DE102012103998B4 - Exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Abgasrückführ-Regelvorrichtung, welche auf ein Verbrennungsregel- oder - steuersystem einer internen Verbrennungsmaschine angewandt wird, welches mit einem Turbolader (16) vorgesehen ist, welcher einen Kompressor (16a) in einer Einlasspassage (12) und eine Turbine (16b) in einer Auslasspassage (34), eine Hochdruck-EGR-Passage (44), welche einen Abschnitt stromaufwärts der Turbine (16b) und eine Abschnitt stromabwärts des Kompressors (16a) verbindet, eine Niederdruck-EGR-Passage (46), welche einen Abschnitt stromabwärts der Turbine (16b) und einen Abschnitt stromaufwärts des Kompressors (16a) verbindet, einen Hochdruck-EGR-Regelabschnitt (48, 48a), welcher eine Hochdruck-Abgasmenge regelt, welche in die Einlasspassage (12) durch die Hochdruck-EGR-Passage (44) zurückgeführt wird, und einen Niederdruck-EGR-Regelabschnitt (52, 52a) hat, welcher eine Niederdruck-Abgasmenge regelt, welche in die Einlasspassage (12) durch die Niederdruck-EGR-Passage (46) zurückgeführt wird, wobei
ein Teil der Einlasspassage (12), welcher stromabwärts eines Verbindungsabschnitts mit der Hochdruck-EGR-Passage (44) liegt, als Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) definiert ist;
ein Teil der Einlasspassage (12) zwischen einem Verbindungsabschnitt mit der Niederdruck-EGR-Passage (46) und dem Verbindungsabschnitt mit der Hochdruck-EGR-Passage (44) als eine Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) definiert ist; und
eine Sauerstoffkonzentration in einer Einlassluft oder ein Abgasrückführverhältnis als ein Einlassluftparameter definiert ist; wobei
die Abgasrückführ-Regelvorrichtung Folgendes aufweist:
einen Zielwertaufstellabschnitt (S10, S10a), welcher Zielwerte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) und in der Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) aufstellt;
einen Regelwertberechnungsabschnitt (58), welcher tatsächlich gegenwärtige Werte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) und in der Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) berechnet; und
einen Regelabschnitt (58), welcher den Hochdruck-EGR-Regelabschnitt (48, 48a) und den Niederdruck-EGR-Regelabschnitt (52, 52a) regelt, so dass die tatsächlich gegenwärtigen Werte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) und in der Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) mit den Zielwerten der Einlassluftparameter übereinstimmen.

Figure DE102012103998B4_0000
Exhaust gas recirculation control apparatus applied to a combustion control system of an internal combustion engine provided with a turbocharger (16) having a compressor (16a) in an intake passage (12) and a turbine (16b) in an exhaust passage (Fig. 34), a high pressure EGR passage (44) connecting a portion upstream of the turbine (16b) and a portion downstream of the compressor (16a), a low pressure EGR passage (46) which defines a portion downstream of the turbine (16). 16b) and a portion upstream of the compressor (16a), a high-pressure EGR control section (48, 48a) which regulates a high-pressure exhaust gas amount recirculated into the intake passage (12) through the high-pressure EGR passage (44) , and has a low-pressure EGR control section (52, 52a) that controls a low-pressure exhaust gas amount that is returned to the intake passage (12) through the low-pressure EGR passage (46)
a part of the intake passage (12) located downstream of a connection portion with the high pressure EGR passage (44) is defined as a high pressure common passage passage (12a);
a part of the intake passage (12) is defined between a connection part with the low-pressure EGR passage (46) and the connection part with the high-pressure EGR passage (44) as a low-pressure common passage passage (12b); and
an oxygen concentration in an intake air or an exhaust gas recirculation ratio is defined as an intake air parameter; in which
the exhaust gas recirculation control device comprises
a target value setting section (S10, S10a) which sets target values of the intake air parameters in the high-pressure common-flow passage (12a) and in the low-pressure common-flow passage (12b);
a control value calculation section that actually calculates current values of the intake air parameters in the high-pressure common-flow passage (12a) and in the low-pressure common-flow passage (12b); and
a control section (58) that controls the high-pressure EGR control section (48, 48a) and the low-pressure EGR control section (52, 52a) so that the actual values of the intake air parameters in the high-pressure common-flow passage (12a) and in the low pressure makeup flow passage (12b) coincide with the target values of the intake air parameters.
Figure DE102012103998B4_0000

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Abgasrückführ-(EGR=Exhaust-Gas-Recirculation=Abgasrückführ-) Regelvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine. Die Maschine ist mit einem Turbolader versehen, welcher aus einem Kompressor in einer Einlasspassage bzw. einem Einlassdurchtritt bzw. einem Einlasskanal und einer Turbine in einer Auslasspassage bzw. einem Auslassdurchtritt bzw. einem Auslasskanal besteht. Die Maschine ist weiterhin mit einer Hochdruck-EGR (=Exhaust-Gas-Recirculation=Abgasrückführ)-Passage, welche einen Abschnitt stromaufwärts der Turbine und einen Abschnitt stromabwärts des Kompressors verbindet, und einer Niederdruck-EGR-Passage vorgesehen, welche einen Abschnitt stromabwärts der Turbine und einen Abschnitt stromaufwärts des Kompressors verbindet. Eine Abgasmenge, welche durch die Hochdruck-EGR-Passage und die Niederdruck-EGR-Passage in die Einlasspassage zurückgeführt wird, wird durch eine EGR-Mengenregelvorrichtung angepasst, welche für die Maschine vorgesehen ist.The present disclosure relates to an exhaust gas recirculation (EGR) control device for an internal combustion engine. The engine is provided with a turbocharger consisting of a compressor in an intake passage and an intake passage and a turbine in an exhaust passage and an exhaust passage, respectively. The engine is further provided with a high pressure EGR (= exhaust gas recirculation) passage connecting a portion upstream of the turbine and a downstream portion of the compressor and a low pressure EGR passage forming a downstream portion of the engine Turbine and a section upstream of the compressor connects. An amount of exhaust gas recirculated into the intake passage through the high-pressure EGR passage and the low-pressure EGR passage is adjusted by an EGR quantity control device provided for the engine.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Die JP-2007-315371 A zeigt ein externes EGR-Regelsystem, in welchem ein Teil des Abgases durch eine Hochdruck-EGR-Passage und eine Niederdruck-EGR-Passage hindurch in eine Einlasspassage zurückgeführt wird.The JP-2007-315371 A shows an external EGR control system in which a portion of the exhaust gas is recirculated through a high-pressure EGR passage and a low-pressure EGR passage into an intake passage.

Besonders wird die EGR-Menge, welche durch die Niederdruck-EGR-Passage strömt, unter Verwendung eines Niederdruck-EGR-Ventils vorwärtsgekoppelt gesteuert, um im Wesentlichen ohne Rücksicht auf eine Maschinenlast konstant zu sein. Ein Hochdruck-EGR-Ventil wird rückgekoppelt geregelt, so dass die EGR-Menge, welche durch die Hochdruck-EGR-Passage strömt, mit einem Zielwert übereinstimmt, wodurch eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas konstant wird.Specifically, the EGR amount flowing through the low-pressure EGR passage is forward-feed controlled using a low-pressure EGR valve so as to be constant substantially regardless of an engine load. A high pressure EGR valve is feedback controlled so that the EGR amount flowing through the high pressure EGR passage coincides with a target value, whereby an oxygen concentration in the exhaust gas becomes constant.

In dem obigen Regelsystem ist es jedoch wahrscheinlich, dass die tatsächlich gegenwärtige gesamte EGR-Menge relativ zu einer benötigten gesamten EGR-Menge, welche einer Verbrennungskammer zur Verfügung gestellt werden sollte, einen Engpass erleiden kann. In einem solchen Fall wird, obwohl das Hochdruck-EGR-Ventil vollständig geöffnet ist, das Niederdruck-EGR-Ventil nicht vollständig geöffnet.In the above control system, however, it is likely that the actual present total EGR amount may be bottlenecked relative to a total amount of EGR needed that should be provided to a combustion chamber. In such a case, although the high-pressure EGR valve is fully opened, the low-pressure EGR valve is not fully opened.

Um das obige Problem zu lösen, fertigte der vorliegende Erfinder ein Regelsystem, in welchem ein Hochdruck-EGR-Ventil und ein Niederdruck-EGR-Ventil in einer solchen Art und Weise rückgekoppelt geregelt werden, dass die gesamte EGR-Menge mit einem Zielwert übereinstimmt. Dieses Regelsystem weist jedoch ein technisches Problem auf, welches wie folgt überwunden werden soll.In order to solve the above problem, the present inventor made a control system in which a high-pressure EGR valve and a low-pressure EGR valve are feedback-controlled in such a manner that the total EGR amount agrees with a target value. However, this control system has a technical problem which should be overcome as follows.

Da eine Niederdruck-EGR-Passage im Allgemeinen länger ist als eine Hochdruck-EGR-Passage, wird eine Niederdruck-EGR-Antwortverzögerung auftreten. Das heißt, eine Zeitdauer von dann, wann das Niederdruck-EGR-Ventil betätigt wird bis dann, wann die Menge des Gases, welche der Verbrennungskammer zur Verfügung gestellt wird, sich zu ändern beginnt, ist länger als eine Zeitdauer von dann, wann das Hochdruck-EGR-Ventil betätigt wird, bis dann, wann die Menge des Gases, welches der Verbrennungskammer zur Verfügung gestellt wird, sich zu ändern beginnt. Aufgrund der Niederdruck-EGR-Antwortverzögerung kann die gesamte EGR-Menge periodisch um den Zielwert fluktuieren, was eine Regelgenauigkeit der externen EGR-Regelung verschlechtert.Since a low pressure EGR passage is generally longer than a high pressure EGR passage, a low pressure EGR response delay will occur. That is, a period of time from when the low pressure EGR valve is actuated to when the amount of gas provided to the combustion chamber begins to change is longer than a period of time from when the high pressure is on EGR valve is actuated until when the amount of gas supplied to the combustion chamber begins to change. Due to the low-pressure EGR response delay, the entire EGR amount may periodically fluctuate around the target value, which deteriorates a control accuracy of the external EGR control.

Darüber hinaus offenbart die JP 2008 - 261 300 A eine Abgasrückführungsvorrichtung, welche eine Niederdruck-EGR-Rate und eine Hochdruck-EGR-Rate berechnet, und diese werden auf entsprechende Zielwerte gesteuert.In addition, the reveals JP 2008 - 261 300 A an exhaust gas recirculation device that calculates a low pressure EGR rate and a high pressure EGR rate, and these are controlled to corresponding target values.

Zudem offenbart die nachveröffentlichte Druckschrift DE 10 2010 056 514 A1 ein Verfahren zur Reduzierung einer Stickoxidemission bei einem Dieselmotor, bei dem zumindest ein Abgas einer innermotorischen Verbrennung in einem Verbrennungsraum sich wie folgt aufteilt: ein erster Teil an Abgas tritt als eine innere Abgasrückführung aus dem Verbrennungsraum des Dieselmotors über ein dem Verbrennungsraum zugeordnetes Auslassventil in einen nachfolgenden Abgastrakt aus und wird wieder über das Auslassventil aus dem nachfolgendem Abgastrakt in den Verbrennungsraum des Dieselmotors zurückgeführt, ein zweiter Teil an Abgas verbleibt im Verbrennungsraum und wird nicht ausgeschoben, ein dritter Teil an Abgas wird als externe Abgasrückführung über ein Abgasrückführungsventil in den Verbrennungsraum zurückgeführt, und die jeweiligen Teile an Abgas bilden zusammen ein Restabgas im Verbrennungsraum für einen Verbrennungstakt, wobei das Restabgas und/oder zumindest ein Verhältnis zwischen Teilen des Abgases im Verbrennungsraum eingestellt wird. Des Weiteren wird eine Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, die dieses Verfahren implementiert.In addition, the post-published publication discloses DE 10 2010 056 514 A1 a method for reducing nitrogen oxide emission in a diesel engine, in which at least one exhaust gas of internal combustion in a combustion chamber is divided as follows: a first portion of exhaust gas passes as an internal exhaust gas recirculation from the combustion chamber of the diesel engine via an outlet valve associated with the combustion chamber in a subsequent Exhaust tract and is again returned via the exhaust valve from the subsequent exhaust tract in the combustion chamber of the diesel engine, a second part of exhaust gas remains in the combustion chamber and is not ejected, a third part of exhaust gas is returned as external exhaust gas recirculation via an exhaust gas recirculation valve in the combustion chamber, and the respective parts of exhaust gas together form a residual exhaust gas in the combustion chamber for a combustion cycle, wherein the Remaining exhaust gas and / or at least a ratio between parts of the exhaust gas is set in the combustion chamber. Furthermore, an internal combustion engine is proposed which implements this method.

KURZFASSUNGSHORT VERSION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Abgasrückführ- (EGR-) Regelvorrichtung für eine interne Verbrennungsmaschine vorzusehen, welche in der Lage ist, eine Verschlechterung in der Regelgenauigkeit einer externen EGR-Menge zu vermeiden, welche einer Verbrennungskammer zur Verfügung gestellt wird, wenn ein Teil des Abgases durch eine Niederdruck-EGR-Passage und eine Hochdruck-EGR-Passage zurückgeführt wird.It is an object of the present disclosure to provide an exhaust gas recirculation (EGR) control apparatus for an internal combustion engine capable of avoiding deterioration in the control accuracy of an external EGR amount provided to a combustion chamber when a portion of the exhaust gas is recirculated through a low pressure EGR passage and a high pressure EGR passage.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Abgasrückführregelvorrichtung auf ein Verbrennungssteuer- bzw. -regelsystem einer internen Verbrennungsmaschine angewandt. Die Maschine ist mit einem Turbolader vorgesehen, welcher einen Kompressor in einer Einlasspassage und eine Turbine einer Auslasspassage, eine Hochdruck-EGR-Passage, welche einen Abschnitt stromaufwärts der Turbine und einen Abschnitt stromabwärts des Kompressors verbindet, eine Niederdruck-EGR-Passage, welche einen Abschnitt stromabwärts der Turbine und einen Abschnitt stromaufwärts des Kompressors verbindet, einen Hochdruck-EGR-Regelabschnitt, welcher eine Hochdruck-Abgasmenge regelt, welche durch die Hochdruck-EGR-Passage in die Einlasspassage zurückgeführt wird, und einen Niederdruck-EGR-Regelabschnitt hat, welcher eine Niederdruck-Abgasmenge regelt, welche durch die Niederdruck-EGR-Passage in die Einlasspassage zurückgeführt wird.According to the present disclosure, an exhaust gas recirculation control apparatus is applied to a combustion control system of an internal combustion engine. The engine is provided with a turbocharger having a compressor in an intake passage and a turbine of an exhaust passage, a high pressure EGR passage connecting a portion upstream of the turbine and a downstream portion of the compressor, a low pressure EGR passage having a Section downstream of the turbine and a portion upstream of the compressor connects, a high-pressure EGR control section, which regulates a high-pressure exhaust gas amount, which is returned by the high-pressure EGR passage in the intake passage, and a low-pressure EGR control section, which regulates a low pressure exhaust gas amount which is returned to the intake passage through the low pressure EGR passage.

Ein Teil der Einlasspassage, welcher stromabwärts eines Verbindungsabschnittes mit der Hochdruck-EGR-Passage liegt, ist als eine Hochdruck-Sammelstrompassage definiert. Ein Teil der Einlasspassage zwischen einem Verbindungsabschnitt mit der Niederdruck-EGR-Passage und dem Verbindungsabschnitt mit der Hochdruck-EGR-Passage ist als eine Niederdruck-Sammelstrompassage definiert. Eine Sauerstoffkonzentration in der Einlassluft bzw. Ansaugluft oder ein Abgas-Rückführverhältnis ist als ein Einlassluftparameter definiert.A part of the intake passage, which is located downstream of a connection portion with the high pressure EGR passage, is defined as a high pressure common passage passage. A part of the intake passage between a low-pressure EGR passage connecting portion and the high-pressure EGR passage connecting portion is defined as a low-pressure common passage passage. An oxygen concentration in the intake air or an exhaust gas recirculation ratio is defined as an intake air parameter.

Die Abgasrückführregelvorrichtung weist einen Zielwertaufstellabschnitt, welcher Zielwerte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage und der Niederdruck-Sammelstrompassage aufstellt, einen Regelwertberechnungsabschnitt, welcher tatsächlich gegenwärtige Werte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage und der Niederdruck-Sammelstrompassage berechnet, und einen Regelabschnitt auf, welcher den Hochdruck-EGR-Regelabschnitt und den Niederdruck-EGR-Regelabschnitt regelt, so dass die tatsächlich gegenwärtigen Werte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage und der Niederdruck-Sammelstrompassage mit den Zielwerten der Einlassluftparameter übereinstimmen.The exhaust gas recirculation control apparatus includes a target value setting section that sets target values of the intake air parameters in the high-pressure common passage and low-pressure common passage, a control value calculation section that actually calculates current values of the intake air parameters in the high-pressure common passage and the low-pressure common passage, and a control section that stores the High-pressure EGR control section and the low-pressure EGR control section regulate so that the actual values of the intake air parameters in the high-pressure common-flow passage and the low-pressure common flow passage coincide with the target values of the intake air parameters.

Demnach kann vermieden werden, dass eine Variation in der Abgasmenge, welche durch eine der EGR-Passagen strömt, eine Abgasmenge beeinflusst, welche durch die andere EGR-Passage strömt. Eine Regelgenauigkeit einer externen EGR-Regelung wird nicht verschlechtert.Accordingly, it can be avoided that a variation in the amount of exhaust gas flowing through one of the EGR passages affects an amount of exhaust flowing through the other EGR passage. A control accuracy of an external EGR control is not deteriorated.

Figurenlistelist of figures

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich werden, welche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gefertigt wurde. In den Zeichnungen sind:

  • 1 eine schematische Ansicht, welche eine Gesamtstruktur eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
  • 2 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur einer kooperativen Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; und
  • 3 ein Flussdiagramm, welches eine Prozedur einer kooperativen Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
The above and other objects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description made with reference to the accompanying drawings. In the drawings are:
  • 1 a schematic view showing an overall structure of a fuel injection system according to a first embodiment;
  • 2 FIG. 10 is a flowchart showing a high-low-pressure cooperative EGR control procedure according to the first embodiment; FIG. and
  • 3 5 is a flowchart showing a high-low-pressure cooperative EGR control procedure according to a second embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION

[Erste Ausführungsform]First Embodiment

Hierin nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

1 zeigt eine Gesamtstruktur eines Regelsystems in der ersten Ausführungsform. 1 Fig. 10 shows an overall structure of a control system in the first embodiment.

Eine Maschine 10 ist eine Dieselmaschine. Ein Luftmengenmesser 14, welcher eine Einlass- bzw. Ansaugluftströmungsrate erfasst, ein Ladeluftkühler 18,welcher die Einlassluft bzw. Ansaugluft kühlt, welche durch einen Turbolader 16 aufgeladen wird, und ein Drosselventil 20, welches durch einen Aktuator 20a, wie beispielsweise einen DC-Motor angetrieben wird, sind in einer Einlasspassage bzw. einem Einlassdurchtritt bzw. einem Einlasskanal 12 der Maschine 10 angeordnet. Der Aktuator 20a kann eine Position der Drosselventils 20 erfassen.A machine 10 is a diesel engine. An air flow meter 14 , which detects an intake air flow rate, a charge air cooler 18 which cools the intake air or intake air, which passes through a turbocharger 16 is charged, and a throttle valve 20 , which by an actuator 20a How a DC motor is driven, for example, are in an intake passage and an intake passage, respectively 12 the machine 10 arranged. The actuator 20a can be a position of the throttle valve 20 to capture.

Die Einlasspassage 12 ist mit einer Verbrennungskammer 22 jedes Zylinders der Maschine 10 verbunden. Ein Einlassluft-Drucksensor 24 und ein Einlassluft-Temperatursensor 26 sind auch in der Einlasspassage 12 stromabwärts des Drosselventils 20 angeordnet.The intake passage 12 is with a combustion chamber 22 every cylinder of the machine 10 connected. An intake air pressure sensor 24 and an intake air temperature sensor 26 are also in the intake passage 12 downstream of the throttle valve 20 arranged.

Ein Kraftstoffinjektor bzw. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 28 ist an einem oberen Abschnitt jedes Zylinders der Maschine 10 vorgesehen, um Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 22 einzuspritzen. Ein unter hohem Druck stehender Kraftstoff (Leichtöl) wird dem Kraftstoffinjektor 28 von einem Kraftstoffspeicher (nicht gezeigt) zur Verfügung gestellt.A fuel injector or a fuel injection device 28 is at an upper portion of each cylinder of the machine 10 provided to fuel directly into the combustion chamber 22 inject. A high pressure fuel (light oil) becomes the fuel injector 28 from a fuel storage (not shown).

Jeder Zylinder der Maschine 10 hat eine Einlassöffnung bzw. Einlassmündung und eine Auslassöffnung bzw. Auslassmündung, welche jeweils durch ein Einlassventil 30 und ein Auslassventil 32 geöffnet oder verschlossen werden. Wenn das Einlassventil 30 geöffnet wird, wird die Ansaugluft, welche durch den Ladeluftkühler 18 gekühlt wurde, in die Verbrennungskammer 22 eingeführt. Der Injektor 28 spritzt den Kraftstoff in die Verbrennungskammer 22 ein. Die verbrannte Luft-Kraftstoffmischung wird in die Auslasspassage bzw. Auslasspassage 34 ausgestoßen, wenn das Auslassventil 32 geöffnet wird. Ein Kurbelwinkelsensor 38 ist in einer Nachbarschaft einer Kurbelwelle 36 der Maschine 10 angeordnet, um die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 36 zu erfassen.Every cylinder of the machine 10 has an intake port and an exhaust port, respectively, through an intake valve 30 and an exhaust valve 32 be opened or closed. When the inlet valve 30 is opened, the intake air, which passes through the intercooler 18 was cooled, in the combustion chamber 22 introduced. The injector 28 injects the fuel into the combustion chamber 22 one. The burned air-fuel mixture becomes the exhaust passage 34 ejected when the exhaust valve 32 is opened. A crank angle sensor 38 is in a neighborhood of a crankshaft 36 the machine 10 arranged to the rotational speed of the crankshaft 36 capture.

Ein Turbolader 16 ist zwischen der Einlasspassage 12 und der Auslasspassage 34 vorgesehen. Der Turbolader 16 hat einen Einlassluftkompressor 16a und ein Abgas-Turbinenrad 16c, welche miteinander durch eine Welle 16c verbunden sind. Das Abgas-Turbinenrad 16c wird durch das Abgas, welches dadurch hindurchströmt gedreht, und der Einlassluftkompressor 16a komprimiert die Einlassluft.A turbocharger 16 is between the intake passage 12 and the outlet passage 34 intended. The turbocharger 16 has an intake air compressor 16a and an exhaust turbine wheel 16c which are connected by a wave 16c are connected. The exhaust turbine wheel 16c is rotated by the exhaust gas flowing therethrough and the intake air compressor 16a compresses the intake air.

In der Auslasspassage 34 ist eine Reinigungsvorrichtung 40 wie beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (DPF=Diesel Particulate Filter=Dieselpartikelfilter), ein NOx-Katalysator und ein Oxidationskatalysator vorgesehen. Weiterhin ist ein Luft-Kraftstoffsensor (A/F=Air/Fuel Sensor) 42, welcher eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erfasst, vorgesehen.In the outlet passage 34 is a cleaning device 40 such as a Diesel Particulate Filter (DPF), a NOx catalyst and an oxidation catalyst. Further, an air / fuel sensor (A / F) 42 which detects an oxygen concentration in the exhaust gas is provided.

Ein Teil des Abgases, der durch die Auslasspassage 34 strömt, strömt in die Einlasspassage 12 durch eine Hochdruck-EGR-Passage 44 und eine Niederdruckpassage 46 zurück. Besonders ist ein Abschnitt stromaufwärts der Turbine 16b mit einem Abschnitt stromabwärts des Drosselventils 20 durch die Hochdruck-EGR-Passage 44 verbunden. Ein Hochdruck-EGR-Ventil 48 ist in der Hochdruck-EGR-Passage 44 angeordnet, um einen Strömungspassagenbereich bzw. Strömungspassagenquerschnitt der Passage 44 anzupassen. Das Hochdruck-EGR-Ventil 48 wird durch einen elektrischen Aktuator 48a, wie beispielsweise einen DC-Motor angetrieben. Gemäß einem Öffnungsgrad des Hochdruck-EGR-Ventils 48 strömt das Abgas durch die Hochdruck-EGR-Passage 44 und wird durch den Hochdruck-EGR-Kühler 50 gekühlt. Dann strömt das Abgas als ein externes EGR-Gas (Hochdruck-EGR-Gas) in die Einlasspassage 12. Der Hochdruck-EGR-Aktuator 48a kann den Öffnungsgrad des Hochdruck-EGR-Ventils 48 erfassen bzw. anpassen bzw. verändern. Ein Abgasdrucksensor 51, welcher einen Abgasdruck erfasst, ist in der Auslasspassage 34 stromaufwärts der Hochdruck-EGR-Passage 44 vorgesehen.Part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 34 flows, flows into the intake passage 12 through a high pressure EGR passage 44 and a low pressure passage 46 back. Especially, there is a section upstream of the turbine 16b with a portion downstream of the throttle valve 20 through the high pressure EGR passage 44 connected. A high pressure EGR valve 48 is in the high pressure EGR passage 44 arranged to a flow passage area or flow passage area of the passage 44 adapt. The high pressure EGR valve 48 is powered by an electric actuator 48a , such as a DC motor driven. According to an opening degree of the high pressure EGR valve 48 the exhaust gas flows through the high pressure EGR passage 44 and gets through the high-pressure EGR cooler 50 cooled. Then, the exhaust gas flows into the intake passage as an external EGR gas (high-pressure EGR gas) 12 , The high pressure EGR actuator 48a may be the opening degree of the high-pressure EGR valve 48 capture or adapt or change. An exhaust pressure sensor 51 , which detects exhaust pressure, is in the exhaust passage 34 upstream of the high pressure EGR passage 44 intended.

Weiterhin ist ein Abschnitt stromabwärts der Turbine 16b mit einem Abschnitt stromaufwärts des Kompressors 16a durch eine Niederdruck-EGR-Passage 46 verbunden. Ein Niederdruck-EGR-Ventil 52 ist in der Niederdruck-EGR-Passage 46 angeordnet, um einen Strömungspassagenbereich bzw. Strömungspassagenquerschnitt der Passage 46 anzupassen. Das Niederdruck-EGR-Ventil 52 wird durch einen elektrischen Aktuator 52a, wie beispielsweise einen DC-Motor angetrieben. Gemäß einem Öffnungsgrad des Niederdruck-EGR-Ventils 52 strömt das Abgas durch die Niederdruck-EGR-Passage 34 und wird durch den Niederdruck-EGR-Kühler 54 gekühlt. Dann strömt das Abgas als ein internes EGR-Gas (Niederdruck-EGR-Gas) in die Einlasspassage 12. Der Niederdruck-EGR-Aktuator 52a kann den Öffnungsgrad des Niederdruck-EGR-Ventils 52 erfassen. Ein Differentialdrucksensor 53 ist in der Niederdruck-EGR-Passage 46 zum Erfassen eines Differentialdrucks zwischen stromaufwärts und stromabwärts des Niederdruck-EGR-Ventils 52 vorgesehen.Furthermore, a section is downstream of the turbine 16b with a section upstream of the compressor 16a through a low-pressure EGR passage 46 connected. A low pressure EGR valve 52 is in the low pressure EGR passage 46 arranged to a flow passage area or Flow passage cross section of the passage 46 adapt. The low pressure EGR valve 52 is powered by an electric actuator 52a , such as a DC motor driven. According to an opening degree of the low-pressure EGR valve 52 the exhaust gas flows through the low pressure EGR passage 34 and is powered by the low-pressure EGR cooler 54 cooled. Then, the exhaust gas flows into the intake passage as an internal EGR gas (low-pressure EGR gas) 12 , The low pressure EGR actuator 52a may be the opening degree of the low-pressure EGR valve 52 to capture. A differential pressure sensor 53 is in the low pressure EGR passage 46 for detecting a differential pressure between upstream and downstream of the low pressure EGR valve 52 intended.

Ein Auslassdrosselventil 56 ist in der Auslasspassage 34 stromabwärts der Niederdruck-EGR-Passage 46 vorgesehen. Das Auslassdrosselventil 56 wird durch einen elektrischen Aktuator 56a wie beispielsweise einen DC-Motor angetrieben. Der Aktuator 56a kann eine Position des Auslassdrosselventils 56 erfassen.An outlet throttle valve 56 is in the outlet passage 34 downstream of the low pressure EGR passage 46 intended. The outlet throttle valve 56 is powered by an electric actuator 56a such as a DC motor driven. The actuator 56a may be a position of the outlet throttle valve 56 to capture.

In der vorliegenden Ausführungsform wird hierin nachstehend auf die Einlasspassage 12 stromabwärts der Hochdruck-EGR-Passage 46 Bezug genommen als eine Hochdruck-Sammelstrompassage 12a. Weiterhin wird hierin nachstehend auf die Einlasspassage 12 zwischen der Niederdruck-EGR-Passage 46 und der Hochdruck-EGR-Passage 44 Bezug genommen als eine Niederdruck-Sammelstrompassage 12b. Es sollte festgehalten werden, dass die Einlassluft frische Luft und das externe EGR-Gas einschließt.In the present embodiment, hereinafter, the inlet passage 12 downstream of the high pressure EGR passage 46 Referred to as a high pressure manifold gastric massage 12a , Further, hereinafter, the intake passage will be referred to 12 between the low-pressure EGR passage 46 and the high pressure EGR passage 44 Referred to as a low-pressure bulk flow massage 12b , It should be noted that the intake air includes fresh air and the external EGR gas.

Eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit (ECU = Electronic Control Unit = elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit) 58 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer aufgebaut, welcher eine CPU, einen ROM und einen RAM hat. Die ECU 58 empfängt Erfassungssignale von einem Gaspedalpositionssensor 60, dem Luftströmungsmesser bzw. Luftströmungsmessgerät 14, dem Einlassdrucksensor 24, dem Einlasstemperatursensor 26, dem Kurbelwinkelsensor 38, dem A/F-Sensor 42, dem Abgasdrucksensor 51, den Aktuatoren 20a, 48a, 52a und 56a und dem Differentialdrucksensor 53. Die ECU 58 führt Steuer- bzw. Regelprogramme aus, welche in dem ROM gespeichert sind, um eine Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. -regelung, eine Aufladesteuerung bzw. -regelung und eine Verbrennungssteuerung bzw. -regelung der Maschine 10 durchzuführen.An electronic control unit (ECU) 58 is mainly composed of a microcomputer having a CPU, a ROM and a RAM. The ECU 58 receives detection signals from an accelerator pedal position sensor 60 , the air flow meter or air flow meter 14 , the inlet pressure sensor 24 , the inlet temperature sensor 26 , the crank angle sensor 38 , the A / F sensor 42, the exhaust pressure sensor 51 , the actuators 20a . 48a . 52a and 56a and the differential pressure sensor 53 , The ECU 58 executes control programs stored in the ROM for fuel injection control, charge control, and combustion control of the engine 10 perform.

Die Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. -regelung wird im Detail beschrieben werden. Als erstes berechnet der Computer ein benötigtes Drehmoment der Maschine 10 (benötigtes Maschinendrehmoment) basierend auf Erfassungswerten des Kurbelwinkelsensors 38 und des Gaspedalpositionssensors 60. Wenn der niedergedrückte Betrag des Gaspedals größer ist, wird das benötigte Maschinendrehmoment größer gesetzt. Basierend auf diesem benötigten Maschinendrehmoment wird der Kraftstoffinjektor 28 mit Energie versorgt, um den Kraftstoff einzuspritzen.The fuel injection control will be described in detail. First, the computer calculates a required torque of the machine 10 (required engine torque) based on detection values of the crank angle sensor 38 and the accelerator pedal position sensor 60 , When the depressed amount of the accelerator pedal is larger, the required engine torque is increased. Based on this required engine torque, the fuel injector 28 energized to inject the fuel.

Bei der Aufladungssteuerung bzw. -regelung wird der Turbolader 16 gesteuert bzw. geregelt, so dass der Druck, welcher durch den Einlassluftdrucksensor 24 erfasst wird, mit einem Zielwert übereinstimmt. Der Zielladedruck wird basierend auf der Einlassluftmenge bestimmt, welche der Verbrennungskammer 22 zur Verfügung gestellt werden sollte. Besonders wird, wenn das benötigte Maschinendrehmoment größer wird, der Zielladedruck größer gesetzt.In charge control, the turbocharger 16 controlled, so that the pressure, which by the intake air pressure sensor 24 detected matches a target value. The target boost pressure is determined based on the intake air amount of the combustion chamber 22 should be made available. Especially, as the required engine torque becomes larger, the target boost pressure is set larger.

Besonders führt die ECU 58 eine externe EGR-Regelung aus, in welcher der Hochdruck EGR-Aktuator 48a mit Energie versorgt wird, so dass die Niederdruck-EGR-Menge und die Hochdruck-EGR-Menge angepasst werden. Die externe EGR-Regelung wird ausgeführt, um NOx, welches von der Maschine 10 emittiert wird, zu verringern.Especially the ECU leads 58 an external EGR control in which the high-pressure EGR actuator 48a is energized so that the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount are adjusted. The external EGR control is performed to remove NOx from the engine 10 is emitted, decrease.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 58 basierend auf einem Maschinenbetriebszustand (einer Maschinengeschwindigkeit NE und einem benötigten Maschinendrehmoment Trq) eine einer Hochdruck-EGR-Regelung, einer kooperativen Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung und einer Niederdruck-EGR-Regelung aus. In der Hochdruck-EGR-Regelung, welche durch „HPL“ in 1 bezeichnet ist, wird nur Hochdruck-EGR-Gas in die Einlasspassage 12 zurückgeführt. In der kooperativen Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung, welche durch „HPL & LPL“ bezeichnet ist, werden das Hochdruck-EGR-Gas und das Niederdruck-EGR-Gas in die Einlasspassage 12 zurückgeführt. In der Niederdruck-EGR-Regelung, welche durch „LPL“ bezeichnet ist, wird nur das Niederdruck-EGR-Gas in die Einlasspassage 12 zurückgeführt.According to the present embodiment, the ECU performs 58 based on an engine operating condition (engine speed NE and required engine torque Trq), one of high pressure EGR control, cooperative high-low pressure EGR control, and low pressure EGR control. In the high-pressure EGR control, which is represented by "HPL" in 1 is designated, only high-pressure EGR gas is in the intake passage 12 recycled. In the cooperative high-low pressure EGR control, which is designated by "HPL &LPL", the high-pressure EGR gas and the low-pressure EGR gas become the intake passage 12 recycled. In the low-pressure EGR control, which is denoted by "LPL", only the low-pressure EGR gas becomes the intake passage 12 recycled.

Besonders wenn das benötigte Maschinendrehmoment Trq geringer ist als oder gleich zu einem ersten Referenzdrehmoment Tr1 (niedrige Maschinenlast), wird die Hochdruck-EGR-Regelung durchgeführt. Wenn das benötigte Maschinendrehmoment Trq größer ist als das erste Referenzdrehmoment Tr1 und geringer ist als oder gleich zu einem zweiten Referenzdrehmoment Tr2 (mittlere Maschinenlast) wird die kooperative Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung ausgeführt. Wenn das benötigte Maschinendrehmoment Trq größer ist als das zweite Referenzdrehmoment Tr2 (niedrige Maschinenlast) wird die Niederdruck-EGR-Regelung ausgeführt.Specifically, when the required engine torque Trq is less than or equal to a first reference torque Tr1 (low engine load), the high pressure EGR control is performed. When the required engine torque Trq is greater than the first reference torque Tr1 and less than or equal to a second reference torque Tr2 (average engine load), the cooperative high-low pressure EGR control is executed. When the required engine torque Trq is greater than the second reference torque Tr2 (low engine load), the low pressure EGR control is executed.

Der Grund dafür, warum eine der drei Regelungen ausgewählt wird, ist, dass die externe EGR zweckmäßig sichergestellt wird, um NOx zu verringern, und eine Verschlechterung im Maschinendrehmoment wird vermieden. The reason why one of the three schemes is selected is that the external EGR is properly ensured to reduce NOx, and deterioration in engine torque is avoided.

Das heißt, wenn die Maschinenlast hoch ist, wird das benötigte Maschinendrehmoment erhöht und der Ladedruck wird auch erhöht, um die Menge der frischen Einlassluft zu erhöhen, welche in die Verbrennungskammer 22 eingeführt wird. Wenn die Hochdruck-EGR-Menge erhöht wird, wird die Abgasmenge, welche durch die Turbine 16b strömt, verringert, wodurch das Maschinendrehmoment verringert wird. Um solch ein Problem zu vermeiden wird, wenn die Maschinenlast hoch ist, wird ein Teil des Abgases stromabwärts der Turbine 16b in die Einlasspassage 12 als die Niederdruck-EGR-Regelung zurückgeführt.That is, when the engine load is high, the required engine torque is increased and the boost pressure is also increased to increase the amount of fresh intake air entering the combustion chamber 22 is introduced. When the high pressure EGR amount is increased, the amount of exhaust gas passing through the turbine becomes 16b flows, thereby reducing the engine torque. To avoid such a problem, when the engine load is high, part of the exhaust gas will be downstream of the turbine 16b in the inlet passage 12 as the low pressure EGR control returned.

Wenn die Maschinenlast mittel ist, ist die Abgasmenge, welche durch die Turbine 16b strömt im Allgemeinen geringer als diejenige in dem Hochlastbereich. Demnach wird die kooperative Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung ausgeführt, so dass das Niederdruck-EGR-Gas und das Hochdruck-EGR-Gas in die Einlasspassage 12 zurückgeführt werden, wodurch die externe EGR sichergestellt wird.When the engine load is medium, the amount of exhaust gas passing through the turbine 16b generally flows less than that in the high load range. Thus, the cooperative high-low-pressure EGR control is performed so that the low-pressure EGR gas and the high-pressure EGR gas are introduced into the intake passage 12 which ensures the external EGR.

Wenn die Maschinenlast niedrig ist, wird das Niederdruck-EGR-Gas durch den Niederdruck-EGR-Kühler 54 und den Ladeluftkühler 18 gekühlt, so dass seine Temperatur niedrig wird. Solch ein Niederdruck-EGR-Gas wird der Verbrennungskammer zur Verfügung gestellt, so dass die Verbrennungsbedingung des Kraftstoffes verschlechtert wird. Auch kann, da ein Differentialdruck zwischen einem Einlass und einem Auslass der Niederdruck-EGR-Passage 46 gering ist, die Niederdruck-EGR-Menge nicht ausreichend sichergestellt werden. In Hinsicht auf das Obige wird die Hochdruck-EGR-Regelung ausgeführt.When the engine load is low, the low pressure EGR gas passes through the low pressure EGR cooler 54 and the intercooler 18 cooled, so that its temperature is low. Such a low-pressure EGR gas is supplied to the combustion chamber, so that the combustion condition of the fuel is deteriorated. Also, given a differential pressure between an inlet and an outlet of the low-pressure EGR passage 46 is low, the low-pressure EGR amount can not be sufficiently ensured. In view of the above, the high pressure EGR control is executed.

Die kooperative Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung wird im Detail beschrieben werden.The cooperative high-low pressure EGR control will be described in detail.

Als erstes bestimmt der Computer ein Ziel-Hochdruck-EGR-Verhältnis an einem Punkt „β“ in der Hochdruck-Sammelstrompassage 12a. Dann bestimmt der Computer ein Ziel-Niederdruck-EGR-Verhältnis an einem Punkt „α“ in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b. Es sollte festgehalten werden, dass das Hochdruck-EGR-Verhältnis ein Verhältnis (%) zwischen der Einlassluftmenge, welche der Verbrennungskammer 22 zur Verfügung gestellt wird, und einer gesamten EGR-Menge repräsentiert. Besonders kann das Hochdruck-EGR-Verhältnis durch die folgende Formel (1) definiert werden: Hochdruck-EGR-Verhältnis= ( Megrlp+Megrhp ) / ( Mair+Megrlp+Megrhp ) × 100

Figure DE102012103998B4_0001
wobei die Niederdruck-EGR-Menge durch „Megrlp“ bezeichnet wird, die Hochdruck-EGR-Menge durch „Megrhp“ bezeichnet wird, und die Frischlufteinlassmenge durch „Mair“ bezeichnet wird.First, the computer determines a target high pressure EGR ratio at a point "β" in the high pressure manifold gas passage 12a , Then, the computer determines a target low pressure EGR ratio at a point "α" in the low pressure common stream passage 12b , It should be noted that the high-pressure EGR ratio is a ratio (%) between the intake air amount of the combustion chamber 22 is provided and represents an entire EGR amount. Especially, the high-pressure EGR ratio can be defined by the following formula (1): High-pressure EGR ratio = ( Megrlp + Megrhp ) / ( Mair + + Megrlp Megrhp ) × 100
Figure DE102012103998B4_0001
wherein the low-pressure EGR amount is denoted by "Megrlp", the high-pressure EGR amount is designated by "Megrhp", and the fresh-air intake amount is designated by "Mair".

Das Niederdruck-ECR-Verhältnis repräsentiert ein Verhältnis (%) der Niederdruck-EGR-Menge relativ zu einer Gesamtheit der Einlassluftmenge und der Niederdruck-EGR-Menge. Besonders kann das Niederdruck-EGR-Verhältnis durch die folgende Formel (2) definiert werden: Niederdruck-EGR-Verhältnis = Megrlp/ ( Mair+Megrlp ) × 100

Figure DE102012103998B4_0002
The low pressure ECR ratio represents a ratio (%) of the low pressure EGR amount relative to a total of the intake air amount and the low pressure EGR amount. In particular, the low pressure EGR ratio can be defined by the following formula (2): Low pressure EGR ratio = Megrlp / ( Mair + Megrlp ) × 100
Figure DE102012103998B4_0002

Der Hochdruck-EGR-Aktuator 48a wird mit Energie versorgt, so dass das tatsächlich gegenwärtige Hochdruck-EGR-Verhältnis mit dem Ziel-EGR-Verhältnis übereinstimmt, und der Niederdruck-EGR-Aktuator 52a wird mit Energie versorgt, so dass das tatsächlich gegenwärtige Niederdruck-EGR-Verhältnis mit dem Ziel-EGR-Verhältnis übereinstimmt. Durch ein Ausführen der kooperativen Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung kann vermieden werden, dass die Anpassungsgenauigkeit der externen EGR-Menge aufgrund einer Niederdruck-EGR-Antwortverzögerung verschlechtert wird.The high pressure EGR actuator 48a is energized so that the actual high pressure EGR ratio coincides with the target EGR ratio, and the low pressure EGR actuator 52a is energized so that the actual low pressure EGR ratio matches the target EGR ratio. By executing the cooperative high-low pressure EGR control, it can be avoided that the accuracy of matching the external EGR amount due to a low-pressure EGR response delay is deteriorated.

Die Niederdruck-EGR-Passage 46 ist länger als die Hochdruck-EGR-Passage 44. Ein Abstand von einem Verbindungspunkt zwischen der Einlasspassage 12 und der Niederdruck-EGR-Passage 46 zu der Verbrennungskammer 22 ist länger als derjenige von einem Verbindungspunkt zwischen der Einlasspassage 12 und der Hochdruck-EGR-Passage 44 zu der Verbrennungskammer 22. Demnach ist eine Zeitdauer von dann, wann das Niederdruck-EGR-Ventil 52 betätigt wird bis dann, wann die Menge des Gases, welche der Verbrennungskammer 22 zur Verfügung gestellt wird, sich zu ändern beginnt, länger als eine Zeitdauer von dann, wann das Hochdruck-EGR-Ventil 48 betätigt wird, bis dann, wann die Menge von Gas, welche der Verbrennungskammer 22 zur Verfügung gestellt wird, sich zu ändern beginnt. Auf dieses wird Bezug genommen als die Niederdruck-EGR-Antwortverzögerung.The low pressure EGR passage 46 is longer than the high pressure EGR passage 44 , A distance from a connection point between the intake passage 12 and the low pressure EGR passage 46 to the combustion chamber 22 is longer than that of a connection point between the intake passage 12 and the high pressure EGR passage 44 to the combustion chamber 22 , Thus, a period of time is when the low pressure EGR valve 52 is pressed until then, when the amount of gas, which of the combustion chamber 22 is made available to change, longer than a period of time from then when the high-pressure EGR valve 48 is pressed until then, when the amount of gas entering the combustion chamber 22 is made available to change. This is referred to as the low pressure EGR response delay.

Bei der kooperativen Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung werden verschiedene Arten von Parametern verwendet. Die Berechnungsverarbeitungen bzw. -vorgänge dieser Parameter werden hierin nachstehend beschrieben werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden, wie in 1 gezeigt ist, folgende Parameter verwendet: das heißt, die Hochdruck-EGR-Menge „Megrhp“, die Niederdruck-EGR-Menge „Megrlp“, die Einlassströmungsrate „Mdth“, welche durch den Niederdruck-Nebenstromabschnitt 12b strömt, eine Menge geladener Luft „Mcld“, eine Sauerstoffkonzentration „Cegrhp“ in dem Hochdruck-EGR-Gas, eine Sauerstoffkonzentration „Cegrlp“ in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b, eine Einlass-Sauerstoffkonzentration in der Einlassluft, welche der Verbrennungskammer 22 zur Verfügung gestellt wird, und eine Abgas-Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, welches von der Verbrennungskammer 22 ausgestoßen wird.Cooperative high-low pressure EGR control uses various types of parameters. The calculation processes of these parameters will be described hereinafter. According to the present embodiment, as shown in FIG 1 the following parameters are used: that is, the high-pressure EGR amount "Megrhp", the low-pressure EGR amount "Megrlp", the intake flow rate "Mdth" passing through the low-pressure bypass section 12b an amount of charged air "Mcld", an oxygen concentration "Cegrhp" in the high-pressure EGR gas, an oxygen concentration "Cegrlp" in the low-pressure common-flow passage 12b , an inlet oxygen concentration in the intake air, which is the combustion chamber 22 and an exhaust gas oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 22 is ejected.

Besonders kann die Hochdruck-EGR-Menge „Megrhp“ basierend auf einem Differentialdruck zwischen dem Einlass und dem Auslass der Hochdruck-EGR-Passage 44 und einem Strömungspassagenbereich der Hochdruck-EGR-Passage 44 berechnet werden. Der Differentialdruck zwischen dem Einlass und dem Auslass der Hochdruck-EGR-Passage 44 kann basierend auf dem Erfassungswert des Abgasdrucksensors 51 und dem Ladedruck berechnet werden. Die Niederdruck-EGR-Menge „Megrlp“ kann berechnet werden basierend auf einem Erfassungswert des Differentialdrucksensors 53 und dem Strömungspassagenbereich der Niederdruck-EGR-Passage 46. Die Menge geladener Luft „Mcld“ kann berechnet werden basierend auf der Einlass-Lufttemperatur, welche von dem Ladedruck abgeleitet wird und dem Erfassungswert des Einlass-Lufttemperatursensors 26.Specifically, the high pressure EGR amount "Megrhp" may be based on a differential pressure between the inlet and the outlet of the high pressure EGR passage 44 and a flow passage area of the high pressure EGR passage 44 be calculated. The differential pressure between the inlet and the outlet of the high pressure EGR passage 44 may be based on the detection value of the exhaust pressure sensor 51 and the boost pressure. The low pressure EGR amount "Megrlp" may be calculated based on a detection value of the differential pressure sensor 53 and the flow passage area of the low pressure EGR passage 46 , The amount of charged air "Mcld" may be calculated based on the intake air temperature derived from the boost pressure and the detection value of the intake air temperature sensor 26 ,

Es sollte festgehalten werden, dass „Mdth = Mair + Megrlp“ und „Mcld = Mdth + Megrhp“.It should be noted that "Mdth = Mair + Megrlp" and "Mcld = Mdth + Megrhp".

„Mair“ kann basierend auf einer Ausgabe des Luftströmungsmessers 14 berechnet werden."Mair" can be based on an output of the air flow meter 14 be calculated.

Die Sauerstoffkonzentration „Cegrhp“, die Sauerstoffkonzentration „Cegrlp“ und die Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12a, die Sauerstoffkonzentration in der Einlassluft und die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas werden jeweils durch Verwendung von Modellen für eine Abschätzung abgeschätzt.The oxygen concentration "Cegrhp", the oxygen concentration "Cegrlp" and the oxygen concentration in the low-pressure collecting stream passage 12a , the oxygen concentration in the intake air and the oxygen concentration in the exhaust gas are respectively estimated by using models for estimation.

Besonders wird die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas basierend auf „Mcld“, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Sauerstoffkonzentration in der Einlassluft abgeschätzt. Die Sauerstoffkonzentration „Cegrhp“ wird basierend auf der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas und „Megrhp“ abgeschätzt. Die Sauerstoffkonzentration „Cegrlp“ wird basierend auf der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas und „Megrlp“ abgeschätzt. Die Sauerstoffkonzentration in der Einlassluft wird basierend auf „Megrhp“, „Cegrhp“, „Mdth“ und der Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b abgeschätzt. Die Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b wird basierend auf „Megrlp“, „Cegrlp“, „Mair“ und „Cair“ abgeschätzt. Die Sauerstoffkonzentration „Cair“ kann ein fester Wert oder ein Erfassungswert eines Sauerstoffkonzentrationssensors sein. Gemäß dem obigen Verfahren zum Berechnen der Sauerstoffkonzentration kann jede Sauerstoffkonzentration genau berechnet werden.Specifically, the oxygen concentration in the exhaust gas is estimated based on "Mcld," the fuel injection amount, and the oxygen concentration in the intake air. The oxygen concentration "Cegrhp" is estimated based on the oxygen concentration in the exhaust gas and "Megrhp". The oxygen concentration "Cegrlp" is estimated based on the oxygen concentration in the exhaust gas and "Megrlp". The oxygen concentration in the intake air is determined based on "Megrhp", "Cegrhp", "Mdth" and the oxygen concentration in the low-pressure manifold gas passage 12b estimated. The oxygen concentration in the low pressure bulk flow passage 12b is estimated based on "Megrlp", "Cegrlp", "Mair" and "Cair". The oxygen concentration "Cair" may be a fixed value or a detection value of an oxygen concentration sensor. According to the above method of calculating the oxygen concentration, each oxygen concentration can be calculated accurately.

Dann werden basierend auf der obigen Luftströmungsrate und der Sauerstoffkonzentration das tatsächlich gegenwärtige Hochdruck-EGR-Verhältnis und das tatsächliche gegenwärtige Niederdruck-EGR-Verhältnis berechnet.Then, based on the above air flow rate and the oxygen concentration, the actual present high pressure EGR ratio and the actual present low pressure EGR ratio are calculated.

2 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung der kooperativen Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung zeigt. Diese Verarbeitung wird wiederholt nach einer bestimmten Zeitdauer durch die ECU 58 ausgeführt. 2 FIG. 12 is a flowchart showing processing of the cooperative high-low pressure EGR control. FIG. This processing is repeated after a certain period of time by the ECU 58 executed.

In Schritt S10 stellt der Computer ein Ziel-EGR-Verhältnis (0% ≤ Ziel-EGR-Verhältnis ≤ 100%) basierend auf der Maschinengeschwindigkeit NE und der Kraftstoffeinspritzmenge Q (oder dem benötigten Maschinendrehmoment Trq) auf. Das Ziel-EGR-Verhältnis kann aufgestellt werden unter Verwendung eines Kennfeldes, welches eine Beziehung zwischen dem Ziel-EGR-Verhältnis, der Maschinengeschwindigkeit NE und der Kraftstoffeinspritzmenge Q definiert. Dieses Kennfeld wird vorangehend durch Experimente definiert, um eine gute Verbrennungsbedingung der Maschine 10 zu erhalten.In step S10, the computer sets a target EGR ratio (0% ≤ target EGR ratio ≤ 100%) based on the engine speed NE and the fuel injection amount Q (or the required engine torque Trq). The target EGR ratio may be established using a map defining a relationship between the target EGR ratio, the engine speed NE, and the fuel injection amount Q. This map is previously defined by experiments to be a good combustion condition of the engine 10 to obtain.

In Schritt S12 berechnet der Computer „Mcld“. In Schritt S14 berechnet der Computer eine Ziel-Gesamt-EGR-Menge, welche der Verbrennungskammer 22 zur Verfügung gestellt wird, basierend auf dem Ziel-EGR-Verhältnis und „Mcld“. Es sollte festgehalten werden, dass die Ziel-Gesamt-EGR-Menge benötigt wird, um das tatsächlich gegenwärtige EGR-Verhältnis (Regelwert) auf das Ziel-EGR-Verhältnis zu bringen. Besonders kann die Ziel-Gesamt-EGR-Menge gemäß der folgenden Formel (3) berechnet werden. Ziel-Gesamt-EGR-Menge = ( Ziel-Egr-Verhältnis / 100 ) × Mcld

Figure DE102012103998B4_0003
In step S12, the computer calculates "Mcld". In step S14, the computer calculates a target total EGR amount of the combustion chamber 22 provided based on the target EGR Relationship and "Mcld". It should be noted that the target total EGR amount is needed to bring the actual EGR ratio (control value) to the target EGR ratio. Specifically, the target total EGR amount can be calculated according to the following formula (3). Target total EGR amount = ( Target Egr ratio / 100 ) × Mcld
Figure DE102012103998B4_0003

In Schritt S16 berechnet der Computer einen Zielwert der Hochdruck-EGR-Menge „Megrhp“ basierend auf der Maschinengeschwindigkeit NE und der Kraftstoffeinspritzmenge Q. Die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge wird unter Verwendung eines Kennfeldes aufgestellt, welches eine Beziehung zwischen der Maschinengeschwindigkeit NE, der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Ziel-Hochdruck-EGR-Menge definiert. Zudem wird, wenn das benötigte Maschinendrehmoment Trq größer ist, die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge größer gesetzt.In step S16, the computer calculates a target value of the high pressure EGR amount "Megrhp" based on the engine speed NE and the fuel injection amount Q. The target high pressure EGR amount is set using a map indicating a relationship between the engine speed NE, of the fuel injection amount Q and the target high pressure EGR amount. In addition, when the required engine torque Trq is larger, the target high pressure EGR amount is set larger.

In Schritt S18 berechnet der Computer einen oberen Grenzwert der Hochdruck-EGR-Menge. Dieser Schritt und die folgenden Schritte S20 und S22 sind Prozesse zum Vermeiden einer Verschlechterung im Maschinendrehmoment. Das heißt, wenn die Hochdruck-EGR-Menge übermäßig erhöht wird, wird das Abgas, welches durch die Turbine 16b strömt verringert, so dass der Ladedruck verringert werden kann. Um solch eine Situation zu vermeiden, wird die obere Grenze der Hochdruck-EGR-Menge durch Verwendung eines Kennfeldes aufgestellt.In step S18, the computer calculates an upper limit of the high pressure EGR amount. This step and the following steps S20 and S22 are processes for avoiding deterioration in the engine torque. That is, when the high pressure EGR amount is excessively increased, the exhaust gas passing through the turbine becomes 16b flows reduced, so that the boost pressure can be reduced. In order to avoid such a situation, the upper limit of the high-pressure EGR amount is set by using a map.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Computer bestimmt, dass das benötigte Maschinendrehmoment Trq schlagartig erhöht wird, der obere Grenzwert der Hochdruck-EGR-Menge niedriger gesetzt. Das heißt, es ist in einem Fall, in dem das benötigte Maschinendrehmoment schlagartig erhöht wird, wahrscheinlich, dass der obere Grenzwert, welcher in Schritt S18 aufgestellt wird, unangemessen sein kann. Demnach wird in einem solchen Fall das Abgas, welches der Turbine 16b zur Verfügung gestellt wird, angemessen zur sichergestellt. Der Computer bestimmt, ob das benötigte Maschinendrehmoment schlagartig erhöht wird basierend auf einem betätigten bzw. niedergedrückten Betrag des Gaspedals.According to the present embodiment, when the computer determines that the required engine torque Trq is suddenly increased, the upper limit value of the high-pressure EGR amount is set lower. That is, in a case where the required engine torque is abruptly increased, it is likely that the upper limit set in step S18 may be inappropriate. Accordingly, in such a case, the exhaust gas, that of the turbine 16b is provided, adequate to ensure. The computer determines whether the required engine torque is increased abruptly based on a depressed amount of the accelerator pedal.

In Schritt S20 bestimmt der Computer, ob die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge geringer ist als oder gleich zu dem oberen Grenzwert. Wenn die Antwort in Schritt S20 NEIN ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S22 voran, in welchem die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge durch den oberen Grenzwert begrenzt wird. Das heißt, die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge wird auf den oberen Grenzwert gesetzt.In step S20, the computer determines whether the target high pressure EGR amount is less than or equal to the upper limit. If the answer is NO in step S20, the procedure proceeds to step S22, in which the target high pressure EGR amount is limited by the upper limit. That is, the target high pressure EGR amount is set to the upper limit.

Wenn die Antwort in Schritt S20 JA ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S24 voran, in welchem der Computer einen Zielwert der Niederdruck-EGR-Menge basierend auf der Ziel-Gesamt-EGR-Menge und der Ziel-Hochdruck-EGR-Menge aufstellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge von der Ziel-Gesamt-EGR-Menge subtrahiert, um die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge zu erhalten.When the answer in step S20 is YES, the procedure proceeds to step S24, in which the computer sets a target value of the low-pressure EGR amount based on the target total EGR amount and the target high-pressure EGR amount. In the present embodiment, the target high pressure EGR amount is subtracted from the target total EGR amount to obtain the target low pressure EGR amount.

In Schritt S26 berechnet der Computer einen oberen Grenzwert der Niederdruck-EGR-Menge, welche der Einlasspassage 12 zur Verfügung gestellt werden kann. Der obere Grenzwert der Niederdruck-EGR-Menge kann aufgestellt werden unter Verwendung eines Kennfeldes, welches eine Beziehung zwischen der Maschinengeschwindigkeit NE und der Kraftstoffeinspritzmenge Q definiert.In step S26, the computer calculates an upper limit value of the low-pressure EGR amount, that of the intake passage 12 can be made available. The upper limit of the low pressure EGR amount may be established using a map defining a relationship between the engine speed NE and the fuel injection amount Q.

In Schritt S28 bestimmt der Computer, ob die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge geringer ist als oder gleich zu dem oberen Grenzwert. Wenn die Antwort in Schritt S28 NEIN ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S30 voran, in welcher die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge durch den oberen Grenzwert begrenzt wird. Das heißt, die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge wird auf den oberen Grenzwert gesetzt.In step S28, the computer determines whether the target low pressure EGR amount is less than or equal to the upper limit. If the answer is NO in step S28, the procedure proceeds to step S30, in which the target low-pressure EGR amount is limited by the upper limit. That is, the target low pressure EGR amount is set to the upper limit.

Wenn die Antwort in Schritt S28 JA ist, schreitet die Prozedur zu Schritt S32 voran, in welchem der Computer das Ziel-Niederdruck-EGR-Verhältnis gemäß der obigen Formel (2) berechnet. Demnach werden einige oder alle der EGR-Mengen, welche den oberen Grenzwert überschreiten, durch die Niederdruck-EGR-Menge kompensiert.If the answer in step S28 is YES, the procedure proceeds to step S32, in which the computer calculates the target low pressure EGR ratio according to the above formula (2). Thus, some or all of the EGR levels that exceed the upper limit are compensated by the low pressure EGR amount.

Wenn die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge durch den oberen Grenzwert in Schritt S30 begrenzt wird, wird die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge von dem anfänglichen Wert geändert. Demnach wird gemäß der obigen Formel (1) das Ziel-EGR-Verhältnis zurückgesetzt.When the target low pressure EGR amount is limited by the upper limit value in step S30, the target low pressure EGR amount is changed from the initial value. Thus, according to the above formula (1), the target EGR ratio is reset.

In Schritt S34 wird der Niederdruck-EGR-Aktuator 52a mit Energie versorgt, so dass das tatsächlich gegenwärtige Niederdruck-EGR-Verhältnis mit dem Ziel-Niederdruck-EGR-Verhältnis übereinstimmt. Weiterhin wird der Hochdruck-EGR-Aktuator 48a mit Energie versorgt, so dass das tatsächlich gegenwärtige Hochdruck-EGR-Verhältnis mit dem Ziel-Hochdruck-EGR-Verhältnis übereinstimmt. Besonders werden die Rückkopplungseingaben zu den Aktuatoren durch die Proportional plus Integral-Regelung berechnet. Dadurch wird, wenn das tatsächlich gegenwärtige Hochdruck-EGR-Verhältnis größer ist als das Ziel-Hochdruck-EGR-Verhältnis ist, die Hochdruck-EGR-Menge verringert. Wenn das tatsächlich gegenwärtige Niederdruck-EGR-Verhältnis größer ist als das Ziel-Niederdruck-EGR-Verhältnis, wird die Niederdruck-EGR-Menge verringert.In step S34, the low pressure EGR actuator becomes 52a energized, so that the actual current Low pressure EGR ratio coincides with the target low pressure EGR ratio. Furthermore, the high-pressure EGR actuator 48a energized so that the actual high pressure EGR ratio coincides with the target high pressure EGR ratio. In particular, the feedback inputs to the actuators are calculated by the proportional plus integral control. Thereby, when the actual high-pressure EGR ratio is greater than the target high-pressure EGR ratio, the high-pressure EGR amount is reduced. If the actual present low pressure EGR ratio is greater than the target low pressure EGR ratio, the low pressure EGR amount is reduced.

Wenn die Verarbeitung in Schritt S34 vollendet ist, wird diese Verarbeitung beendet.When the processing in step S34 is completed, this processing is ended.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, können folgende Vorteile erhalten werden.

  1. (1) Die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge wird von der Ziel-Gesamt-EGR-Menge subtrahiert, um die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge zu erhalten. Demnach kann die Ziel-Gesamt-EGR-Menge in die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge und die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge aufgeteilt werden.
  2. (2) Die kooperative Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung wird durch ein Regeln der Aktuatoren 48a und 52a ausgeführt. Demnach kann vermieden werden, dass die Genauigkeit der externen EGR-Menge, welche der Maschine 10 zur Verfügung gestellt wird, verschlechtert wird.
  3. (3) Wenn der Computer bestimmt, dass die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge den oberen Grenzwert überschreiten wird, wird die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge auf den oberen Grenzwert gesetzt. Dadurch kann, während das externe EGR-Gas in die Einlasspassage 12 zirkuliert wird, vermieden werden, dass das Maschinendrehmoment verschlechtert wird.
According to the present embodiment described above, the following advantages can be obtained.
  1. (1) The target high-pressure EGR amount is subtracted from the target total EGR amount to obtain the target low-pressure EGR amount. Thus, the target total EGR amount may be divided into the target high pressure EGR amount and the target low pressure EGR amount.
  2. (2) The cooperative high-low-pressure EGR control is achieved by controlling the actuators 48a and 52a executed. Accordingly, it can be avoided that the accuracy of the external EGR amount, that of the engine 10 is made worse.
  3. (3) If the computer determines that the target high pressure EGR amount will exceed the upper limit, the target high pressure EGR amount is set to the upper limit. This allows, while the external EGR gas enters the intake passage 12 is circulated, it can be avoided that the engine torque is deteriorated.

Weiterhin kann, wenn der obere Grenzwert geringer als ein Wert, welcher einem maximalen Fluidpassagenbereich der Hochdruck-EGR-Passage entspricht, aufgestellt ist, vermieden werden, dass der Öffnungsgrad des Hochdruck-EGR-Ventils in dem oberen Grenzwert saturiert ist.

  • (4) Wenn der Computer bestimmt, dass das benötigte Maschinendrehmoment Trq plötzlich erhöht wird, wird der obere Grenzwert der Hochdruck-EGR-Menge niedriger gesetzt. Demnach kann sichergestellt werden,dass die Abgasmenge, welche durch die Turbine 16b strömt, eine Verschlechterung in dem Maschinendrehmoment vermeidet.
  • (5) Wenn der Computer bestimmt, dass die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge den oberen Hochdruck-Grenzwert überschreiten wird, und dass die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge den oberen Niederdruck-Grenzwert überschreiten wird, wird das Ziel-EGR-Verhältnis zurückgesetzt. Demnach kann das Ziel-EGR-Verhältnis gemäß einer Variation in der Gesamt-EGR-Menge, welche der Verbrennungskammer 22 zur Verfügung gestellt werden kann, angemessen aufgestellt werden.
Further, when the upper limit value is set lower than a value corresponding to a maximum fluid passage area of the high-pressure EGR passage, it can be avoided that the opening degree of the high-pressure EGR valve is saturated in the upper limit value.
  • (4) When the computer determines that the required engine torque Trq is suddenly increased, the upper limit of the high-pressure EGR amount is set lower. Accordingly, it can be ensured that the amount of exhaust gas passing through the turbine 16b flows, avoids a deterioration in the engine torque.
  • (5) When the computer determines that the target high-pressure EGR amount will exceed the high-pressure upper limit, and that the target low-pressure EGR amount will exceed the upper low-pressure threshold, the target EGR ratio becomes reset. Thus, the target EGR ratio may vary according to a variation in the total EGR amount of the combustion chamber 22 can be made available, be placed appropriately.

[Zweite Ausführungsform]Second Embodiment

Eine zweite Ausführungsform wird hierin nachstehend beschrieben werden, welche sich auf einen Unterschied von der ersten Ausführungsform konzentriert.A second embodiment will be described hereinafter which focuses on a difference from the first embodiment.

Gemäß der zweiten Ausführungsform werden die Sauerstoffkonzentrationen in der Hochdruck-Sammelstrompassage 12a und Niederdruck-Sammelstrompassage 12b erfasst und diese Sauerstoffkonzentrationen werden geregelt. Da die Sauerstoffkonzentration in der Einlassluft eine hohe Korrelation mit der NOx-Menge hat, wird die Sauerstoffkonzentration geregelt.According to the second embodiment, the oxygen concentrations in the high-pressure manifold gas passage become 12a and low pressure bulk flow massage 12b recorded and these oxygen concentrations are regulated. Since the oxygen concentration in the intake air has a high correlation with the amount of NOx, the oxygen concentration is controlled.

3 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung einer externen EGR-Regelung einschließlich einer kooperativen Hoch-Nieder-Druck-EGR-Regelung zeigt. Diese Verarbeitung wird unter einem vorbestimmten Zeitintervall durch die ECU 58 wiederholt ausgeführt. In 3 werden dieselben Prozesse wie diejenigen in 2 mit denselben Referenzzeichen angezeigt. Dieselben Beschreibungen werden nicht wiederholt werden. 3 FIG. 10 is a flowchart showing processing of external EGR control including cooperative high-low pressure EGR control. FIG. This processing is performed at a predetermined time interval by the ECU 58 repeatedly executed. In 3 be the same processes as those in 2 displayed with the same reference characters. The same descriptions will not be repeated.

In Schritt S10a stellt der Computer eine Ziel-Sauerstoffkonzentration in der Einlassluft basierend auf der Maschinengeschwindigkeit NE und der Kraftstoffeinspritzmenge Q (oder dem benötigten Maschinendrehmoment Trq) auf. Die Ziel-Sauerstoffkonzentration kann aufgestellt werden unter Verwendung eines Kennfeldes, welches eine Beziehung zwischen der Ziel-Sauerstoffkonzentration, der Maschinengeschwindigkeit NE und der Kraftstoffeinspritzmenge Q definiert.In step S10a, the computer sets a target oxygen concentration in the intake air based on the engine speed NE and the fuel injection amount Q (or the required engine torque Trq). The target oxygen concentration may be established using a map defining a relationship between the target oxygen concentration, the engine speed NE, and the fuel injection amount Q.

Dann schreitet die Prozedur zu Schritt S12 und Schritt S16 voran, in welchem der Computer eine Ziel-Hochdruck-EGR-Menge aufstellt. Die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge wird aufgestellt, so dass die tatsächlich gegenwärtige Sauerstoffkonzentration mit der Ziel-Sauerstoffkonzentration übereinstimmt. Then, the procedure proceeds to step S12 and step S16 in which the computer sets up a target high pressure EGR amount. The target high pressure EGR amount is established so that the actual current oxygen concentration matches the target oxygen concentration.

In Schritt S36 berechnet der Computer einen Zielwert von „Mdth“ basierend auf „Mcld“ und einer Ziel-Hochdruck-EGR-Menge. Besonders wird die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge von „Mcld“ subtrahiert, um den Zielwert von „Mdth“ zu erhalten.In step S36, the computer calculates a target value of "Mdth" based on "Mcld" and a target high pressure EGR amount. Specifically, the target high pressure EGR amount is subtracted from "Mcld" to obtain the target value of "Mdth".

In Schritt S38 setzt der Computer eine Ziel-Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b basierend auf „Mcld“, der Ziel-Einlassluft-Sauerstoffkonzentration, der Ziel-Hochdruck-EGR-Menge, „Cegrhp“ und der Ziel-Einlassluftströmungsrate in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b.In step S38, the computer sets a target oxygen concentration in the low pressure common flow passage 12b based on "Mcld", the target intake air-oxygen concentration, the target high-pressure EGR amount, "Cegrhp" and the target intake air flow rate in the low-pressure common-flow passage 12b ,

In Schritt S24a setzt der Computer die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge. Besonders wird die Ziel-Niederdruck-EGR-Menge basierend auf „Megrlp“, „Cegrlp“, „Mair“ und „Cair“ aufgestellt.In step S24a, the computer sets the target low pressure EGR amount. Specifically, the target low pressure EGR amount is established based on "Megrlp", "Cegrlp", "Mair" and "Cair".

In Schritt S32a werden die Ziel-Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b und die Ziel-Sauerstoffkonzentration in der Einlassluft zurückgesetzt. Besonders wird die Ziel-Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b zurückgesetzt basierend auf der Ziel-Niederdruck-EGR-Menge „Cegrlp“, „Mair“ und „Cair“. Auch wird die Ziel-Einlassluft-Sauerstoffkonzentration zurückgesetzt basierend auf der Ziel-Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b, „Cegrhp“, der Ziel-Hochdruck-EGR-Menge und der Ziel-Einlassluftströmungsrate in der Niederdruck-Sammelstrompassage.In step S32a, the target oxygen concentration in the low-pressure manifold gas passage becomes 12b and reset the target oxygen concentration in the intake air. In particular, the target oxygen concentration in the low pressure bulk flow passage becomes 12b reset based on the target low pressure EGR amount "Cegrlp", "Mair" and "Cair". Also, the target intake air-oxygen concentration is reset based on the target oxygen concentration in the low-pressure common-flow passage 12b , "Cegrhp", the target high pressure EGR amount, and the target intake air flow rate in the low pressure common stream passage.

In Schritt S34a wird der Hochdruck-EGR-Aktuator 48a mit Energie versorgt, so dass die tatsächlich gegenwärtige Einlassluft-Sauerstoffkonzentration mit der Ziel-Einlassluft-Sauerstoffkonzentration übereinstimmt. Weiterhin wird der Niederdruck-EGR-Aktuator 52a mit Energie versorgt, so dass die tatsächlich gegenwärtige Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b mit der Ziel-Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b übereinstimmt. Besonders wenn die tatsächlich gegenwärtige Einlassluft-Sauerstoffkonzentration höher ist als die Zielkonzentration und die Sauerstoffkonzentration „Cegrhp“ geringer ist als die Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b, wird die Hochdruck-EGR-Menge erhöht. Wenn die tatsächlich gegenwärtige Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b höher ist als die Ziel-Sauerstoffkonzentration, wird die Niederdruck-EGR-Menge erhöht.In step S34a, the high pressure EGR actuator becomes 48a energized so that the actual intake air oxygen concentration coincides with the target intake air oxygen concentration. Furthermore, the low-pressure EGR actuator 52a energized so that the actual current oxygen concentration in the low-pressure bulk flow passage 12b with the target oxygen concentration in the low pressure bulk flow passage 12b matches. Especially, when the actual present intake air-oxygen concentration is higher than the target concentration and the oxygen concentration "Cegrhp" is lower than the oxygen concentration in the low-pressure common-flow passage 12b , the high-pressure EGR amount is increased. When the actual current oxygen concentration in the low-pressure bulk flow passage 12b is higher than the target oxygen concentration, the low pressure EGR amount is increased.

Wenn die Verarbeitung in Schritt S34a vollendet ist, wird diese Verarbeitung beendet.When the processing in step S34a is completed, this processing is ended.

Wie obenstehend beschrieben ist, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die externe EGR-Menge basierend auf der Einlassluft-Sauerstoffkonzentration und der Sauerstoffkonzentration in der Niederdruck-Sammelstrompassage 12b geregelt werden.As described above, according to the present embodiment, the external EGR amount based on the intake-air oxygen concentration and the oxygen concentration in the low-pressure common-flow passage 12b be managed.

[Andere Ausführungsfonnen][Other executing]

Die oben erwähnten Ausführungsformen können wie folgt abgewandelt werden:The above-mentioned embodiments can be modified as follows:

In der ersten Ausführungsform kann, wenn der Computer bestimmt, dass die Ziel-Hochdruck-EGR-Menge den oberen Hochdruck-Grenzwert überschreitet, der obere Niederdruck-Grenzwert erhöht werden. Wenn es möglich ist, die Niederdruck-EGR-Menge zu erhöhen, kann ein Engpass in der Hochdruck-EGR-Menge durch die Niederdruck-EGR-Menge angemessen kompensiert werden.In the first embodiment, when the computer determines that the target high pressure EGR amount exceeds the high pressure upper limit, the low pressure upper limit may be increased. If it is possible to increase the low-pressure EGR amount, a bottleneck in the high-pressure EGR amount can be adequately compensated by the low-pressure EGR amount.

Das Hochdruck-EGR-Ventil 48 kann in einer Nachbarschaft der Auslasspassage 34 angeordnet werden oder an einem Mittelpunkt der Hochdruck-EGR-Passage 44. Alternativ können die Hochdruck-EGR-Ventile 48 an beiden Enden der Hochdruck-EGR-Passage 44 angeordnet werden. Betreffend das Niederdruck-EGR-Ventil 52 kann eine ähnliche Anordnung angewandt werden.The high pressure EGR valve 48 can be in a neighborhood of the outlet passage 34 be arranged or at a midpoint of the high-pressure EGR passage 44 , Alternatively, the high pressure EGR valves 48 at both ends of the high pressure EGR passage 44 to be ordered. Regarding the low pressure EGR valve 52 a similar arrangement can be applied.

Das Berechnungsverfahren von „Megrlp“ und „Megrhp“ ist nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt. Beispielsweise ist ein Differentialdrucksensor vorgesehen, einen Differentialdruck zwischen stromaufwärts und stromabwärts des Hochdruck-EGR-Ventils 48 zu erfassen. Basierend auf den Erfassungswerten kann „Megrhp“ berechnet werden. Weiterhin kann die Niederdruck-EGR-Menge „Megrlp“ basierend auf Erfassungswerten von zwei Drucksensoren berechnet werden.The calculation method of "Megrlp" and "Megrhp" is not limited to the above-described method. For example, a differential pressure sensor is provided, a differential pressure between upstream and downstream of the high-pressure EGR valve 48 capture. Based on the detection values, "Megrhp" can be calculated. Furthermore, the low pressure EGR amount "Megrlp" may be calculated based on detection values of two pressure sensors.

In den obigen Ausführungsformen wird jede der Sauerstoffkonzentrationen unter Verwendung von Modellen berechnet. Die Sauerstoffkonzentrationen können jedoch durch Sauerstoffsensoren erfasst werden.In the above embodiments, each of the oxygen concentrations is calculated using models. However, the oxygen concentrations can be detected by oxygen sensors.

Die Mengen „Megrhp“, „Megrlp“ und „Mdth“ können unter Verwendung von Strömungsratensensoren bzw. Flussratensensoren erfasst werden.The amounts "Megrhp", "Megrlp" and "Mdth" can be detected using flow rate sensors.

Der obere Hochdruck-Grenzwert kann gemäß einer Verringerung in der Maschinenlast kontinuierliche verringert werden. Dadurch kann die Gesamt-EGR-Menge sanft variiert werden.The high pressure upper limit value can be continuously decreased according to a reduction in engine load. This allows the total amount of EGR to be gently varied.

Die Hochdruck-EGR-Menge und die Niederdruck-EGR-Menge können durch wenigstens eines des Auslassdrosselventils 56 des Einlassdrosselventils 20 geregelt werden.The high pressure EGR amount and the low pressure EGR amount may be through at least one of the exhaust throttle valve 56 of the intake throttle valve 20 be managed.

Besonders wenn der Öffnungsgrad des Auslassdrosselventils 56 geringer wird, werden die Niederdruck-EGR-Menge und die Hochdruck-EGR-Menge mehr erhöht. Auch wird, wenn der Öffnungsgrad des Einlass-Drosselventils 20 geringer wird, die Hochdruck-EGR-Menge mehr erhöht.Especially when the opening degree of the outlet throttle valve 56 decreases, the low-pressure EGR amount and the high-pressure EGR amount are more increased. Also, when the opening degree of the intake throttle valve becomes 20 decreases, the high-pressure EGR amount increases more.

Der Niederdruck-EGR-Aktuator und der Hochdruck-EGR-Aktuator können durch eine Rückkopplungs-Regelung und durch eine Vorwärtskopplungs-Regelung geregelt werden.The low pressure EGR actuator and the high pressure EGR actuator may be controlled by a feedback control and a feedforward control.

Nur wenn der Computer bestimmt, dass die Hochdruck-EGR-Menge den oberen Hochdruck-Grenzwert überschreitet, kann die Niederdruck-EGR-Menge den Engpass in der Hochdruck-EGR-Menge kompensieren.Only when the computer determines that the high pressure EGR amount exceeds the high pressure upper limit, the low pressure EGR amount may compensate for the bottleneck in the high pressure EGR amount.

Die interne Verbrennungsmaschine ist nicht auf eine Dieselmaschine begrenzt. Eine Direkt-Einspritz-Benzinmaschine kann verwendet werden.The internal combustion engine is not limited to a diesel engine. A direct injection gasoline engine can be used.

Claims (6)

Abgasrückführ-Regelvorrichtung, welche auf ein Verbrennungsregel- oder - steuersystem einer internen Verbrennungsmaschine angewandt wird, welches mit einem Turbolader (16) vorgesehen ist, welcher einen Kompressor (16a) in einer Einlasspassage (12) und eine Turbine (16b) in einer Auslasspassage (34), eine Hochdruck-EGR-Passage (44), welche einen Abschnitt stromaufwärts der Turbine (16b) und eine Abschnitt stromabwärts des Kompressors (16a) verbindet, eine Niederdruck-EGR-Passage (46), welche einen Abschnitt stromabwärts der Turbine (16b) und einen Abschnitt stromaufwärts des Kompressors (16a) verbindet, einen Hochdruck-EGR-Regelabschnitt (48, 48a), welcher eine Hochdruck-Abgasmenge regelt, welche in die Einlasspassage (12) durch die Hochdruck-EGR-Passage (44) zurückgeführt wird, und einen Niederdruck-EGR-Regelabschnitt (52, 52a) hat, welcher eine Niederdruck-Abgasmenge regelt, welche in die Einlasspassage (12) durch die Niederdruck-EGR-Passage (46) zurückgeführt wird, wobei ein Teil der Einlasspassage (12), welcher stromabwärts eines Verbindungsabschnitts mit der Hochdruck-EGR-Passage (44) liegt, als Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) definiert ist; ein Teil der Einlasspassage (12) zwischen einem Verbindungsabschnitt mit der Niederdruck-EGR-Passage (46) und dem Verbindungsabschnitt mit der Hochdruck-EGR-Passage (44) als eine Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) definiert ist; und eine Sauerstoffkonzentration in einer Einlassluft oder ein Abgasrückführverhältnis als ein Einlassluftparameter definiert ist; wobei die Abgasrückführ-Regelvorrichtung Folgendes aufweist: einen Zielwertaufstellabschnitt (S10, S10a), welcher Zielwerte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) und in der Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) aufstellt; einen Regelwertberechnungsabschnitt (58), welcher tatsächlich gegenwärtige Werte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) und in der Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) berechnet; und einen Regelabschnitt (58), welcher den Hochdruck-EGR-Regelabschnitt (48, 48a) und den Niederdruck-EGR-Regelabschnitt (52, 52a) regelt, so dass die tatsächlich gegenwärtigen Werte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) und in der Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) mit den Zielwerten der Einlassluftparameter übereinstimmen.Exhaust gas recirculation control apparatus applied to a combustion control system of an internal combustion engine provided with a turbocharger (16) having a compressor (16a) in an intake passage (12) and a turbine (16b) in an exhaust passage (Fig. 34), a high pressure EGR passage (44) connecting a portion upstream of the turbine (16b) and a portion downstream of the compressor (16a), a low pressure EGR passage (46) which defines a portion downstream of the turbine (16). 16b) and a portion upstream of the compressor (16a), a high-pressure EGR control section (48, 48a) which regulates a high-pressure exhaust gas amount recirculated into the intake passage (12) through the high-pressure EGR passage (44) , and has a low-pressure EGR control section (52, 52a) that controls a low-pressure exhaust gas amount that is returned to the intake passage (12) through the low-pressure EGR passage (46) a part of the intake passage (12) located downstream of a connection portion with the high pressure EGR passage (44) is defined as a high pressure common passage passage (12a); a part of the intake passage (12) is defined between a connection part with the low-pressure EGR passage (46) and the connection part with the high-pressure EGR passage (44) as a low-pressure common passage passage (12b); and an oxygen concentration in an intake air or an exhaust gas recirculation ratio is defined as an intake air parameter; in which the exhaust gas recirculation control device comprises a target value setting section (S10, S10a) which sets target values of the intake air parameters in the high-pressure common-flow passage (12a) and in the low-pressure common-flow passage (12b); a control value calculation section that actually calculates current values of the intake air parameters in the high-pressure common-flow passage (12a) and in the low-pressure common-flow passage (12b); and a control section (58) that controls the high-pressure EGR control section (48, 48a) and the low-pressure EGR control section (52, 52a) so that the actual values of the intake air parameters in the high-pressure common-flow passage (12a) and in the low pressure makeup flow passage (12b) coincide with the target values of the intake air parameters. Abgasrückführ-Regelvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: einen Mengenverhältnissetzabschnitt (58), welcher ein Mengenverhältnis zwischen einer Abgasmenge, welche durch die Hochdruck-EGR-Passage (44) strömt, und einer Abgasmenge, welche durch die Niederdruck-EGR-Passage (46) strömt, setzt, so dass der tatsächlich gegenwärtige Wert des Einlassluftparameters in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) mit dem Zielwert des Einlassluftparameters in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) übereinstimmt; wobei ein Zielwertaufstellabschnitt Zielwerte der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) und in der Niederdruck-Sammelstrompassage (12b) basierend auf dem Mengenverhältnis aufstellt.Exhaust gas recirculation control device according to Claim 1 , further comprising: a quantity ratio setting section (58) which sets a quantity ratio between an amount of exhaust gas flowing through the high-pressure EGR passage (44) and an amount of exhaust gas flowing through the low-pressure EGR passage (46) that the actual current value of the intake air parameter in the high pressure common passage (12a) coincides with the target value of the intake air parameter in the high pressure common passage (12a); wherein a target value setting section sets target values of the intake air parameters in the high-pressure common-flow passage (12a) and in the low-pressure common flow passage (12b) based on the quantitative ratio. Abgasrückführ-Regelvorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend: einen Aufstellabschnitt (S18) für einen oberen Hochdruck-Grenzwert, welcher einen oberen Hochdruck-Grenzwert einer Abgasmenge, welche durch die Hochdruck-EGR-Passage (44) strömt, gemäß einem Betriebszustand der Maschine aufstellt; wobei: der Mengenverhältnissetzabschnitt (58) das Mengenverhältnis in solch einer Art und Weise setzt, dass die Abgasmenge, welche durch die Hochdruck-EGR-Passage (44) strömt, nicht größer ist als der obere Hochdruck-Grenzwert; und der Mengenverhältnissetzabschnitt (58) die Abgasmenge, welche durch die Niederdruck-EGR-Passage (46) strömt, basierend auf der Abgasmenge, welche durch die Hochdruck-EGR-Passage (44) strömt, setzt. Exhaust gas recirculation control device according to Claim 2 , further comprising: a high-pressure upper limit setting section (S18) which sets a high-pressure upper limit value of an exhaust gas amount flowing through the high-pressure EGR passage (44) according to an operating state of the engine; wherein: the quantity ratio setting section sets the quantitative ratio in such a manner that the amount of exhaust gas flowing through the high-pressure EGR passage does not exceed the high-pressure upper limit value; and the quantity ratio setting section sets the amount of exhaust gas flowing through the low-pressure EGR passage based on the amount of exhaust gas flowing through the high-pressure EGR passage. Abgasrückführ-Regelvorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend: einen Aufstellabschnitt (S26) für einen oberen Niederdruck-Grenzwert, welcher einen oberen Niederdruck-Grenzwert einer Abgasmenge aufstellt, welche durch die Niederdruck-EGR-Passage (46) strömt; und einen Neusetzabschnitt (S32, S32a), welcher den Zielwert des Einlassluftparameters in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) neu setzt, wenn bestimmt wird, dass eine Gesamtmenge des Abgases, welches durch die Hochdruck-EGR-Passage und die Niederdruck-EGR-Passage strömt, gleich zu einer Gesamtheit des oberen Hochdruck-Grenzwertes und des oberen Niederdruck-Grenzwertes ist, und wenn bestimmt wird, dass die Abgasmenge, welche für den tatsächlich gegenwärtigen Wert des Einlassluftparameters in der Hochdruck-Sammelstrompassage benötigt wird, um mit dem Zielwert übereinzustimmen, einen Gesamtwert des oberen Hochdruck-Grenzwertes und des unteren Niederdruck-Grenzwertes überschreitet, so dass der Zielwert der Einlassluftparameter in der Hochdruck-Sammelstrompassage (12a) durch ein Addieren des oberen Hochdruck-Grenzwerts und des oberen Niederdruck-Grenzwerts neu gesetzt wird.Exhaust gas recirculation control device according to Claim 3 , further comprising: a low-pressure upper limit setting-up portion (S26) which establishes a low-pressure upper limit value of an exhaust gas amount flowing through the low-pressure EGR passage (46); and a resetting section (S32, S32a) that restarts the target value of the intake air parameter in the high-pressure common passage (12a) when it is determined that a total amount of the exhaust gas passing through the high-pressure EGR passage and the low-pressure EGR passage is equal to a whole of the high pressure upper limit and the upper low pressure limit, and when it is determined that the exhaust gas amount needed for the actual present value of the intake air parameter in the high pressure common passage to coincide with the target value, exceeds a total value of the high-pressure upper limit and the lower-pressure low limit, so that the target value of the intake air parameters in the high-pressure common passage (12a) is reset by adding the high-pressure upper limit and the low-pressure upper limit. Abgasrückführ-Regelvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei: ein Aufstellabschnitt (S18) für einen oberen Hochdruck-Grenzwert den oberen Hochdruck-Grenzwert verringert, wenn bestimmt wird, dass ein benötigtes Maschinendrehmoment plötzlich erhöht wird.Exhaust gas recirculation control device according to Claim 3 or 4 wherein: a high pressure upper limit set-up section (S18) decreases the high pressure upper limit value when it is determined that a required engine torque is suddenly increased. Abgasrückführ-Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der Hochdruck-EGR-Regelabschnitt (48, 48a) ein elektrisch betriebenes Ventil (48), welches in der Hochdruck-EGR-Passage (44) angeordnet ist, aufweist, um einen Strömungspassagenbereich davon anzupassen; und der Niederdruck-EGR-Regelabschnitt (52, 52a) ein elektrisch betriebenes Ventil (52) aufweist, welches in der Niederdruck-EGR-Passage (46) angeordnet ist, um einen Strömungspassagenbereich davon anzupassen.Exhaust gas recirculation control device according to one of Claims 1 to 5 wherein: the high pressure EGR control section (48, 48a) includes an electrically operated valve (48) disposed in the high pressure EGR passage (44) to adjust a flow passage area thereof; and the low pressure EGR control section (52, 52a) includes an electrically operated valve (52) disposed in the low pressure EGR passage (46) to adjust a flow passage area thereof.
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