Differenzdruckes, der zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 91 erzeugt wird, wenn die Drosselklappe 91 gedreht wird, um die Strömungsmenge der Ansaugluft in die Verbrennungskammer 12a zu steuern.
  • Gemäß der modifizierten Ausführungsform der dritten Ausführungsform kann das EGR-Gas automatisch in die Verbrennungskammer 12a lediglich während der Luftansaugperiode zurückgeleitet werden und zwar durch die Verwendung des Differenzdruckes, der auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 91 erzeugt wird.

Claims (10)

  1. Abgas-Rückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1, 1a) mit mehreren Zylindern (#1 bis #4), mit: einer Rückführungs-Rohreinheit (61, 63, 65a bis 65d) mit einer Gaseinlassöffnung (64), die mit einem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) der Maschine (1, 1a) verbunden ist, wobei die Rückführungs-Rohreinheit ferner vielfache Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) aufweist, wobei jedes eine Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) mit der Gaseinlassöffnung (64) kommuniziert und jedes andere Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a, 65d) jeweils mit jeder Einspritzöffnung (62a bis 62d) verbunden ist, die mit jedem der Ansaugöffnungen (21a bis 21d) der Maschine (1,1a) hin offen ist, sodass das Abgas, welches in die jeweiligen Ansaugöffnungen (21a bis 21d) injiziert wird, in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) strömt und entlang einer Innenwand der jeweiligen Verbrennungskammer strömt, sodass darin eine Wirbelströmung ausgebildet wird; und vielfältigen EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a), die jeweils in den Abzweig-Rohrabschnitten (65a bis 65d) vorgesehen sind, wobei jede der EGR-Steuervorrichtungen (661a bis 66d, 661a) jeden der entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) während einer Abgas-Rückführungsperiode öffnet, die Teil einer Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) ist, sodass Abgas von dem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) zurückgeleitet wird, für welche das entsprechende Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist, und jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Ventilschließperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) schließt, bei dem die Abgas-Rückführungsperiode Teil einer Luftansaugperiode ist, die von einem Zeitpunkt an startet, zu welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) startet und zu einem Zeitpunkt endet, bei welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis12d) endet, und die EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Periode schließen, die von der Luftansaugperiode verschieden ist, jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) aus einem elektromagnetischen Ventil besteht, welches mit einer elektrische Stromzufuhr betrieben ist, bei dem das Abgas-Rückführungssystem ferner eine elektronische Steuereinheit (80) enthält, um die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils zu steuern, und bei dem das Abgas-Rückführungssystem ferner eine elektronische Steuereinheit (80) enthält, um die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (80) Folgendes aufweist: einen Ventilöffnungsperiode-Detektorabschnitt (S20), zum Detektieren der Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d); und einen Schätzabschnitt (S40) zum Schätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode, wobei die elektronische Steuereinheit (80) die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode steuert.
  2. Abgas-Rückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1, 1a) mit mehreren Zylindern (#1 bis #4), mit: einer Rückführungs-Rohreinheit (61, 63, 65a bis 65d) mit einer Gaseinlassöffnung (64), die mit einem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) der Maschine (1, 1a) verbunden ist, wobei die Rückführungs-Rohreinheit ferner vielfache Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) aufweist, wobei jedes eine Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) mit der Gaseinlassöffnung (64) kommuniziert und jedes andere Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a, 65d) jeweils mit jeder Einspritzöffnung (62a bis 62d) verbunden ist, die mit jedem der Ansaugöffnungen (21a bis 21d) der Maschine (1, 1a) hin offen ist, sodass das Abgas, welches in die jeweiligen Ansaugöffnungen (21a bis 21d) injiziert wird, in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) strömt und entlang einer Innenwand der jeweiligen Verbrennungskammer strömt, sodass darin eine Wirbelströmung ausgebildet wird; und vielfältigen EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a), die jeweils in den Abzweig-Rohrabschnitten (65a bis 65d) vorgesehen sind, wobei jede der EGR-Steuervorrichtungen (661a bis 66d, 661a) jeden der entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) während einer Abgas-Rückführungsperiode öffnet, die Teil einer Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) ist, sodass Abgas von dem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) zurückgeleitet wird, für welche das entsprechende Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist, und jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Ventilschließperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) schließt, bei dem die Abgas-Rückführungsperiode Teil einer Luftansaugperiode ist, die von einem Zeitpunkt an startet, zu welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) startet und zu einem Zeitpunkt endet, bei welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis12d) endet, und die EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Periode schließen, die von der Luftansaugperiode verschieden ist, jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) aus einem elektromagnetischen Ventil besteht, welches mit einer elektrische Stromzufuhr betrieben ist, bei dem das Abgas-Rückführungssystem ferner eine elektronische Steuereinheit (80) enthält, um die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils zu steuern, und dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (80) Folgendes aufweist: einen Ventilöffnungsperiode-Detektorabschnitt (S20) zum Detektieren der Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d); einen Drehgeschwindigkeit-Detektorabschnitt (S20) zum Detektieren der Drehzahl einer Kurbelwelle (16) der Maschine (1, 1a); und einen Schätzabschnitt (S40) zum Schätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode und der Drehzahl der Kurbelwelle (16), wobei die elektronische Steuereinheit (80) die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode steuert.
  3. Abgas-Rückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1, 1a) mit mehreren Zylindern (#1 bis #4), mit: einer Rückführungs-Rohreinheit (61, 63, 65a bis 65d) mit einer Gaseinlassöffnung (64), die mit einem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) der Maschine (1, 1a) verbunden ist, wobei die Rückführungs-Rohreinheit ferner vielfache Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) aufweist, wobei jedes eine Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) mit der Gaseinlassöffnung (64) kommuniziert und jedes andere Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a, 65d) jeweils mit jeder Einspritzöffnung (62a bis 62d) verbunden ist, die mit jedem der Ansaugöffnungen (21a bis 21d) der Maschine (1, 1a) hin offen ist, sodass das Abgas, welches in die jeweiligen Ansaugöffnungen (21a bis 21d) injiziert wird, in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) strömt und entlang einer Innenwand der jeweiligen Verbrennungskammer strömt, sodass darin eine Wirbelströmung ausgebildet wird; und vielfältigen EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a), die jeweils in den Abzweig-Rohrabschnitten (65a bis 65d) vorgesehen sind, wobei jede der EGR-Steuervorrichtungen (661a bis 66d, 661a) jeden der entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) während einer Abgas-Rückführungsperiode öffnet, die Teil einer Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) ist, sodass Abgas von dem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) zurückgeleitet wird, für welche das entsprechende Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist, und jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Ventilschließperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) schließt, bei dem die Abgas-Rückführungsperiode Teil einer Luftansaugperiode ist, die von einem Zeitpunkt an startet, zu welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) startet und zu einem Zeitpunkt endet, bei welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis12d) endet, und die EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Periode schließen, die von der Luftansaugperiode verschieden ist, jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) aus einem elektromagnetischen Ventil besteht, welches mit einer elektrische Stromzufuhr betrieben ist, bei dem das Abgas-Rückführungssystem ferner eine elektronische Steuereinheit (80) enthält, um die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (80) Folgendes aufweist: einen Ventilöffnungsperiode-Detektorabschnitt (S20) zum Detektieren der Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d); einen Drosselklappen-Öffnungs-Detektorabschnitt (S20) zum Detektieren des Drosselklappenöffnungsgrades einer Drosselklappe (91) der Maschine (1, 1a); und einen Schätzabschnitt (S40) zum Schätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode und dem Drosselklappenöffnungsgrad der Drosselklappe (91), wobei die elektronische Steuereinheit (80) die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode steuert.
  4. Abgas-Rückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1, 1a) mit mehreren Zylindern (#1 bis #4), mit: einer Rückführungs-Rohreinheit (61, 63, 65a bis 65d) mit einer Gaseinlassöffnung (64), die mit einem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) der Maschine (1, 1a) verbunden ist, wobei die Rückführungs-Rohreinheit ferner vielfache Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) aufweist, wobei jedes eine Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) mit der Gaseinlassöffnung (64) kommuniziert und jedes andere Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a, 65d) jeweils mit jeder Einspritzöffnung (62a bis 62d) verbunden ist, die mit jedem der Ansaugöffnungen (21a bis 21d) der Maschine (1, 1a) hin offen ist, sodass das Abgas, welches in die jeweiligen Ansaugöffnungen (21a bis 21d) injiziert wird, in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) strömt und entlang einer Innenwand der jeweiligen Verbrennungskammer strömt, sodass darin eine Wirbelströmung ausgebildet wird; und vielfältigen EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a), die jeweils in den Abzweig-Rohrabschnitten (65a bis 65d) vorgesehen sind, wobei jede der EGR-Steuervorrichtungen (661a bis 66d, 661a) jeden der entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) während einer Abgas-Rückführungsperiode öffnet, die Teil einer Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) ist, sodass Abgas von dem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) zurückgeleitet wird, für welche das entsprechende Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist, und jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Ventilschließperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) schließt, bei dem die Abgas-Rückführungsperiode Teil einer Luftansaugperiode ist, die von einem Zeitpunkt an startet, zu welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis 12d) startet und zu einem Zeitpunkt endet, bei welchem das Hineinströmen der Ansaugluft in die Verbrennungskammer (12a bis12d) endet, und die EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Periode schließen, die von der Luftansaugperiode verschieden ist, jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) aus einem elektromagnetischen Ventil besteht, welches mit einer elektrische Stromzufuhr betrieben ist, bei dem das Abgas-Rückführungssystem ferner eine elektronische Steuereinheit (80) enthält, um die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (80) Folgendes aufweist: einen Ventilöffnungsperiode-Detektorabschnitt (S20) zum Detektieren der Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d); einen Drehzahl-Detektorabschnitt (S20) zum Detektieren der Drehzahl einer Kurbelwelle (16) der Maschine (1, 1a); einen Drosselklappenöffnungs-Detektorabschnitt (S20) zum Detektieren des Drosselklappenöffnungsgrades einer Drosselklappe (91) der Maschine (1, 1a); und einen Schätzabschnitt (S40) zum Schätzen der Luftansaugperiode basierend auf der Ventilöffnungsperiode, der Drehzahl der Kurbelwelle (16) und dem Drosselklappenöffnungsgrad der Drosselklappe (91), wobei die elektronische Steuereinheit (80) die Öffnungs- und Schließ-Operation des elektromagnetischen Ventils basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode steuert.
  5. Abgas-Rückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Ventilöffnungsperiode-Detektorabschnitt (S20) die Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) basierend auf einer Drehphasendifferenz zwischen einem Kurbelwinkel einer Kurbelwelle (16) und einem Nockenwellenwinkel einer Nockenwelle (55) der Maschine (1, 1a) detektiert.
  6. Abgas-Rückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1, 1a) mit mehreren Zylindern (#1 bis #4), mit: einer Rückführungs-Rohreinheit (61, 63, 65a bis 65d) mit einer Gaseinlassöffnung (64), die mit einem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) der Maschine (1, 1a) verbunden ist, wobei die Rückführungs-Rohreinheit ferner vielfache Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) aufweist, wobei jedes eine Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) mit der Gaseinlassöffnung (64) kommuniziert und jedes andere Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a, 65d) jeweils mit jeder Einspritzöffnung (62a bis 62d) verbunden ist, die mit jedem der Ansaugöffnungen (21a bis 21d) der Maschine (1, 1a) hin offen ist, sodass das Abgas, welches in die jeweiligen Ansaugöffnungen (21a bis 21d) injiziert wird, in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) strömt und entlang einer Innenwand der jeweiligen Verbrennungskammer strömt, sodass darin eine Wirbelströmung ausgebildet wird; und vielfältigen EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a), die jeweils in den Abzweig-Rohrabschnitten (65a bis 65d) vorgesehen sind, wobei jede der EGR-Steuervorrichtungen (661a bis 66d, 661a) jeden der entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) während einer Abgas-Rückführungsperiode öffnet, die Teil einer Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) ist, sodass Abgas von dem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) zurückgeleitet wird, für welche das entsprechende Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist, und jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Ventilschließperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) schließt, gekennzeichnet durch: eine Differenzdruck-Detektorvorrichtung (84) zum Detektieren des Differenzdruckes, der aus einer Differenz zwischen dem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite des Luftsteuerventils (91, 93a bis 93d) besteht, die in jedem Ansaugluftkanal (32a bis 32d) der Maschine (1, 1a) vorgesehen ist, wobei der Luftansaugkanäle jeweils mit den Ansaugöffnungen (21a bis 21d) verbunden ist, wobei das Luftsteuerventil (91, 93a bis 93d) aus einer Drosselklappe (91) zum Steuern der Menge der Ansaugluft, die der Verbrennungskammer (12a bis 12d) zuzuführen ist, besteht, oder aus einem Luftströmung-Steuerventil (93a bis 93d) zum Steuern der Luftströmung der Ansaugluft, die der Verbrennungskammer (12a bis 12d) zuzuführen ist; und eine elektronische Steuereinheit (80) mit einem Schätzabschnitt (S40) zum Schätzen der Luftansaugperiode basierend auf dem Differenzdruck, wobei die elektronische Steuereinheit (80) die Öffnungs- und Schließ-Operation der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d) basierend auf solch einer geschätzten Luftansaugperiode steuert.
  7. Abgas-Rückführungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem jede der elektromagnetischen Ventile der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) durch eine EIN-AUS-Steuerung der elektrischen Stromzufuhr betrieben ist und ein Tastverhältnis der EIN-AUS-Steuerung durch die elektronische Steuereinheit (80) gesteuert wird.
  8. Abgas-Rückführungssystem für eine Brennkraftmaschine (1, 1a) mit mehreren Zylindern (#1 bis #4), mit: einer Rückführungs-Rohreinheit (61, 63, 65a bis 65d) mit einer Gaseinlassöffnung (64), die mit einem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) der Maschine (1, 1a) verbunden ist, wobei die Rückführungs-Rohreinheit ferner vielfache Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) aufweist, wobei jedes eine Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) mit der Gaseinlassöffnung (64) kommuniziert und jedes andere Ende der Abzweig-Rohrabschnitte (65a, 65d) jeweils mit jeder Einspritzöffnung (62a bis 62d) verbunden ist, die mit jedem der Ansaugöffnungen (21a bis 21d) der Maschine (1, 1a) hin offen ist, sodass das Abgas, welches in die jeweiligen Ansaugöffnungen (21a bis 21d) injiziert wird, in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) strömt und entlang einer Innenwand der jeweiligen Verbrennungskammer strömt, sodass darin eine Wirbelströmung ausgebildet wird; und vielfältigen EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a), die jeweils in den Abzweig-Rohrabschnitten (65a bis 65d) vorgesehen sind, wobei jede der EGR-Steuervorrichtungen (661a bis 66d, 661a) jeden der entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitte (65a bis 65d) während einer Abgas-Rückführungsperiode öffnet, die Teil einer Ventilöffnungsperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) ist, sodass Abgas von dem Abgaskanal (40, 41a bis 41d, 42) in die jeweiligen Verbrennungskammern (12a bis 12d) zurückgeleitet wird, für welche das entsprechende Ansaugventil (51a bis 51d) geöffnet ist, und jede der EGR-Steuervorrichtungen (66a bis 66d, 661a) den entsprechenden Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) wenigstens während einer Ventilschließperiode des entsprechenden Ansaugventils (51a bis 51d) schließt, dadurch gekennzeichnet, dass jede der EGR-Steuervorrichtungen (661a) aus einer mechanisch betätigten Ventilvorrichtung besteht, welche den jeweiligen Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) in Einklang mit dem Differenzdruck öffnet und schließt, der aus einer Differenz zwischen dem Druck auf einer stromaufwärtigen Seite und dem Druck auf einer stromabwärtigen Seite eines Luftsteuerventils (91, 93a bis 93d) besteht, welche in jedem der Luftansaugkanäle (32a bis 32d) der Maschine (1, 1a) vorgesehen ist und die jeweils mit den Ansaugöffnungen (21a bis 21d) verbunden ist, und bei dem das Luftsteuerventil (91, 93a bis 93d) aus einer Drosselklappe (91) zum Steuern der Menge der Ansaugluft, welche der Verbrennungskammer (12a bis 12d) zuzuführen ist, besteht oder aus einem Luftströmung-Steuerventil (93a bis 93d) besteht, zum Steuern der Luftströmung der Ansaugluft, welche der Verbrennungskammer (12a bis 12d) zuzuführen ist.
  9. Abgas-Rückführungssystem nach Anspruch 8, bei dem die mechanisch betätigte Ventilvorrichtung (661a) folgendes aufweist: einen Gehäusekörper (100) mit einem Aufnahmeabschnitt (101), um ein Ventilteil (110) bewegbar darin aufzunehmen; und eine erste und eine zweite Druckkammer (106, 107), die in dem Gehäusekörper (100) auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilteils (110) ausgebildet sind, und wobei die erste Druckkammer (106) mit einer stromaufwärtigen Seite des Luftsteuerventils (91, 93a bis 93d) verbunden ist, sodass der Druck in dem Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) auf der stromaufwärtigen Seite des Luftsteuerventils (91, 93a bis 93d) in die erste Druckkammer (106) eingeleitet wird und wobei die zweite Druckkammer (107) mit einer stromabwärtigen Seite des Luftsteuerventils (91, 93a bis 93d) derart verbunden ist, dass der Druck in dem Abzweig-Rohrabschnitt (65a bis 65d) auf der stromabwärtigen Seite des Luftsteuerventils (91, 93a bis 93d) in die zweite Druckkammer (107) eingeleitet wird.
  10. Abgas-Rückführungssystem nach Anspruch 8, ferner mit: einem Strömungsmenge-Steuerventil (120), welches in der Rückführungs-Rohreinheit so vorgesehen ist, um die Strömungsmenge des Abgases zu steuern, welches durch die Rückführungs-Rohreinheit zurückgeleitet wird.
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