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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasrückführanlage für einen Verbrennungsmotor, um einen Teil des Abgases, das vom Verbrennungsmotor in einen Abgasdurchlass ausgestoßen wird, in einen Ansaugdurchlass strömen zu lassen, um es zum Verbrennungsmotor zurückzuführen.
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Stand der Technik
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Herkömmlich wird eine Technik des oben genannten Typs z. B. in einem Fahrzeugmotor eingesetzt. Eine Abgasrückführanlage (EGR) wird angeordnet, um ein Teil des Abgases nach der Verbrennung, welches von einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors in einen Abgasdurchlass ausgestoßen wurde, in einen Ansaugdurchlass als rückzuführendes Gas durch einen Abgasrückführdurchlass einzuleiten, so dass das Abgas mit der Ansaugluft, welche in dem Ansaugdurchlass strömt, gemischt wird, und zurück in die Verbrennungskammer strömt. Das rückzuführende Abgas, welches in den Abgasrückführdurchlass strömt, wird durch ein Abgasrückführventil, welches im Abgasrückführdurchlass vorgesehen ist, reguliert. Dieses rückzuführende Abgas kann hauptsächlich Stickoxid (NOx) im Abgas reduzieren und den Kraftstoffverbrauch während eines Teillastbetriebes des Verbrennungsmotors verbessern.
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Abgas vom Verbrennungsmotor enthält keinen Sauerstoff oder ist in einem an Sauerstoff mageren Zustand. Daher sinkt, wenn ein Teil des Abgases mit der angesaugten Luft durch die Abgasrückführung gemischt wird, die Sauerstoffkonzentration der angesaugten Luft. In einer Verbrennungskammer verbrennt daher Kraftstoff in einer niedrigen Sauerstoffkonzentration. Daher sinkt eine Spitzentemperatur während der Verbrennung, wobei das Auftreten von NOx beschränkt wird. In einem Benzinmotor ist es möglich, selbst wenn der Gehalt von Sauerstoff in der angesaugten Luft durch rückzuführendes Abgas nicht erhöht wird und eine Drosselklappe zu einem bestimmten Grad geschlossen ist, den Zapfverlust des Verbrennungsmotors zu reduzieren.
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Hierbei ist es in letzter Zeit vorstellbar, Abgasrückführung im gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors zu betreiben, um Kraftstoffverbrauch weiter zu verbessern. Daher wird die Umsetzung einer umfangreichen Abgasrückführung gefordert. Um die umfangreiche Abgasrückführung umzusetzen, ist es für den herkömmlichen Stand der Technik notwendig, den inneren Durchmesser des Abgasrückführdurchlasses zu vergrößern oder die Öffnungsfläche eines Strömungsdurchlasses, welcher durch ein Ventilelement und einen Ventilsitzes eines Abgasrückführventils vorgesehen ist, zu vergrößern.
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JP 2012- 7 505 A offenbart eine Abgasrückführanlage, welcher in einem Verbrennungsmotor, welcher mit einem Turbolader ausgestattet ist, vorgesehen ist. Dieser Turbolader beinhaltet einen Kompressor, welcher in einem Ansaugdurchlass vorgesehen ist, und eine Turbine, welche in einem Auslassdurchlass vorgesehen ist, und ist so beschaffen, dass er die Turbine durch Abgas welches in den Abgasdurchlass strömt, rotiert, wobei integral der Kompressor rotiert wird, um den Druck der angesaugten Luft im Ansaugdurchlass zu erhöhen. Die Abgasrückführanlage ist ein Niedrigdruck-Schlaufen-Rückführapparat in dem ein Abgasrückführdurchlass zwischen einem Auslassdurchlass stromabwärts der Turbine und einem Ansaugdurchlass stromaufwärts des Kompressors vorgesehen ist. Ein Abgasrückführventil, welches im Abgasrückführdurchlass vorgesehen ist, ist so beschaffen, dass es durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors gesteuert wird. Diese Abgasrückführanlage ist so eingerichtet, dass sie das Abgasrückführventil bei einer Verlangsamung des Verbrennungsmotors erzwungen bis zu einem vorbestimmten niedrigen Öffnungsgrad verengt, um Fehlzündungen des Verbrennungsmotors während der Verlangsamung vorzubeugen, und diesen verengten Zustand zu halten. Diese Steuerung wird vorgenommen, um zeitweise den Druckverlust im Abgasrückführdurchlass während der Verlangsamung des Verbrennungsmotors zu erhöhen und ferner eine größere Menge von rückzuführendem Gas als angenommen daran zu hindern, vom Abgasrückführdurchlass zum Ansaugdurchlass zu strömen.
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Hierbei ist eines der Abgasrückführventile zur Benutzung in einer Abgasrückführanlage bereits als ein motorgetriebenes Abgasrückführventil bekannt, welches dazu eingerichtet ist, ein Ventilelement mit Bezug zu einem Ventilsitz durch einen Schrittmotor oder einen DC-Motor zu öffnen und zu schließen, um das Ventilelement zu einem kleinen Öffnungsgrad zu steuern. Diese Art von Abgasrückführventil ist z. B. in
JP 2007 -
309 115 A offenbart.
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US 5 931 142 A bezieht sich auf eine lineare Aktuatorvorrichtung für eine Steuereinrichtung, insbesondere einen Ventilstößel in einem Gas- oder Flüssigkeitskreislauf. Der Rotor dieser Vorrichtung besitzt einen magnetischen Rotorkörper.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Problem, welches durch die Erfindung gelöst werden soll
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Mittlerweile ist es vorstellbar, dass das motorgetriebene Abgasrückführventil während der Verlangsamung des Verbrennungsmotors oder während eines Leerlaufbetriebs bei einem vorbestimmten niedrigen Öffnungsgrad gehalten werden soll, wie in der Abgasrückführanlage in JP 2012- 7 505 A offenbart. Weiterhin ist vorstellbar, dass eine Energiezufuhr zum Schrittmotor (Energieversorgung) unterbrochen oder ausgeschaltet wird, wenn das Abgasrückführventil beim vorbestimmten geringen Öffnungsgrad gehalten werden soll, um den Energieverbrauch des Verbrennungsmotors zum Zweck eines verbesserten Verbrennungsmotorkraftstoffverbrauchs zu reduzieren.
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Jedoch stoppt der Schrittmotor das Selbstheizen, welches bis dahin erfolgte, wenn die Energiezufuhr zum Schrittmotor im Abgasrückführventil unterbrochen wird, was zu einer Verringerung der Temperatur der Komponenten, welche angrenzend an den Schrittmotor im Abgasrückführventil angeordnet sind, führt. Dementsprechend ruft die Temperaturverringerung ein thermisches Zusammenziehen dieser Komponenten hervor. Unter dem Einfluss des thermischen Zusammenziehens wird das Ventilelement in Bezug auf den Ventilsitz verschoben, was eine Abweichung des tatsächlichen Öffnungsgrads des Abgasrückführventils von einem vorgesehenen Zielkorrekturwert hervorrufen kann. Solch eine Abweichung im Öffnungsgrad tritt ebenfalls auf, wenn das Abgasrückführventil, welches bei einem niedrigen Öffnungsgrad gehalten wird, wieder in eine Richtung geöffnet wird, um den Öffnungsgrad durch Wiederaufnahme der Energiezufuhr zum Schrittmotor zu erhöhen. Dies ruft Überschuss und Defizite in der Strömungsrate des rückzuführenden Gases, welches zu einer Verbrennungskammer zurückströmen kann, hervor, und kann daher zur Verschlechterung von Abgasemission und Fahrverhalten eines Verbrennungsmotors führen.
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8 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Verschiebungsverhalten eines Ventilelements eines Abgasrückführventils während des Betriebes nach der Zeit zeigt, zu der die Energiezufuhr zu einem Schrittmotor unterbrochen wird. In 8 wird der Schrittmotor, welcher bisher durch Energiezufuhr eine Wärmequelle war, gestoppt, wenn die Energiezufuhr zum Schrittmotor zu einer Zeit „0“ unterbrochen wird. Mit der Zeit unterliegen dementsprechend Harzkomponenten des Abgasrückführventils einem thermischen Zusammenziehen wegen einer Temperaturabsenkung. Das Ventilelement wird daher mit Bezug zum Ventilsitz verschoben. 8 offenbart, dass das Ventilelement, welches bei einer Position von ungefähr „-0,14(mm)“ gehalten wird, nach einem Verstreichen von ungefähr 800 Sekunden (ungefähr 13 Minuten) z. B. an eine Position „0(mm)“ verschoben wird. Durch diese Verschiebung des Ventilelements weicht ein tatsächlicher Öffnungsgrad des Abgasrückführventils von einem vorgesehenen Zielkorrekturwert ab, was zu einem Fehler in der Strömungsrate des rückzuführenden Gases führt.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der Umstände getätigt und hat den Zweck, eine Abgasrückführanlage für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, welche so beschaffen ist, dass, sogar wenn ein motorgetriebenes Abgasrückführventil bei einem vorbestimmten Öffnungsgrad gehalten wird, durch Energiezufuhrunterbrechung während eines Betriebs des Ventils, und anschließende Wiederaufnahme der Energiezufuhr, um das Ventil wieder in einer Richtung zu öffnen, um einen Öffnungsgrad zu erhöhen, das Abgasrückführventil als Antwort auf eine Abweichung eines tatsächlichen Öffnungsgrades, welcher durch thermisches Zusammenziehen hervorgerufen wird, auf einen geeigneten Öffnungsgrad gesteuert werden kann.
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Maßnahmen, um das Problem zu lösen
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Um den obengenannten Zweck zu erreichen, stellt ein Aspekt der Erfindung eine Abgasrückführanlage für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung, wobei der Apparat enthält: einen Abgasrückführdurchlass, um es einem Teil des Abgases, welches von einer Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors zu einem Abgasdurchlass ausgestoßen wurde, zu gestatten, als rückzuführendes Abgas in einen Ansaugdurchlass und zurück in die Verbrennungskammer strömen zu lassen; ein motorgetriebenes Abgasrückführventil, welches in dem Abgasrückführdurchlass vorgesehen ist, um eine Strömungsrate von rückzuführendem Abgas im Abgasrückführdurchlass zu steuern, wobei das Abgasrückführventil einen Ventilsitz, ein Ventilelement, welches vorgesehen ist um aufsetzbar auf dem Ventilsitz zu sein, und einen Elektromotor (im Folgenden Schrittmotor), welcher das Ventilelement antreibt, beinhaltet; und eine Steuervorrichtung, welche konfiguriert ist, das Abgasrückführventil in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung dazu konfiguriert ist: Berechnen eines Zielkorrekturwertes entsprechend des Betriebszustands des Verbrennungsmotors; Unterbrechen der Energiezufuhr zum Schrittmotor wenn das Abgasrückführventil in einem vorbestimmten Öffnungsgrad während des Betriebs des Abgasrückführventils gehalten werden soll; und anschließende Wiederaufnahme der Energiezufuhr zum Schrittmotor, Berechnen eines Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwertes entsprechend einer verstrichenen Zeit, seit die Energiezufuhr zum Schrittmotor unterbrochen wurde, und Korrigieren des Zielkorrekturwertes durch den berechneten Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert, wenn das Abgasrückführventil zum Zielöffnungsgrad gesteuert werden soll.
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Weitere Entwicklungen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Abgasrückführventil zu einem geeigneten Öffnungsgrad als Antwort auf eine Abweichung eines tatsächlichen Öffnungsgrades, hervorgerufen durch thermisches Zusammenziehen, zu steuern, dadurch in angemessener Weise eine Strömungsrate von rückzuführendem Abgas, welches zu einer Verbrennungskammer zurückströmen soll, zu steuern, wobei ein Verhindern einer Verschlechterung von Abgasemission und des Fahrverhaltens eines Verbrennungsmotors ermöglicht wird, selbst wenn ein motorgetriebenes Abgasrückführventil bei einem vorbestimmten Öffnungsgrad oder einer Position durch eine Energiezufuhrunterbrechung während des Betriebes des Ventils gehalten wird und dann die Energiezufuhr wieder aufgenommen wird, um das Ventil wieder in Richtung einer Erhöhung eines Öffnungsgrades zu öffnen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Konfigurationssicht, welche ein Motorsystem, welches mit einem Turbolader ausgestattet ist, zeigt, welches eine Abgasrückführ(EGR)-Anlage für einen Verbrennungsmotor in einer Ausführungsform enthält;
- 2 ist eine Querschnittsansicht, welche eine schematische Konfiguration eines Abgasrückführventils in der Ausführungsform zeigt;
- 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche einen Ventilsitz und ein Ventilelement des Abgasrückführventils in der Ausführungsform zeigt;
- 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel von Prozessdetails der Abgasrückführsteuerung in der Ausführungsform zeigt;
- 5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel von Prozessdetails zeigt, um einen Korrekturwert eines Zielöffnungsgrades in Bezug auf die Abgasrückführsteuerung in der Ausführungsform separat zu berechnen;
- 6 ist ein Zeitdiagramm, welches Verhalten von verschiedenen Parametern bezüglich der Abgasrückführsteuerung etc. in der Ausführungsform zeigt;
- 7 ist eine schematische Konfigurationsansicht, welche ein Motorsystem, welches mit einem Turbolader ausgestattet ist, eingeschlossen die Abgasrückführanlage für einen Verbrennungsmotor in einer anderen Ausführungsform zeigt; und
- 8 ist ein Zeitdiagramm, welches Verhalten von Verschiebung eines Ventilelements eines Abgasrückführventils während des Betriebs zeigt, nachdem die Energiezufuhr zu einem Schrittmotor in einem herkömmlichen Beispiel unterbrochen wurde.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer Abgasrückführanlage für einen Verbrennungsmotor, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, erfolgt nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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1 ist eine schematische Konfigurationsansicht, welche ein mit einem Turbolader ausgestattetes Motorsystem zeigt, welches eine Abgasrückführ(EGR)-Anlage für einen Verbrennungsmotor in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet. Dieses Motorsystem beinhaltet einen Hubkolben-Verbrennungsmotor 1. Dieser Verbrennungsmotor 1 hat eine Ansaugöffnung 2, welche mit einem Ansaugdurchlass 3, und eine Auslassöffnung 4, welche mit einem Auslassdurchlass 5 verbunden ist. Ein Luftreiniger 6 ist an einem Einlass des Ansaugdurchlasses 3 vorgesehen. Im Ansaugdurchlass 3 ist stromabwärts vom Luftreiniger 6 ein Turbolader 7 in einer Position zwischen einem Abschnitt des Ansaugdurchlasses 3 und einem Abschnitt des Auslassdurchlasses 5 vorgesehen, um den Druck der Ansaugluft im Ansaugdurchlass 3 zu erhöhen.
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Der Turbolader 7 beinhaltet einen Kompressor 8, welcher im Ansaugdurchlass 3 angeordnet ist, eine Turbine 9, welche im Auslassdurchlass 5 angeordnet ist, und eine Drehwelle 10, welche den Kompressor 8 und die Turbine 9 verbindet, so dass sie integral rotierbar sind. Der Turbolader 7 ist so beschaffen, dass er die Turbine 7 mit Abgas, welches im Auslassdurchlass 5 strömt, rotiert, und den Kompressor 8 integral durch die Drehwelle 10 rotiert, um den Druck von Ansaugluft im Ansaugdurchlass 3 zu erhöhen, d. h., das Turboladen auszuführen.
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Im Auslassdurchlass 5 ist, angrenzend an den Turbolader 7, ein Auslassumgehungsdurchlass 11 vorgesehen, mit dem die Turbine 9 umgangen wird. In diesem Auslassumgehungsdurchlass 11 ist ein Abgasschieber 12 angeordnet. Dieser Abgasschieber 12 reguliert das Abgas, welches in den Auslassumgehungsdurchlass 11 strömen kann. Daher wird eine Strömungsrate von Abgas, welches der Turbine 9 zur Verfügung gestellt werden soll, reguliert, wodurch die Drehgeschwindigkeiten der Turbine 9 und des Kompressors 8 gesteuert und der Turboladedruck des Turboladers eingestellt werden.
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Im Ansaugdurchlass
3 ist ein Zwischenkühler 13 zwischen dem Kompressor 8 des Turboladers 7 und dem Verbrennungsmotor
1 vorgesehen. Dieser Zwischenkühler 13 dient dazu, die anzusaugende Luft, deren Druck durch den Kompressor 8 erhöht wurde, und die daher eine hohe Temperatur hat, auf eine angemessene Temperatur herunter zu kühlen. Ein Ausgleichsbehälter
3a ist im Ansaugdurchlass
3 zwischen dem Zwischenkühler 13 und dem Verbrennungsmotor
1 vorgesehen. Weiterhin ist eine elektronische Drosselvorrichtung 14, welche ein elektrisch betriebenes Drosselventil ist, stromabwärts vom Zwischenkühler 13, aber stromaufwärts vom Ausgleichsbehälter
3a angeordnet. Diese Drosselvorrichtung 14 beinhaltet eine Drosselklappe 21, welches im Ansaugdurchlass
3 angeordnet ist, einen DC-Motor 22, um das Drosselventil 21 zu öffnen und zu schließen, und einen Drosselsensor 23, um einen Öffnungsgrad oder eine Position (ein Drosselöffnungsgrad) TA des Drosselventils 21 zu ermitteln. Diese Drosselvorrichtung 14 ist so beschaffen, dass das Drosselventil 21 durch den DC-Motor 22 angetrieben wird, um gemäß des Betriebes eines Gaspedals 26 durch einen Fahrer zu öffnen und zu schließen, um den Öffnungsgrad anzupassen. Die Anordnung dieser Drosselvorrichtung 14 kann z. B. durch eine Grundanordnung „einer Drosselvorrichtung“, wie in
JP-A-2011 -
252482 ,
1 und
2 offen gelegt, vorgesehen werden. Im Auslassdurchlass
5 stromabwärts von der Turbine 7 ist ein katalytischer Umwandler 15 als ein Abgaskatalysator vorgesehen, um Abgas zu reinigen.
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Der Verbrennungsmotor 1 ist weiterhin mit einer Einspritzdüse 25 versehen, um Kraftstoff in eine Brennkammer 16 einzuspritzen und ihr zur Verfügung zu stellen. Die Einspritzdüse 22 ist so vorgesehen, dass sie mit Kraftstoff von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) versorgt wird.
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In der derzeitigen Ausführungsform beinhaltet die Abgasrückführanlage, um eine umfangreiche Abgasrückführung zu ermöglichen, einen Abgasrückführ-(EGR)-Durchlass 17, welcher einen Teil des Abgases, welches von der Brennkammer 16 des Verbrennungsmotors 1 in den Auslassdurchlass 5 ausgestoßen wird, in den Ansaugdurchlass 3 als rückgeführtes Gas strömen lässt und zurück zur Verbrennungskammer 14 strömen lässt, und ein Abgasrückführ-(EGR)- Ventil 18, welches im Abgasrückführdurchlass 17 angeordnet ist, um eine Strömungsrate an rückzuführendem Abgas (EGR-Strömungsrate) in dem Abgasrückführdurchlass 17 zu regulieren. Der Abgasrückführdurchlass 17 ist so vorgesehen, dass er sich zwischen dem Auslassdurchlass 5 stromaufwärts der Turbine 9 und dem Ausgleichsbehälter 3a erstreckt. Genauer gesagt ist ein Auslass 17a des Abgasrückführdurchlasses 17 auf einer stromabwärts gerichteten Seite des Drosselventils 21 mit dem Ausgleichsbehälter 3a verbunden, um einen Teil des Abgases, welches in den Auslassdurchlass 5 strömt, als rückgeführtes Abgas in den Ansaugdurchlass 3 strömen und zur Verbrennungskammer 16 zurück strömen zu lassen. Ein Einlass 17b des Abgasrückführdurchlasses 17 ist stromaufwärts von der Turbine 9 mit dem Auslassdurchlass 5 verbunden.
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In der Umgebung des Einlasses 17b des Abgasrückführdurchlasses 17 ist ein katalytischer Umwandler für die Abgasrückführung 19 vorgesehen, um das rückzuführende Abgas zu reinigen. Im Abgasrückführdurchlass 17 stromabwärts von diesem katalytischen Umwandler für die Abgasrückführung 19, ist ein Kühler für die Abgasrückführung 20 vorgesehen um zurückgeführtes Abgas, welches im Abgasrückführdurchlass 17 strömt, zu kühlen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Abgasrückführventil 18 im Abgasrückführdurchlass 17 stromabwärts vom Kühler für die Abgasrückführung 20 vorgesehen.
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2 ist eine Querschnittsansicht, welche eine schematische Anordnung des Abgasrückführventils 18 zeigt. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche einen Ventilsitz 32 und ein Ventilelement 33 im Abgasrückführventil 18 zeigt. Wie in 2 gezeigt, ist das Abgasrückführventil 18 als ein Tellerventil und ein motorgetriebenes Ventil ausgeführt. Genauer gesagt ist das Abgasrückführventil 18 mit einem Gehäuse 31, einem Ventilsitz 32, welcher im Gehäuse 31 vorgesehen ist, einem Ventilelement 33, welches so beschaffen ist, dass es auf dem Ventilsitz 32 innerhalb des Gehäuses 31 sitzt und sich von ihm weg bewegt, und einem Schrittmotor 34, um Hubbewegung des Ventilelements 33 auszuführen, versehen. Das Gehäuse 31 beinhaltet einen Einlass 31a, durch welchen rückgeführtes Abgas von der Seite des Abgasdurchlasses 5 (einer Auslassseite) strömt, einen Auslass 31b, durch welchen Abgas zur Seite des Ansaugdurchlasses 3 (eine Ansaugseite) strömt, und einen Kommunikationsdurchlass 31c, welcher Kommunikation zwischen dem Einlass 31a und dem Auslass 31b zur Verfügung stellt. Der Ventilsitz 32 ist an einem mittleren Punkt des Kommunikationsdurchlasses 31c vorgesehen.
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Der Schrittmotor 34 beinhaltet einen Abtriebsschaft 35, welcher so angeordnet ist, dass er sich in einer geraden Linie hin und her bewegt (Hubbewegung). Das Ventilelement 33 ist an einem führenden Ende des Abtriebsschafts 35 angebracht. Dieser Abtriebsschaft 35 ist gelagert, um eine Hubbewegung durch ein Lager 36, welches im Gehäuse 31 vorgesehen ist, ausführen zu können. Der Abtriebsschaft 35 ist in seinem oberen Teil mit einem Außengewindeabschnitt 37 ausgebildet. Der Abtriebsschaft 35 ist weiterhin in seinem mittleren Teil (nahe eines unteren Endes des Außengewindeabschnitts 37), mit einem Federhalter 38 ausgebildet. Dieser Federhalter 38 hat eine niedrigere Oberfläche, welche als ein Lager zum Festhalten einer Druckfeder 39 dient und eine obere Oberfläche, welche mit einem Stopper 40 ausgebildet ist.
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Das Ventilelement 33 hat eine konische Form und ist so beschaffen, dass es entweder in oder außer Kontakt mit dem Ventilsitz 32 kommt. Das Ventilelement 33 wird von der Druckfeder 39, welche zwischen dem Federhalter 38 und dem Gehäuse 31 angeordnet ist, gegen den Schrittmotor gedrückt, d.h., in einer ventilschließenden Richtung, um auf dem Ventilsitz 32 zu sitzen. Wenn das Ventilelement 33 von einem geschlossenen Zustand vom Abtriebsschaft 35 des Schrittmotors 34 gegen die Drückkraft der Druckfeder 39 hin- und herbewegt wird, wird das Ventilelement 33 vom Ventilsitz 32 weg bewegt zu einem ventiloffenen Zustand. Für die Ventilöffnung wird das Ventilelement 33 genauer gesagt hin zur stromaufwärts gerichteten Seite (Abgasseite) des Abgasrückführdurchlasses 17 bewegt. Wie oben beschrieben, ist das Abgasrückführventil 18 so beschaffen, dass es sich bei Bewegung des Ventilelements 33 vom geschlossenen Zustand, in dem das Ventilelement 33 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt, hin zur stromaufwärtsgerichteten Seite des Abgasrückführdurchlasses 17 gegen den Druck des Abgases oder des Ansaugdrucks des Verbrennungsmotors 1 öffnet. Andererseits wird das Ventilelement 33 vom offenen Zustand her durch den Abtriebsschaft 35 des Schrittmotors 34 in die Drückrichtung der Druckfeder 39 bewegt, so dass das Ventilelement 33 nahe dem Ventilsitz 32 und in den geschlossenen Zustand kommt. Für das Schließen des Ventils wird genauer gesagt das Ventilelement 33 hin zur stromabwärts gerichteten Seite (Ansaugseite) des Abgasrückführdurchlasses 17 bewegt.
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Durch Hin- und Herbewegen des Abtriebsschafts 35 des Schrittmotors 34 wird der Öffnungsgrad des Ventilelements 33 mit Bezug auf den Ventilsitz 32 eingestellt. Dieser Abtriebsschaft 35 ist so angeordnet, dass er nur in einem vorbestimmten Hubbereich vom völlig geschlossenen Zustand, in dem das Ventilelement 33 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt, zum völlig offenen Zustand, in dem das Ventilelement 33 am weitesten vom Ventilsitz 32 entfernt ist, hin und her bewegt werden kann. Um eine umfangreiche Abgasrückführung zu erreichen, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Fläche einer Durchlassöffnung im Ventilsitz 32 größer gewählt als die im herkömmlichen Stand der Technik. Dementsprechend ist das Ventilelement 33 so ausgeführt, dass es größer ist als im herkömmlichen Stand der Technik.
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Der Schrittmotor 34 beinhaltet Spulen 41, einen Magnetrotor 42, und einen Umwandlungsmechanismus 43. Der Schrittmotor 34 ist so beschaffen, so dass die Spulen 34 von Strömen angeregt oder mit Energie beliefert werden, so dass sie den Magnetrotor 32 durch eine vorbestimmte Anzahl von Motorschritten bewegen. Durch diese Rotation wandelt der Umwandlungsmechanismus 43 die Drehbewegung des Magnetrotors 32 in die Hubbewegung des Abtriebsschafts 35 um, wobei das Ventilelement 33 hubbewegt wird.
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Der Magnetrotor 32 beinhaltet einen Rotorkörper 44, welcher aus Harz hergestellt ist, und einen ringförmigen Plastikmagnet 45. Der Rotorkörper 44 ist in seiner Mitte mit einem Innengewindeabschnitt 46 ausgebildet, welcher mit dem Außengewindeabschnitt 37 des Abtriebsschafts 35 in Eingriff steht. Wenn der Rotorkörper 44 mit seinem Innengewindeabschnitt 46, welcher mit einem Gewinde mit dem Außengewindeabschnitt 37 des Abtriebsschafts 35 im Eingriff steht, rotiert wird, wird die Drehbewegung des Rotorkörpers 44 in eine Hubbewegung des Abtriebsschafts 35 umgewandelt. Hier stellen der Außengewindeabschnitt 37 und der Innengewindeabschnitt 46 den vorher erwähnten Umwandlungsmechanismus 43 dar. Der Rotorkörper 44 ist an seiner Unterseite mit in einem Kontaktabschnitt 44a ausgebildet, gegen den der Stopper 40 des Federhalters 38 angrenzt. Wenn das Abgasrückführventil 18 völlig geschlossen ist, kommt die Stirnfläche des Stoppers 40 in Oberflächenkontakt mit der Stirnfläche des Kontaktabschnitts 44a, wodurch die Startposition des Abtriebsschafts 35 beschränkt wird. Die oben genannten Spulen 41, Magnetrotor 42, Umwandlungsmechanismus 43, und andere Komponenten sind von einem Harzgehäuse 47 abgedeckt.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird die Anzahl der Motorschritte des Schrittmotors 34 in einer schrittweisen Art und Weise geändert, um den Öffnungsgrad des Ventilelements 33 des Abgasrückführventils 18 stufenweise in einem Bereich zwischen völlig geschlossen und völlig geöffnet genau einzustellen.
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In der vorliegenden Ausführungsform steuert, in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50 die Einspritzdüse 25, den DC-Motor 22 der elektronischen Drosselvorrichtung 14, und den Schrittmotor 34 des Abgasrückführventils 18 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1, wie in 1 gezeigt, um jeweils die Kraftstoffeinspritzsteuerung, Ansaugmengensteuerung, Abgasrückführsteuerung und andere Steuerungen auszuführen. Die ECU 50 beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), verschiedene Speicher, welche ein vorbestimmtes Steuerprogramm etc. im Vorhinein speichern, und die temporär Rechenergebnisse etc. der CPU speichern, und eine externe Eingabeschaltung und eine externe Ausgabeschaltung, welche mit jedem von diesen verbunden sind. Die ECU 50 ist ein Beispiel einer Steuervorrichtung der Erfindung. Mit der externen Ausgabeschaltung sind die Einspritzdüse 25, der DC-Motor 22, und der Schrittmotor 34 verbunden. Mit der externen Eingabeschaltung sind der Drosselsensor 23 und verschiedene Sensoren 27 und 51 bis 55 verbunden, welche Erkennungsvorrichtungen für einen Betriebszustand sind, um den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 zu erkennen und mehrere Motorsignale an die externe Eingabeschaltung zu übertragen. Die ECU 50 ist ebenfalls vorgesehen, um ein vorbestimmtes Befehlssignal an den Schrittmotor 34 des Abgasrückführventils 18 auszugeben, um den Schrittmotor 34 zu steuern.
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Die verschiedenen Sensoren, welche in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen sind, beinhalten, wie in 1 gezeigt, den Beschleunigungssensor 27, den Ansaugdrucksensor 51, den Drehzahlsensor 52, den Wassertemperatursensor 53, die Luftstrommessvorrichtung 54, und den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 55 sowie den Drosselsensor 23. Der Beschleunigungssensor 27 erkennt einen Beschleunigungsöffnungsgrad ACC, welcher eine Betätigungsstärke des Gaspedals 26 darstellt. Dieses Gaspedal 26 entspricht einer Betriebsvorrichtung, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 1 zu steuern. Der Ansaugdrucksensor 51 erkennt den Ansaugdruck PM im Ausgleichsbehälter 3a. D.h., dass der Ansaugdrucksensor 51 der Ansaugdruckerkennungsvorrichtung entspricht, um den Ansaugdruck PM im Ansaugdurchlass 3 (dem Ausgleichsbehälter 3a) stromabwärts von einer Position, in der rückgeführtes Abgas vom Abgasrückführdurchlass 17 in den Ansaugdurchlass 3 strömt, zu erfassen. Der Drehzahlsensor 52 erkennt den Drehwinkel (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle 1a des Verbrennungsmotors 1 und erkennt ferner Änderungen des Kurbelwinkels als Drehzahl (Motordrehzahl) NE des Verbrennungsmotors 1. Der Wassertemperatursensor 53 erkennt die Kühlwassertemperatur THW des Verbrennungsmotors 1. Die Luftflussmessvorrichtung 54 erkennt eine Strömmenge Ga an angesaugter Luft, welche im Ansaugdurchlass 3 direkt stromabwärts vom Luftreiniger 6 strömt. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 55 ist im Auslassdurchlass 35 direkt stromaufwärts des katalytischen Umwandlers 15 angeordnet, um ein Luft-Kraftstoffverhältnis A/F im Abgas zu erkennen.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die ECU 50 so beschaffen, dass sie das Abgasrückführventil 18 im ganzen Betriebsbereich des Motors 1 steuert, so dass es die Abgasrückführung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 steuert. Andererseits ist die ECU 50 dazu eingerichtet, um das Abgasrückführventil 18 zu steuern, dass es sich zum völlig geschlossenen Zustand bewegt, um eine Strömung von rückgeführtem Abgas während des Verlangsamens des Verbrennungsmotors 1 und während einer Periode der Verlangsamung der Kraftstoffzufuhrunterbrechung, für die die Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor 1 unterbrochen wird, zu blockieren. Weiterhin ist die ECU 50 so beschaffen, dass sie die Energiezufuhr oder Kraft zum Schrittmotor 34 unterbricht, wenn das Abgasrückführventil 18 bei einem vorbestimmten Öffnungsgrad (z.B., einen geringen Öffnungsgrad) während des Betriebs des Abgasrückführventils 18 gehalten wird.
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Hierbei stoppt der Schrittmotor 34 die Selbstheizung, die bis dahin stattgefunden hat, welche thermisches Zusammenziehen der Komponenten (z.B. des Gehäuses 47 und anderer), welche an den Schrittmotor 34 im Abgasrückführventil 18 angrenzen, aufgrund einer resultierenden Temperaturverringerung hervorrufen kann, wenn die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 während des Betriebs des Abgasrückführventils 18 unterbrochen wird. Danach, wenn die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 wieder aufgenommen wird, unterliegt der Schrittmotor 34 wieder einer Selbstheizung, welche eine thermische Ausdehnung der Komponenten wegen Temperaturerhöhung hervorrufen kann. Unter dem Einfluss des thermischen Zusammenziehens und der thermischen Ausdehnung kann der Abtriebsschaft 35 des Schrittmotors 34 in axialer Richtung bewegt werden, wodurch das Ventilelement 33 mit Bezug auf den Ventilsitz 32, wie in 3 durch eine durchgehende Linie und einer zwei-gestrichelten Linie angezeigt wird, verschoben wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist daher die ECU 50 so angeordnet, dass sie die folgende Abgasrückführsteuerung vornimmt, um das Abgasrückführventil 18 bei einem angemessenen Öffnungsgrad durch Eliminieren des Einflusses des thermischen Zusammenziehens, welches durch eine Temperaturverringerung hervorgerufen wird, zu steuern, selbst wenn das Abgasrückführventil 18 bei einem vorbestimmten Öffnungsgrad durch Unterbrechung der Energiezufuhr während des Betriebs des Abgasrückführventils 18 gehalten wird und dann wieder in einer Richtung geöffnet wird, in der sich der Öffnungsgrad durch Wiederaufnahme der Energiezufuhr erhöht.
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4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel von Prozessdetails der Abgasrückführsteuerung, die durch die ECU 50 vorgenommen werden soll, zeigt. Wenn die Verarbeitung zu dieser Routine wechselt, liest die ECU 50 bei einem Schritt 100 die Motordrehzahl NE und die Motorlast KL ein. Hierbei kann die ECU 50 die Motorlast KL, welche z.B. auf einer Beziehung zwischen der Motordrehzahl NT und einem Ansaugdruck PM basiert, bestimmen.
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Bei Schritt 110 bestimmt die ECU 50, ob ein Unterbrechen der Energiezufuhr des Schrittmotors vorgenommen werden muss oder nicht. In anderen Worten bestimmt die ECU 50, ob der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 einem Zustand entspricht, bei dem Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 des Abgasrückführventils 18 unterbrochen werden muss oder nicht. Z.B., wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 unverändert bleibt und das Abgasrückführventil 18 bei einem vorbestimmten kleinen (niedrigen) Öffnungsgrad gehalten werden muss, bestimmt die ECU 50, dass die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 unterbrochen werden muss. Wenn dieses Bestimmungsergebnis positiv ist, stellt die ECU 50 den Prozess auf Schritt 120 um. Wenn dieses Bestimmungsergebnis negativ ist, stellt die ECU 50 den Prozess auf Schritt 130 um.
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Bei Schritt 120 schaltet die ECU die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 ab. Danach kehrt die ECU 50 beim Prozess zu Schritt 100 zurück.
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Andernfalls schaltet die ECU 50 beim Schritt 130 die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 ein.
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Bei Schritt 140 bestimmt die ECU 50 nacheinander einen Zielöffnungsgrad vor der Korrektur (vor der Korrektur) Iegr des Abgasrückführventils 18 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl NE und der Motorlast KL. Die ECU 50 kann diesen Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr durch Referenz auf eine vorbestimmte Tabelle bestimmen.
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Bei Schritt 150 bestimmt die ECU 50 dann einen Zielöffnungsgrad nach der Korrektur (nach der Korrektur) Tegr des Abgasrückführventils 18. Genauer gesagt berechnet die ECU 50 diesen Zielöffnungsgrad nach der Korrektur Tegr, indem ein Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr vom Zielöffnungsgrad vor der Korrektur Iegr abgezogen wird. Dabei liest die ECU 50 den Zielöffnungsgradkorrekturwert Tegr, welcher separat berechnet wurde, ein.
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Bei Schritt 160 steuert die ECU 50 den Schrittmotor 34 auf Grundlage des Zielöffnungsgrads Tegr und kehrt dann beim Prozess zu Schritt 100 zurück.
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5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel von Prozessdetails zeigt, um den Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr separat in Bezug auf die vorher genannte Abgasrückführsteuerung zu berechnen. Wenn der Prozess zu dieser Routine wechselt, bestimmt die ECU 50 bei einem Schritt 200, ob die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn dieses Bestimmungsergebnis positiv ist, schreitet die ECU 50 bei der Bearbeitung zu Schritt 201 fort. Wenn dieses Bestimmungsergebnis negativ ist, fährt die ECU beim Prozess zu Schritt 210 fort.
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Im Schritt 201 setzt die ECU 50 einen Energiezufuhrstartzähler Cnt2 auf „0“ zurück.
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In einem Schritt 202 beginnt die ECU 50 nachfolgend einen Energiezufuhrunterbrechungszähler Cnt1, das heißt, sie beginnt damit, eine Zählung hochzuzählen.
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In Schritt 203 bestimmt die ECU 50 weiterhin, ob der Energiezufuhrunterbrechungszähler Cnt1 größer als ein vorbestimmter Wert C1 ist oder nicht. Wenn dieses Bestimmungsergebnis positiv ist, wechselt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 204. Wenn dieses Bearbeitungsergebnis negativ ist, kehrt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 200 zurück.
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Im Schritt 204 aktualisiert die ECU 50 einen Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert tA. Das heißt, die ECU 50 bestimmt diesen Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert tA, indem eine Konstante X zu einem vorher aktualisierten Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A addiert wird. Hierbei stellt die Konstante X einen vorbestimmten Korrekturwert pro Zeiteinheit dar. In der vorliegenden Ausführungsform kann zum Beispiel ein Wert „0,03 (Schritte/100 ms)“ angenommen werden.
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Danach, bei Schritt 205, führt die ECU 50 eine Schutzverarbeitung von oberer Grenze und unterer Grenze aus. Das heißt, dass die ECU 50 den soeben aktualisierten Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert tA in einem Bereich der unteren Grenze (0 Schritte) oder mehr und der einer oberen Grenze (2 Schritte) oder weniger beschränkt.
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Bei Schritt 206 wird der soeben aktualisierte Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert tA in einem Speicher gespeichert. Genauer gesagt setzt die ECU 50 den soeben aktualisierten Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert tA als den soeben aktualisierten Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A.
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In Schritt 207 setzt die ECU 50 den Energiezufuhrunterbrechungszähler Cnt1 auf „0“ zurück.
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In Schritt 208 führt die ECU 50 eine Bestimmung des Vorhandenseins einer Energiezufuhrunterbrechungskorrektur durch. In anderen Worten setzt die ECU 50 ein Flag Xcc, welche das Vorhandensein einer Energiezufuhrunterbrechungskorrektur auf „1“ anzeigt. Dann kehrt die ECU 50 bei der Verarbeitung zum Schritt 200 zurück.
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In Schritt 210 andererseits setzt die ECU 50 den Energiezufuhrunterbrechungszähler Cnt1 auf „0“ zurück.
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In Schritt 211 bestimmt die ECU 50 dann, ob der Flag Xcc, welcher das Vorhandensein einer Energiezufuhrunterbrechungskorrektur anzeigt, „1“ ist oder nicht, das heißt, ob die Energiezufuhrunterbrechungskorrektur vorgenommen wurde oder nicht. Wenn dieses Bestimmungsergebnis positiv ist, wechselt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 212. Wenn das Bestimmungsergebnis negativ ist, kehrt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 200 zurück.
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In Schritt 212 beginnt die ECU 50, den Energiezufuhrstartzähler Cnt2, das heißt, beginnt eine Zählung hochzuzählen.
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In Schritt 213 bestimmt die ECU 50, ob der Energiezufuhrstartzähler Cnt2 größer als ein vorbestimmter Wert C2 ist oder nicht. Die ECU 50 führt die Verarbeitung dann zu Schritt 214 weiter, wenn diese Bestimmung positiv ist oder kehrt bei der Verarbeitung zu Schritt 200 zurück, wenn diese Bestimmung negativ ist.
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In Schritt 214 aktualisiert die ECU 50 einen Energiezufuhrstartkorrekturwert tB. Genauer gesagt berechnet die ECU 50 diesen Korrekturwert tB, indem eine Konstante Y zu einem vorher aktualisierten Energiezufuhrstartkorrekturwert B addiert wurde. Hierbei stellt die Konstante Y (X>Y) einen vorbestimmten Korrekturwert pro Zeiteinheit dar. In der vorliegenden Ausführungsform kann zum Beispiel ein Wert „0,01 (Schritte/100 ms)“ angenommen werden.
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Hier können die vorgenannten vorbestimmten Werte C1 und C2 und Konstanten X und Y gemäß der Leistung des Schrittmotors 34, der Umgebungstemperatur, und anderen Bedingungen bestimmt werden.
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Danach, in Schritt 215, führt die ECU 50 eine Schutzverarbeitung der oberen Grenze und unteren Grenze durch. Genauer gesagt begrenzt die ECU 50 den soeben aktualisierten Energiezufuhrstartkorrekturwert tB im Bereich einer unteren Grenze (0 Schritte) oder mehr und einer oberen Grenze (A Schritte) oder weniger.
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In Schritt 216 wird der soeben aktualisierte Energiezufuhrstartkorrekturwert tB im Speicher gespeichert. Genauer gesagt setzt die ECU 50 den soeben aktualisierten Energiezufuhrstartkorrekturwert tB als vorher aktualisierten Energiezufuhrstartkorrekturwert B.
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In Schritt 217 setzt die ECU 50 dann den Energiezufuhrstartzähler Cnt2 auf „0“ zurück.
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In Schritt 218 bestimmt die ECU 50 den Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr. Genauer gesagt berechnet die ECU 50 den Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr, indem der vorher aktualisierte Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A vom vorher aktualisierten Energiezufuhrstartkorrekturwert B abgezogen wird.
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In Schritt 219 bestimmt die ECU 50, ob der Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr „0“ oder mehr ist oder nicht. Die ECU 50 fährt bei der Verarbeitung zu Schritt 200 fort, wenn dieses Bestimmungsergebnis positiv ist, oder kehrt bei der Verarbeitung zum Schritt 200 zurück, wenn dieses Bestimmungsergebnis negativ ist.
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In Schritt 220 setzt die ECU 50 den Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr auf „0“ zurück.
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In Schritt 221 setzt die ECU 50 jeden der vorher aktualisierten Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwerte A, den vorher aktualisierten Energiezufuhrstartkorrekturwert B, und einen Flag Xcc, welches das Vorhandensein einer Energiezufuhrunterbrechungskorrektur anzeigt, auf „0“ zurück. Dann kehrt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 200 zurück.
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Gemäß der oben erwähnten Steuerung berechnet die ECU 50 den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr, entsprechend des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1, und unterbricht die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34, wenn das Abgasrückführventil 18 bei einem vorbestimmten kleinen (niedrigen) Öffnungsgrad während des Betriebs des Abgasrückführventils 18 gehalten wird. Wenn das Abgasrückführventil 18 zum Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr gesteuert werden soll, nimmt die ECU 50 danach die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 wieder auf und berechnet den Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A entsprechend einem Wert des Energiezufuhrunterbrechungszählers Cnt1, welcher eine verstrichene Zeit von einem Unterbrechen der Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 darstellt, und korrigiert den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr um den berechneten Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A (enthalten im Zielöffnungsgradkorrekturfaktor dtegr), um dadurch den Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr zu berechnen.
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Weiterhin berechnet die ECU 50 den Energiezufuhrstartkorrekturwert B, welcher einem Wert des Energiezufuhrstartzählers Cnt2, welcher eine verstrichene Zeit von einer Wiederaufnahme der Energiezufuhr an den Schrittmotor 34 darstellt, entspricht, und korrigiert weiterhin den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr durch den Energiezufuhrstartkorrekturwert B (enthalten im Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr), um so den Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr zu berechnen.
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Zusätzlich beschränkt die ECU 50 die Berechnung des Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwerts A in einem Bereich einer vorbestimmten oberen Grenze bis zu einer vorbestimmten unteren Grenze. Auf ähnliche Weise beschränkt die ECU 50 die Berechnung des Energiezufuhrstartkorrekturwerts B in einem Bereich von einer vorbestimmten oberen Grenze bis zu einer vorbestimmten unteren Grenze.
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Hierbei ist 6 ein Zeitdiagramm, welches Verhalten von verschiedenen Parametern bezüglich der oben erwähnten Steuerung zeigt. In 6 wird der Schrittmotor 34, welcher bis jetzt eine Wärmequelle durch die Energiezufuhr gewesen ist, gestoppt, wenn die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 bei einer Zeit t1, wie in 6(a) gezeigt wurde, unterbrochen wird. Danach unterliegen, weil die Zeit zur Zeit t3 fortschreitet, das Gehäuse 47 und andere, welche Harzbauteile des Abgasrückführventils 18 sind, einem thermischen Zusammenziehen durch eine Temperaturverringerung. Daher wird das Ventilelement 33 mit Bezug auf den Ventilsitz 32 verschoben, wodurch eine Spielverschiebung zwischen dem Ventilelement 32 und dem Ventilsitz 32 wie in 6(b) gezeigt wird, verändert wird. Hierbei ist der Öffnungsgrad dafür verantwortlich, sich mit der Zeit von einem geringen Öffnungsgrad, welcher durch eine Energiezufuhrunterbrechung gehalten wurde, zu erhöhen (Erhöhung um einen Betrag entsprechend einem Abstand von „2 Schritten“ bezüglich der Anzahl der Motorschritte).
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Zu einer Zeit t1, wie in 6(e) und (f) gezeigt, verringern sich jeweils der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr und der Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr zu kleinen Öffnungsgraden, und dann werden diese kleinen Öffnungsgrade für eine Zeitspanne, bis die Zeit t4 erreicht ist, konstant gehalten. Bei einer Zeit t1 wird weiterhin, wie in 6(c) gezeigt, die Berechnung des Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwerts A gestartet und in schrittweiser Art und Weise bis zur oberen Grenze (2 Schritte) für eine Zeitspanne, bis die Zeit t2 erreicht wird, hochgezählt.
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Danach, bei der Zeit 4, wenn die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 wieder aufgenommen wird, wie in 6(a) gezeigt, beginnt sich die Spielverschiebung wie in 6(b) gezeigt zu ändern und kehrt zu einem Startzustand bis zur Zeit 6 zurück. Zur Zeit t4 steigt, wie in 6(e) gezeigt, der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr von einem kleinen Öffnungsgrad zu einem vorbestimmten Öffnungsgrad an. Weiterhin beginnt zu einer Zeit t4, wie in 6(d) gezeigt, der Energiezufuhrstartkorrekturwert B berechnet zu werden, und in einer schrittweisen Art bis zur oberen Grenze (2 Schritte) in einer Zeitperiode, bis die Zeit t6 erreicht wird, hochgezählt zu werden. Dementsprechend wird, wie in 6(f) gezeigt, von der Zeit t4 bis zur Zeit t6 der Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr korrigiert, um sich Schritt für Schritt zu erhöhen. Auf diese Art und Weise wird der Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr korrigiert, um sich schrittweise als Antwort auf die Spielverschiebung zu erhöhen, das heißt, verändert sich im Fehler des Öffnungsgrades des Abgasrückführventils 18. Daher wird der Fehler des Öffnungsgrads des Abgasrückführventils 18 eliminiert.
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In der Konfiguration der Abgasrückführanlage für einen Verbrennungsmotor in der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, unterliegt der Schrittmotor 34 nicht länger einem Selbstheizen, welches bis dahin aufgetreten ist, wenn die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 des Abgasrückführventils 18 unterbrochen wird. Dies kann ein thermisches Zusammenziehen des Gehäuses 47 und anderer Bauteile, welche dem Schrittmotor 34 benachbarte Komponenten sind, aufgrund der Temperaturverringerung hervorrufen und daher das Ventilelement 33 mit Bezug auf den Ventilsitz 32 verschieben. Dementsprechend kann ein aktueller Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 18 von einem vorgesehenen Zielöffnungsgrad abweichen.
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Im Gegensatz dazu wird, gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr, entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1, von der ECU 50 berechnet. Wenn das Abgasrückführventil 18 bei einem vorbestimmten Öffnungsgrad während des Betriebs des Abgasrückführventils 18 gehalten werden soll, unterbricht die ECU 50 die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34. Wenn das Abgasrückführventil 18 danach zu einem Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr, der für den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 geeignet ist, gesteuert werden soll, nimmt die ECU 50 die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 wieder auf und berechnet ferner den Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A gemäß einem Wert für den Energezufuhrunterbrechungszähler Cnt1, welcher eine verstrichene Zeit seit die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 unterbrochen wurde, darstellt. Durch den Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr, eingeschlossen dem Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A, korrigiert die ECU 50 den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr, wodurch der Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr berechnet wird. Dementsprechend wird eine Abweichung des tatsächlichen Öffnungsgrads vom Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr nach einer Energiezufuhrunterbrechung an einen Schrittmotor 34 um den Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A reduziert. Daher ist es möglich, das Abgasrückführventil 18 zu einem geeigneten Öffnungsgrad in Antwort auf die Abweichung des tatsächlichen Öffnungsgrads, hervorgerufen durch thermisches Zusammenziehen, zu steuern, selbst wenn das motorgetriebene Abgasrückführventil 18 durch Energiezufuhrabschaltung während dessen Betrieb bei einem vorbestimmten Öffnungsgrad gehalten und dann wieder in eine Richtung geöffnet wird, um einen Öffnungsgrad durch wiederaufgenommene Energiezufuhr zu erhöhen. Dies kann eine geeignete Steuerung einer Strömungsrate eines rückgeführten Abgases, welches zur Verbrennungskammer 16 zurückströmen kann, zur Verfügung stellen, und einer Verschlechterung in der Abgasemission und dem Fahrverhalten des Verbrennungsmotors 1 vorbeugen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 unterbrochen, wenn der Öffnungsgrad des Abgasrückführventil 18 bei einem vorbestimmten Öffnungsgrad gehalten werden soll. Dies ermöglicht die Reduzierung des Energieverbrauchs des Schrittmotors 34 und das Verbessern des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors 1.
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In der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform kann der Schrittmotor 34 wieder Selbstheizung unterliegen, wenn die Energiezuführ zum Schrittmotor 34 wieder aufgenommen wird. Dies kann wegen dem Temperaturanstieg eine thermische Ausdehnung des Gehäuses 47 und anderer Bauteile, welche an den Schrittmotor 34 angrenzen, hervorrufen und daher das Ventilelement 33 mit Bezug auf den Ventilsitz 32 verschieben. Dementsprechend kann der tatsächliche Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 18 vom Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr abweichen.
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Im Gegensatz dazu berechnet gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform die ECU 50 den Energiezufuhrstartkorrekturwert B (enthalten im Zielöffnungsgradkorrekturwert dtegr) entsprechnd eines Wertes des Energiezufuhrstartzählers Cnt2, welcher eine verstrichene Zeit, seit die Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 wieder aufgenommen wurde, darstellt. Durch den Energiezufuhrstartkorrekturwert B korrigiert die ECU 50 weiterhin den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr, wodurch der Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr berechnet wird. Dementsprechend wird die Abweichung des tatsächlichen Öffnungsgrads vom Zielöffnungsgrad nach Korrektur Iegr nach Wiederaufnahme der Energiezufuhr zum Schrittmotor 34 um den Energiezufuhrstartkorrekturwert B reduziert. Daher ist es möglich, das Abgasrückführventil 18 zu einem geeigneteren Öffnungsgrad als Antwort auf die Abweichung des tatsächlichen Öffnungsgrads, welche durch thermische Expansion hervorgerufen wird, zu steuern, selbst wenn die Energiezufuhr von einer Energiezufuhrunterbrechung neu gestartet wird, um das motorgetriebene Abgasrückführventil 18 wieder in eine Richtung zu öffnen, um den Öffnungsgrad zu erhöhen. Dies kann eine geeignetere Steuerung einer Strömungsrate des rückgeführten Abgases, welches zur Verbrennungskammer 16 zurückströmen kann, zur Verfügung stellen, und so eine Verschlechterung in den Abgasemissionen und der Fahrbarkeit des Verbrennungsmotors 1 verhindern.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A in einem Bereich der vorbestimmten oberen Grenze bis zur vorbestimmten unteren Grenze beschränkt, so dass der Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert A weder zu groß noch zu klein ist. Dies kann eine effektive Größe des Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwertes A (des Zielöffnungskorrekturwerts Tegr) definieren und daher den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr effektiv korrigieren, um einen geeigneteren Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr zu erhalten.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Energiezufuhrstartkorrekturwert B in einem Bereich der vorbestimmten oberen Grenze bis zur vorbestimmten unteren Grenze beschränkt, so dass der Energiezufuhrstartkorrekturwert B weder zu groß noch zu klein ist. Dies kann eine effektive Größe des Energiezufuhrstartkorrekturwerts B (des Zielöffnungsgradkorrekturfaktors dtegr) definieren und daher den Zielöffnungsgrad nach Korrektur Iegr effektiver korrigieren, um einen angemesseneren Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr zu erhalten.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und kann variabel in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne dabei von den grundlegenden Eigenschaften von diesen abzuweichen.
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(1) In der oben genannten Ausführungsform ist, wie in 1 gezeigt, der Auslass 17a des Abgasrückführdurchlasses 17 mit dem Ausgleichstank 3a stromabwärts des Drosselventils 21 verbunden, und der Einlass 17b ist mit einem Auslassdurchlass 5 stromabwärts der Turbine 9 verbunden. Eine Alternative kann wie in 7 beschaffen sein, so dass der Einlass 17b des Abgasrückführdurchlasses 17 mit dem Auslassdurchlass 5 stromabwärts des katalytischen Umwandlers 15 verbunden ist, und der Auslass 17a mit dem Ansaugdurchlass 3 stromabwärts des Kompressors 8 verbunden ist. 7 ist eine schematische Konfigurationsansicht eines mit einem Turbolader ausgestatteten Motorsystems, welches die Abgasrückführ(EGR)anlage für einen Verbrennungsmotor beinhaltet.
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(2) Die oben genannte Ausführungsform verkörpert die Abgasrückführanlage der Erfindung wie den Verbrennungsmotor 1, welcher mit einem Turbolader 7 ausgestattet ist. Die Abgasrückführanlage der Erfindung kann als ein Verbrennungsmotor, weleher nicht mit einem Turbolader ausgestattet ist, ausgeführt werden.
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(3) In der obengenannten Ausführungsform wird der Schrittmotor 34 als Aktuator des Abgasrückführventils 18 benutzt. Neben dem Schrittmotor kann ferner ein DC-Motor verwendet werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist anwendbar für einen Benzinmotor oder einen Dieselmotor für Fahrzeuge.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 3
- Ansaugdurchlass
- 3a
- Ausgleichsbehälter
- 5
- Abgasdurchlass
- 17
- EGR-durchlass (Abgasrückführdurchlass)
- 18
- EGR-ventil (Abgasrückführventil)
- 32
- Ventilsitz
- 33
- Ventilelement
- 34
- Schrittmotor
- 50
- ECU (Steuervorrichtung)
- Iegr
- Zielöffnungsgrad vor Korrektur
- Tegr
- Zielöffnungsgrad nach Korrektur
- dtegr
- Zielöffnungsgradkorrekturwert
- Cnt1
- Energiezufuhrunterbrechungszähler
- Cnt2
- Energiezufuhrstartzähler
- A
- Energiezufuhrunterbrechungskorrekturwert
- B
- Energiezufuhrstartkorrekturwert
