DE102014206041A1

DE102014206041A1 - Abgasrückführanlage für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102014206041A1
Application number: DE201410206041
Authority: DE
Inventors: c/o AISAN KOGYO KABUSHIKI KAISA Yoshioka Mamoru; c/o AISAN KOGYO KABUSHIKI KAISHA Akita Minoru
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2014-10-09
Also published as: CN104100417A; JP2014202137A; US20140298801A1

Abstract

Eine Abgasrückführanlage beinhaltet einen Abgasrückführdurchlass (17), um einen Teil des Abgases, welcher von einer Verbrennungskammer (16) ausgestoßen wurde, als rückgeführtes Abgas in einen Ansaugdurchlass (3) strömen und zurück zur Verbrennungskammer (16) strömen lässt, und ein Abgasrückführventil (18), um das rückgeführte Abgas im Auslassdurchlass (17) zu regulieren. Eine Steuervorrichtung (50) ist eingerichtet, um einen Zielöffnungsgrad des Abgasrückführventils (18) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand nach dem Starten eines Motors (1) zu berechnen, und ein Aufwärmzustand des Motors (1) gelangt in einen Betriebsstartzustand des Abgasrückführventils (18) und korrigiert den berechneten Zielöffnungsgrad in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand, um das Abgasrückführventil (18) auf Grundlage des korrigierten Zielöffnungsgrads während einer Zeitperiode, von der Zeit, wenn das Abgasrückführventil (18) zum Betriebsstart kommt, bis zu der Zeit, wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils (18) abgeschlossen ist, zu steuern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasrückführanlage für einen Motor, um einen Teil des Abgases, welches von einem Motor zu einem Auslassdurchlass ausgestoßen wurde, in einen Ansaugdurchlass strömen zu lassen, um zurück zum Motor zu strömen.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise wurde eine Technik des oben genannten Typs z. B. in einem Fahrzeugmotor eingesetzt. Eine Abgasrückführ(EGR)anlage ist vorgesehen, um einen Teil des Abgases nach der Verbrennung, welches von einer Verbrennungskammer eines Motors zu einem Auslassdurchlass ausgestoßen wurde, in einen Ansaugdurchlass als rückgeführtes Abgas durch einen Abgasrückführdurchlass einzuführen, so dass das Abgas mit angesaugter Luft, welche im Ansaugdurchlass strömt, gemischt wird, und zurück zur Verbrennungskammer strömt. Das rückgeführte Abgas, welches im Abgasrückführdurchlass strömt, wird von einem Abgasrückführventil, welches im Abgasrückführdurchlass vorgesehen ist, reguliert. Diese Abgasrückführung kann hauptsächlich Stickoxide (NOx) im Abgas reduzieren und den Kraftstoffverbrauch während eines Teillastbetriebs des Motors verbessern.
Abgas vom Motor enthält keinen Sauerstoff oder ist in einem sauerstoff-mageren Zustand. Daher sinkt die Sauerstoffkonzentration von der angesaugten Luft, wenn ein Teil des Abgases mit der angesaugten Luft durch Abgasrückführung vermischt wird. In einer Verbrennungskammer verbrennt Kraftstoff daher mit einer niedrigen Sauerstoffkonzentration. Somit sinkt die Spitzentemperatur während der Verbrennung, wodurch das Auftreten von NOx begrenzt wird. In einem Benzinmotor ist es möglich, Zapfverlust des Motors zu reduzieren, selbst wenn der Gehalt an Sauerstoff in der angesaugten Luft durch Abgasrückführung nicht erhöht wird und eine Drosselklappe bis zu einem bestimmten Grad geschlossen ist.
Hierbei ist es in letzter Zeit vorstellbar, Abgasrückführung im gesamten Betriebsbereich des Motors durchzuführen, um den Kraftstoffverbrauch weiterhin zu verbessern. Daher ist die Umsetzung von umfangreicher Abgasrückführung erforderlich. Um die umfangreiche Abgasrückführung zu realisieren, ist es für den bisherigen Stand der Technik notwendig, den internen Durchmesser eines Abgasrückführdurchlasses zu vergrößern oder die Öffnungsfläche eines Strömdurchlasses, welche durch ein Ventilelement und einen Ventilsitz eines Abgasrückführventils vorgesehen ist, zu vergrößern.
JP-A-2(1990)-298656 offenbart ein Beispiel einer Abgasrückführanlage für einen Motor. Hierbei kann sich die Brennbarkeit einer Luft-Kraftstoff-Mischung in einer Verbrennungskammer eines Motors unter dem Einfluss der Kühlwassertemperatur (wiederspiegelnd einen Motorzustand einer Aufwärmphase) des Motors und der externen Temperatur ändern. In dieser Abgasrückführanlage ist daher eine Steuereinheit eingerichtet, um den Betrieb eines Abgasrückführventils als Antwort auf die Kühlwassertemperatur des Motors und die externe Temperatur zu steuern. Genauer gesagt ist die Steuereinheit so beschaffen, dass sie den Betrieb des Abgasrückführventils abschaltet, d. h., Abgasrückführung unterdrückt, wenn die Kühlwassertemperatur des Motors einem vorbestimmten gesetzten Wert oder weniger entspricht, und so beschaffen, dass sie das Abgasrückführventil betreibt, d. h., die Abgasrückführung startet, wenn die Kühlwassertemperatur den gesetzten Wert übersteigt. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, um den gesetzten Wert bezogen auf die Kühlwassertemperatur auf einen höheren Wert zu setzen, wenn die externe Temperatur tiefer ist. Auf diese Art und Weise wird die Kühlwassertemperatur, bei welcher die Abgasrückführung gestartet werden soll, in Abhängigkeit von der externen Temperatur geändert, so dass die Abgasrückführung zu angemessenen Zeiten durchgeführt wird, um die Abgasemission unter Umständen, unter welchen wahrscheinlich Stickoxide produziert werden, zu verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Probleme, welche durch die Erfindung gelöst werden sollen
Derweil, wenn ein Abgasrückführventil zu einem vorbestimmten Zielöffnungsgrad gesteuert wird, kann sich ein tatsächlicher Öffnungsgrad dieses Abgasrückführventils in Abhängigkeit von einem Aufwärmzustand des Abgasrückführventils nach dem Start des Motors verändern. In Fahrzeugen kann eine Änderung im Aufwärmzustand des Abgasrückführventils in Abhängigkeit von einem Aufwärmzustand eines Motors auftreten. Die Abgasrückführanlage, welche in JP-A-2(1990)298656 offenbart ist, kann einen Fehler im tatsächlichen Öffnungsgrad des Abgasrückführventils verursachen, wenn das Abgasrückführventil zum vorbestimmten Zielöffnungsgrad gesteuert wird, was zu einem Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases, welches durch den Abgasrückführdurchlass strömt, führt.
Genauer gesagt, selbst wenn das Abgasrückführventil zum selben Zielöffnungsgrad gesteuert wird, unterscheidet sich der tatsächliche Öffnungsgrad um den Unterschied in einem Aufwärmzustand zwischen der Zeit, direkt nach einem Motorstart, nach dem das Abgasrückführventil zu arbeiten beginnt (wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils noch nicht beendet ist), und der Zeit, wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils beendet ist. Dies ruft einen Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases hervor. Dies ist so, weil, wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils beendet ist, Komponenten des Abgasrückführventils sich thermisch ausdehnen, was zu einer Verschiebung eines Ventilelements bezüglich eines Ventilsitzes führt. Dementsprechend ruft ein Fehler im tatsächlichen Öffnungsgrad des Abgasrückführventils einen Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases, welches zur Verbrennungskammer zurückströmen kann, hervor, während einer Zeitspanne vom Beginn des Betriebs des Abgasrückführventils bis zum Beenden des Aufwärmens von diesem. Dies kann Abgasemissionen und das Fahrverhalten des Motors verschlechtern. Dieser Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases tritt verständlicherweise ausgeprägter in einer Abgasrückführanlage auf, welche so beschaffen ist, dass sie eine umfangreiche Abgasrückführung vornimmt.
9 zeigt ein Zeitdiagramm von Verhalten von Abgasrückführung AN/AUS, Kühlwassertemperatur eines Motors, Abstand zwischen einem Ventilelement mit Bezug auf einen Ventilsitz des Abgasrückführventils, und einem Öffnungsgrad eines Abgasrückführventils vor und nach dem Starten des Motors. Wenn ein Motor zur Zeit t1 startet, beginnt die Kühlwassertemperatur des Motors sich zu erhöhen, wie in 9(b) gezeigt, das Aufwärmen des Abgasrückführventils beginnt dementsprechend, und der Abstand des Ventilelements beginnt, wie in 9(c) gezeigt, sich zu verringern. Zur Zeit t2, danach, wenn die Kühlwassertemperatur ”70°C” wie in 9(b) gezeigt, erreicht, welches ein Bezug ist, um den Betriebsstart des Abgasrückführventils zu ermöglichen, wird die Abgasrückführung wie in 9(a) gezeigt eingeschaltet, und das Abgasrückführventil wird bei einem vorbestimmten Zielöffnungsgrad, welcher basierend auf der Annahme einer Raumtemperatur bestimmt wurde, wie in 9(d) gezeigt, geöffnet. Dann, wenn die Kühlwassertemperatur weiterhin wie in 9(b) gezeigt ansteigt, und bei einer Zeit t3 aufhört, anzusteigen, ist das Aufwärmen des Motors beendet. Im Gegensatz schreitet das Aufwärmen des Abgasrückführventils später fort oder kommt voran als das Motor-Aufwärmen des Motors, und daher nimmt der Abstand des Ventilelements weiterhin ab, selbst nach einem Verstreichen der Zeit t3 wie in 9(c) gezeigt, und hört bei einer Zeit t4 auf, abzunehmen, und das Aufwärmen des Abgasrückführventils ist beendet. Hierbei, wie durch eine durchgezogene Linie in 9(d) dargestellt, wird der Zielöffnungsgrad des Abgasrückführventils bei einem vorbestimmten Wert zu und nach einer Zeit t2 aufrechterhalten, wohingegen der Abstand des Ventilelements während einer Zeitspanne, bis das Aufwärmen des Abgasrückführventils, wie 9(c) gezeigt, beendet ist, abnimmt. Wie durch die unterbrochene Linie in 9(d) dargestellt, fällt der tatsächliche Öffnungsgrad des Abgasrückführventils weiterhin bis zur Zeit t4 ab und ist dann konstant. Bei der angemessenen Zeit wenn sowohl das Aufwärmen des Motors als auch das Aufwärmen des Abgasrückführventil beendet ist, d. h., bei einer Zeit t5, wird der tatsächliche Öffnungsgrad nach Beenden des Aufwärmens vom Zielöffnungsgrad bei Raumtemperatur, wie in 9(d) gezeigt, verschoben, und daher tritt ein Fehler in der Strömungsrate des zurückgeführten Abgases auf, welcher durch das Abgasrückführventil reguliert wird. Insbesondere, während einer Zeitspanne von der Zeit, wenn der Betrieb des Abgasrückführventils starten kann (die Kühlwassertemperatur 70°C beträgt, bis zu dem Zeitpunkt, bei dem das Aufwärmen des Abgasrückführventils beendet ist, d. h. zwischen der Zeit t2 und der Zeit t4, ändert sich ein Fehler im Öffnungsgrad des Abgasrückführventils mit der Zeit, und ein Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases ändert sich ferner mit der Zeit.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der Begleitumstände getätigt und hat einen Zweck, eine Abgasrückführanlage für einen Motor zur Verfügung zu stellen, welcher so beschaffen ist, dass er ein Abgasrückführventil zu einem angemessenen Öffnungsgrad in Abhängigkeit von einem aufgewärmten Zustand eines Abgasrückführventils nach dem Start des Motors steuern kann, um auf die Verschiebung eines tatsächlichen Öffnungsgrads wegen thermischer Ausdehnung von Komponenten, aus welchen das Abgasrückführventil aufgebaut ist, einzugehen.
Maßnahmen, um das Problem zu lösen
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt ein Aspekt der Erfindung eine Abgasrückführanlage für einen Motor zur Verfügung, wobei die Anlage enthält: einen Abgasrückführdurchlass, um einen Teil des Abgases, welcher von einer Verbrennungskammer eines Motors in einen Auslassdurchlass ausgestoßen wurde, als rückgeführtes Abgas in einen Ansaugdurchlass strömen zu lassen und zurück zur Verbrennungskammer zu strömen; ein Abgasrückführventil, welches im Abgasrückführdurchlass vorgesehen ist, um eine Strömungsrate des rückgeführten Abgases im Abgasrückführdurchlass zu regulieren, Betriebszustands-Detektionsvorrichtungen, welche so beschaffen sind, einen Betriebszustand des Motors, eingeschlossen einen Aufwärmzustand des Motors, zu detektieren; Steuervorrichtungen, welche so beschaffen sind, das Abgasrückführventil in Abhängigkeit vom detektierten Betriebszustand zu steuern, wobei die Steuervorrichtung so beschaffen ist, einen Zielöffnungsgrad des Abgasrückführventils in Abhängigkeit vom detektierten Betriebszustand nach dem Start des Motors zu berechnen und den berechneten Zielöffnungsgrad in Abhängigkeit von dem detektierten aufgewärmten Zustand zu korrigieren, um das Abgasrückführventil basierend auf dem korrigierten Zielöffnungsgrad zu steuern. Weitere Entwicklungen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Abgasrückführventil zu einem angemessenen Öffnungsgrad in Abhängigkeit von einem Aufwärmzustand des Abgasrückführventils nach einem Start eines Motors zu steuern, um auf eine Verschiebung des tatsächlichen Öffnungsgrads wegen thermischer Ausdehnung von Komponenten des Abgasrückführventils einzugehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Konfigurationsansicht, welche ein mit einem Turbolader ausgestattetes Motorsystem inklusive einer Abgasrückführ(EGR)anlage für einen Motor in einer Ausführungsform zeigt;
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 Verarbeitungsdetails von Abgasrückführsteuerung in der Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel von Verarbeitungsdetails zeigt, um einen Korrekturwert eines Zielöffnungsgrads in Bezug zur Abgasrückführsteuerung in der Ausführungsform separat zu berechnen;
6 ist eine Karte, um einen Anfangskorrekturwert in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur der Ausführungsform zu erhalten;
7 ist ein Zeitdiagramm, welches Verhalten von verschiedenen Parametern in Bezug auf die Abgasrückführsteuerung und andere in der Ausführungsform zeigt;
8 ist eine schematische Konfigurationsansicht, welche ein mit einem Turbolader ausgestattetes Motorsystem inklusive einer Abgasrückführanlage für einen Motor in einer anderen Ausführungsform zeigt; und
9 ist ein Zeitdiagramm, welches Verhalten von verschiedenen Parametern in Bezug auf Abgasrückführsteuerung und andere in einem herkömmlichen Beispiel zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer Abgasrückführanlage für einen Motor, welche die vorliegende Erfindung verkörpert, erfolgt nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 ist eine schematische Konfigurationsansicht, welche ein mit einem Turbolader ausgestattetes Motorsystem inklusive einer Abgasrückführ(EGR)anlage für einen Motor in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Dieses Motorsystem beinhaltet einen Motor vom Hubkolbentyp 1. Dieser Motor 1 hat eine Ansaugöffnung 2, welche mit einem Ansaugdurchlass 3 verbunden ist, 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 stromabwärts vom Luftreiniger 6 ist ein Turbolader 7 in einer Position zwischen einem Abschnitt des Ansaugdurchlasses 3 und einem Abschnitt des Auslassdurchlasses 5 vorgesehen, um den Druck der angesaugten Luft im Ansaugdurchlass 3 zu erhöhen.
Der Turbolader 7 beinhaltet einen Kompressor 8, welcher im Ansaugdurchlass 3 vorgesehen ist, eine Turbine 9, welche im Auslassdurchlass 5 vorgesehen ist, und eine Antriebswelle 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 9 mit dem Abgas, welches im Auslassdurchlass 5 strömt, rotiert, und den Kompressor 8 über die Antriebswelle 10 integral rotiert, um den Druck der angesaugten Luft im Ansaugdurchlass 3 zu erhöhen, d. h., das Turboladen auszuführen.
Im Auslassdurchlass 5, angrenzend an den Turbolader 7, ist ein Abgasumleitungsdurchlass 11 vorgesehen, indem er die Turbine 9 umgeht. In diesem Abgasumleitungsdurchlass 11 ist ein Abgasschieber 12 angeordnet. Dieser Abgasschieber 12 reguliert das Abgas, welches im Abgasumleitungsdurchlass 11 strömen kann. Daher wird eine Strömungsrate von Abgas, welches an die Turbine 9 geliefert wird, reguliert, wodurch die Drehzahlen der Turbine 9 und des Kompressors 8 gesteuert und der Turboladedruck des Turboladers 7 eingestellt werden.
Im Ansaugdurchlass 3 ist zwischen dem Kompressor 8 des Turboladers 7 und dem Motor 1 ein Zwischenkühler 13 vorgesehen. Dieser Zwischenkühler 13 dient dazu, die angesaugte Luft, von welcher der Druck durch den Kompressor 8 erhöht wird, abzukühlen, und daher eine hohe Temperatur herunter auf eine angemessene Temperatur zu kühlen. Ein Ausgleichstank 3a ist zwischen dem Ansaugdurchlass 3 zwischen dem Zwischenkühler 13 und dem Motor 1 vorgesehen. Weiterhin ist eine elektronische Drosselvorrichtung 14, welche ein elektrisch betriebenes Drosselventil ist, stromabwärts des Zwischenkühlers 13, aber stromaufwärts vom Ausgleichsbehälter 3a vorgesehen. Diese Drosselvorrichtung 14 beinhaltet ein schmetterlingsförmiges Drosselventil 21, welches im Ansaugdurchlass 3 positioniert ist, einen DC-Motor 22, um das Drosselventil 21 zum öffnen und Schließen anzusteuern, und einen Drosselsensor 23, um einen Öffnungsgrad oder eine Position (einen Drosselöffnungsgrad) TA des Drosselventils 21 zu detektieren. Diese Drosselvorrichtung 14 ist so beschaffen, dass das Drosselventil 21 durch den DC-Motor 22 dazu angesteuert wird, in Abhängigkeit von dem Betrieb eines Gaspedals 26 durch einen Fahrer zu öffnen und zu schließen, um den Öffnungsgrad anzupassen. Die Konfiguration dieser Drosselvorrichtung 14 kann z. B. durch eine Grundkonfiguration einer ”Drosselvorrichtung”, welche in JP-A-2011-252482 , 1 und 2, offenbart ist, zur Verfügung gestellt werden. Im Auslassdurchlass 5 stromabwärts der Turbine 9 ist ein katalytischer Konverter 15 als ein Abgaskatalysator vorgesehen, um Abgas zu reinigen.
Der Motor 1 ist weiterhin mit einem Einspritzer 25 vorgesehen, um Kraftstoff in eine Verbrennungskammer 16 einzuspritzen und diese zu beliefern. Der Einspritzer 25 ist so konfiguriert, dass er mit dem Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) beliefert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform beinhalt die Abgasrückführanlage einen Abgasrückführ(EGR)durchlass 17, um eine umfangreiche Abgasrückführung zu ermöglichen, welche einen Teil des Abgases, welches aus der Verbrennungskammer 16 des Motors 1 in den Auslassdurchlass 5 ausgestoßen wurde, in den Ansaugdurchlass 3 als rückgeführtes Abgas strömen und zurück zur Verbrennungskammer 16 strömen lässt, und ein Abgasrückführ(EGR)ventil 18, welches im Abgasrückführdurchlass 17 angeordnet ist, um die Abgasströmungsrate (EGR-Strömungsrate) im Abgasrückführdurchlass 17 zu regulieren. Der Abgasrückführdurchlass 17 ist vorgesehen, um sich zwischen dem Auslassdurchlass 5 stromaufwärts von der Turbine und dem Ausgleichstank 3a zu erstrecken. Genauer gesagt ist ein Auslass 17a des Abgasrückführdurchlasses 17 mit dem Ausgleichstank 3a auf einer stromabwärts gerichteten Seite des Drosselventils 21 angeordnet, um einen Teil des Abgases, welches in den Auslassdurchlass 5 strömt, als rückgeführtes Abgas in den Ansaugdurchlass 3 und zurück zur Verbrennungskammer 16 strömen zu lassen. Ein Einlass 17b des Abgasrückführdurchlasses 17 ist mit dem Auslassdurchlass 5 stromaufwärts der Turbine 9 verbunden.
In der Umgebung des Einlasses 17b des Abgasrückführdurchlasses 17 ist ein katalytischer Konverter für die Abgasrückführung 19 vorgesehen, um rückgeführtes Abgas zu reinigen. Im Abgasrückführdurchlass 17 stromabwärts von diesem katalytischen Konverter für rückgeführtes Abgas 19, ist ein Abgasrückführkühler 20 vorgesehen, um das rückgeführte Abgas, welches im Abgasrückführdurchlass 17 strömt, abzukühlen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Abgasrückführventil 18 im Abgasrückführdurchlass 17 stromabwärts vom Abgasrückführkühler 20 angeordnet.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche eine schematische Konfiguration das 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 motorbetriebenes Ventil gestaltet. 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 aufsitzt und sich von ihm innerhalb des Gehäuses 31 weg bewegt, und einem Schrittmotor 34, um eine Hubbewegung des Ventilelements 33 durchzuführen, versehen. Das Gehäuse 31 beinhaltet einen Einlass 31a, durch welchen rückgeführtes Abgas von der Seite des Auslassdurchlasses 5 (einer Abgasseite) strömt, einen Auslass 31b, durch welchen Abgas zu der Seite des Ansaugdurchlasses 3 (einer Ansaugseite) strömt, und einen Kommunikationsdurchlass 31c, welcher eine Kommunikation zwischen dem Einlass 31a und dem Auslass 31b zur Verfügung stellt. Der Ventilsitz 32 ist an einem Mittelpunkt des Kommunikationsdurchlasses 31c vorgesehen.
Der Schrittmotor 34 beinhaltet einen Abtriebsschaft 35, welcher so ausgerichtet ist, dass er sich in einer geraden Linie hin- und herbewegt (Hubbewegung). Das Ventilelement 33 ist an einem vorderen Ende des Abtriebsschafts 35 angebracht. Dieser Abtriebsschaft 35 ist gelagert, so dass er in der Lage ist, eine Hubbewegung durch ein Lager 36, welches im Gehäuse 31 vorgesehen ist, durchzuführen. Der Abtriebsschaft 35 ist in seinem oberen Teil mit einem Außengewindeabschnitt 37 ausgebildet. Der Abtriebsschaft 35 ist weiterhin in seinem mittleren Teil (nahe einem unteren Ende des Außengewindeabschnitts 37) mit einem Federhalter 38 ausgebildet. Dieser Federhalter 38 hat eine untere Oberfläche, welche als Lager dient, um eine Druckfeder 39 zu halten, und eine obere Oberfläche, welche mit einem Stopper 40 ausgebildet ist.
Das Ventilelement 33 hat eine konische Form und ist so beschaffen, dass es in Kontakt oder außer Kontakt mit dem Ventilsitz 32 kommt. Das Ventilelement 33 wird gegen den Schrittmotor 34 durch die Druckfeder 39, welche zwischen dem Federhalter 38 und dem Gehäuse 31 angeordnet ist, gedrückt, d. h., in einer ventilschließenden Richtung, um auf dem Ventilsitz 32 aufzusitzen. Wenn das Ventilelement 33 von einem geschlossenen Zustand durch den Abtriebsschaft 35 des Schrittmotors 34 durch Hub gegen die Druckkraft der Druckfeder 39 bewegt 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 so beschaffen, dass es sich durch Bewegen des Ventilelements 33 vom geschlossenen Zustand, in dem das Ventilelement 33 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt, hin zur stromaufwärts gerichteten Seite des Abgasrückführdurchlasses 17 gegen den Abgasdruck oder Ansaugdruck des Motors 1 bewegt. Andererseits wird das Ventilelement 33 durch Hub von einem offenen Zustand in die drückende Richtung der Druckfeder 39 durch den Abtriebsschaft 35 des Schrittmotors 34 bewegt, so dass das Ventilelement 33 nahe dem Ventilsitz 32 und in den geschlossenen Zustand kommt. Um das Ventil zu schließen, wird das Ventilelement 33 genauer gesagt hin zur stromabwärts gerichteten Seite (Ansaugseite) des Abgasrückführdurchlasses 17 bewegt.
Durch die Hubbewegung des Abtriebsschafts 35 des Schrittmotors 34 wird der Öffnungsgrad des Ventilelements 33 mit Bezug auf den Ventilsitz 32 angepasst. Dieser Abtriebsschaft 35 ist so beschaffen, dass er nur in einem vorbestimmten Hubbereich Hubbewegungen vom völlig geschlossenen Zustand, wenn das Ventilelement 33 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt, bis zum völlig geöffneten Zustand, in dem das Ventilelement 33 am meisten weit entfernt vom Ventilsitz 32 ist, ausführen kann. Um eine umfangreiche Abgasrückführung zu erreichen, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Fläche einer Durchlassöffnung im Ventilsitz 32 größer ausgewählt als im herkömmlichen Stand der Technik. Dementsprechend ist das Ventilelement 33 so gestaltet, dass es in der Größe größer ist als im herkömmlichen Stand der Technik.
Der Schrittmotor 34 beinhaltet Spulen 41, einen Magnetrotor 42, und einen Umwandlungsmechanismus 43. Der Schrittmotor 34 ist so beschaffen, dass die Spulen 41 durch Spannungen angeregt oder mit Energie versorgt werden, so dass sie den Magnetrotor 42 durch eine vorbestimmte Anzahl von Motorschritten bewegen. Durch diese Rotation wandelt der Umwandlungsmechanismus 43 die Drehbewegung des Magnetrotors 42 in die Hubbewegung des Abtriebsschafts 35 um, wobei das Ventilelement 33 durch Hub bewegt wird.
Der Magnetrotor 42 beinhaltet einen Rotorkörper 44, welcher aus Harz gefertigt ist, und einen ringförmigen Plastikmagneten 45. Der Rotorkörper 44 ist in seiner Mitte mit einem Innengewindeabschnitt 46 ausgebildet, welcher mit dem Außengewindeabschnitt 37 des Abtriebsschafts 35 im Eingriff steht. Wenn der Rotorkörper 44 rotiert wird, wobei sein Innengewindeabschnitt 46 mit dem Außengewindeabschnitt 37 des Abtriebsschafts 35 in Eingriff steht, wird die Drehbewegung des Rotorkörpers 44 in eine Hubbewegung des Abtriebsschafts 35 umgewandelt. Hierbei bilden der Außengewindeabschnitt 37 und der Innengewindeabschnitt 46 den vorher erwähnten Umwandlungsmechanismus 43. Der Rotorkörper 44 ist an seinem unteren Ende mit einem Kontaktabschnitt 44a ausgebildet, gegen den der Stopper 40 des Federhalters 38 anstößt. Wenn das Abgasrückführventil 18 völlig geschlossen ist, kommt die Stirnseite des Stoppers 40 in Oberflächenkontakt mit der Stirnseite des Kontaktabschnitts 44a, wobei die Anfangsposition des Abtriebsschafts 35 begrenzt wird. Die oben genannten Spulen 41, Magnetrotor 42, Umwandlungsmechanismus 43 und andere Komponenten werden von einem Harzgehäuse 47 abgedeckt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Anzahl der Motorschritte des Schrittmotors 34 in einer schrittweisen Art und Weise verändert, um den Öffnungsgrad des Ventilelements 33 des Abgasrückführventils 18 exakt in Schritten in einem Bereich zwischen völlig geschlossen und völlig offen anzupassen.
In der vorliegenden Ausführungsform steuert, um entsprechend die Kraftstoffeinspritzungssteuerung, Ansaugmengensteuerung, Abgasrückführsteuerung, und andere Steuerungen in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors 1 auszuführen, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50 den Einspritzer 25, den DC-Motor 22 der elektronischen Drosselvorrichtung 14, und den Schrittmotor 34 des Abgasrückführventils 18 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors 1. Die ECU 50 beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), mehrere Speicher, welche ein vorbestimmtes Steuerprogramm und andere im Voraus speichern und die zeitweise Rechenergebnisse und andere Ergebnisse der CPU speichern, und eine externe Eingabeschaltung und eine externe Ausgabeschaltung, welche mit jedem von ihnen verbunden sind. Die ECU 50 ist ein Beispiel einer Steuervorrichtung der Erfindung. Mit der externen Ausgabeschaltung sind der Einspritzer 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, welche ein Beispiel von Betriebszustandsdetektionsvorrichtungen der Erfindung sind, verbunden, um den Betriebszustand des Motors 1 zu detektieren und verschiedene Motorsignale an den externen Steuerkreis zu übertragen. Die ECU 50 ist ferner angeordnet, um ein vorbestimmtes Befehlssignal an den Schrittmotor 34 des Abgasrückführventils 18 auszugeben, um den Schrittmotor 34 zu steuern.
Die verschiedenen Sensoren, welche in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen sind, beinhalten den Beschleunigungssensor 27, den Ansaugdrucksensor 51, den Drehzahlssensor 52, den Wassertemperatursensor 53, die Luftströmmessvorrichtung 54, und den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 55 sowie den Drosselsensor 23. Der Beschleunigungssensor 27 detektiert einen Beschleuniger-Öffnungsgrad ACC, welcher eine Betriebsmenge des Gaspedals 26 ist. Dieses Gaspedal 26 entspricht einer Betriebsvorrichtung, um den Betrieb des Motors 1 zu steuern. Der Ansaugdrucksensor 51 detektiert den Ansaugdruck PM im Ausgleichstank 3a. Das heißt, der Ansaugdrucksensor 51 ist so beschaffen, dass er den Ansaugdruck PM im Ansaugdurchlass 3 (dem Ausgleichsbehälter 3a) stromabwärts von einer Position, in der rückgeführtes Abgas in den Ansaugdurchlass 3 vom Abgasrückführdurchlass 17 strömt, detektiert. Der Drehzahlssensor 52 detektiert den Drehwinkel (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle 1a des Motors 1 und detektiert ferner Änderungen des Kurbelwinkels als Drehzahl (Motordrehzahl) NE des Motors 1. Der Wassertemperatursensor 53 detektiert die Kühlwassertemperatur THW des Motors 1. Der Aufwärmzustand des Motors 1 kann anhand dieser Kühlwassertemperatur THW festgestellt werden. Die LuftStrömmessvorrichtung 54 detektiert eine Strömmenge Ga der angesaugten Luft, welche im Ansaugdurchlass 3 direkt stromabwärts vom Luftreiniger 6 strömt. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 55 ist im Auslassdurchlass 5 direkt stromaufwärts des katalytischen Konverters 15 angeordnet, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F im Abgas zu detektieren.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die ECU 50 so beschaffen, um das Abgasrückführventil 18 im ganzen Betriebsbereich des Motors 1 zu steuern, um die Abgasrückführung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors 1 zu steuern. Andererseits ist die ECU 50 angeordnet, um das Abgasrückführventil 18 in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand des Motors nach dem Start des Motors 1 zu steuern. Die ECU 50 ist ferner so gestaltet, um das Abgasrückführventil 18 in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand des Motors 1 nach dem Beenden des Aufwärmens des Motors 1 zu steuern.
Hierbei kann sich nach dem Starten des Motors 1, wenn das Abgasrückführventil 18 zum vorbestimmten Zielöffnungsgrad gesteuert wird, der tatsächliche Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 18 durch den Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18 ändern. In einem Motorsystem, welches in einem Fahrzeug montiert ist, kann sich der Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18 durch den Aufwärmzustand des Motors 1 ändern. Im Abgasrückführventil 18 dehnen sich genauer gesagt Komponenten (z. B. das Gehäuse 31, das Gehäuse 47, etc.), welche das Ventil 18 bilden, aus. Das Gehäuse 31, welches sich thermisch ausgedehnt hat, kann eine Verschiebung des Ventilsitzes 32 mit Bezug auf das Ventilelement 33 hervorrufen, wie in 3 durch eine durchgezogene Linie und eine Zweipunktkettenlinie dargestellt. Daher kann ein Fehler in der Strömungsrate vom rückgeführten Abgas, was durch den Abgasrückführdurchlass 17 strömen kann, auftreten, wenn das Abgasrückführventil 18 zum vorbestimmten Zielöffnungsgrad gesteuert wird. In dieser vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 50 dementsprechend die folgende Abgasrückführsteuerung aus, um den Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18 zu lösen.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel der Verarbeitungsdetails der Abgasrückführsteuerung, welche durch die ECU 50 ausgeführt werden soll, zeigt. Wenn der Schritt zu dieser Routine fortschreitet, liest in Schritt 100 die ECU 50 eine Motordrehzahl NE und eine Motorlast KL ein. Hierbei kann die ECU 50 die Motorlast KL von zum Beispiel aus einer Beziehung zwischen einer Motordrehzahl NE und einem Ansaugdruck PM ermitteln.
Im Schritt 110 liest die ECU 50 eine Kühlwassertemperatur THW des Motors 1 ein. Im Schritt 120 bestimmt die ECU 50, ob die Kühlwassertemperatur THW gleich oder höher ist als ein vorbestimmter Wert T1 oder nicht, das heißt, ob der Aufwärmzustand des Motors 1 in einem Betriebsstartzustand ist, der zulässt oder ermöglicht, dass der Betrieb des Abgasrückführventils 18 gestartet wird, oder nicht. Hierbei kann der vorbestimmten Wert T1 zum Beispiel mit ”70°C” vorgegeben werden. Wenn dieses Bestimmungsergebnis negativ ist, gibt die ECU 50 die Verarbeitung zu Schritt 100 zurück. Wenn dieses Bestimmungsergebnis positiv ist, schreitet die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 130 fort.
Im Schritt 130 berechnet die ECU 50 einen Zielöffnungsgrad für das Abgasrückführventil 18 vor Korrektur (vor der Korrektur) Iegr in Abhängigkeit von der Motordrehzahl NE und der Motorlast KL. Die ECU 50 kann diesen Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr durch Bezug auf eine vorbestimmte Tabelle bestimmen.
In Schritt 140 bestimmt die ECU 50 dann einen Zielöffnungsgrad vor Korrektur (vor der Korrektur) Tegr für das Abgasrückführventil 18. Genauer gesagt erhält die ECU 50 den Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr durch Subtraktion eines Aufwärm-Korrekturwerts A vom Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr. Hierbei liest die ECU 50 den Aufwärm-Korrekturwert A, welcher separat berechnet wurde, ein.
In Schritt 150 steuert die ECU 50 den Schrittmotor 34 auf Grundlage des Zielöffnungsgrads Tegr, um das Abgasrückführventil 18 zu steuern. Dann gibt die ECU 50 die Verarbeitung zu Schritt 100 zurück.
5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel der Verarbeitungsdetails zeigt, um den Aufwärm-Korrekturwert A in Bezug zur oben genannten Abgasrückführsteuerung zu berechnen. Wenn die Verarbeitung zu dieser Routine wechselt, wartet die ECU 50 auf den Start des Motors 1 in Schritt 200, und fährt dann mit der Verarbeitung zu Schritt 201 fort.
In Schritt 201 startet die ECU 50 einen Abgasrückführstartzähler Cnt1, das heißt, beginnt damit, einen Zähler hochzuzählen.
In Schritt 202 liest die ECU 50 die Kühlwassertemperatur THW ein. Diese Kühlwassertemperatur THW spiegelt einen Aufwärmzustand des Motors 1 wider.
In Schritt 203 bestimmt die ECU 50, ob ein anfängliches Bestimmungsflag Flag ”1” ist oder nicht. Wie später beschrieben wird, wird dieses anfängliche Bestimmungsflag Flag auf ”1” gesetzt, wenn ein anfänglicher Korrekturwert Z für den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr bestimmt (berechnet) wird. Wenn dieses Bestimmungsergebnis negativ ist, wechselt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 212. Wenn dieses Bestimmungsergebnis positiv ist, wechselt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 204.
In Schritt 212 berechnet die ECU 50 einen anfänglichen Korrekturwert Z in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur THW. Hierbei kann die ECU 50 diesen anfänglichen Korrekturwert Z durch Bezug auf eine Tabelle, welche in 6 gezeigt wird, berechnen. In dieser Tabelle wird der anfängliche Korrekturwert Z auf ”1” für ”100°C” der Kühlwassertemperatur THW gesetzt und kann größer sein, ”2, 3, 4, 5, 6”, wenn die Kühlwassertemperatur THW schrittweise niedriger, ”70°C, 25°C, 0°C, –20°C, –40°C” ist. Der anfängliche Korrekturwert Z wird bezüglich der Anzahl der Motorschritte des Schrittmotors 34 gesetzt.
In Schritt 213 setzt die ECU 50 nachfolgend (speichert) den anfänglichen Korrekturwert Z als den Aufwärm-Korrekturwert A. In Schritt 214 setzt die ECU 50 das anfängliche Bestimmungsflag Flag auf ”1” und fährt dann mit der Bearbeitung bei Schritt 200 fort.
Andererseits bestimmt die ECU 50 im Schritt 204, welcher auf Schritt 203 folgt, ob die Kühlwassertemperatur THW niedriger ist als ein vorbestimmter Wert T2 oder nicht. Hierbei kann dem vorbestimmten Wert T2 zum Beispiel ”85°C” zugewiesen werden, bei dem das Aufwärmen des Motors 1 nahezu beendet ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 204 positiv ist, setzt die ECU 50 einen Korrektur-Subtraktions-Wert X im Schritt 205. Hierbei kann der Korrektur-Subtraktions-Wert X auf zum Beispiel ”0,02 (Schritt/min)” gesetzt werden. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 204 negativ ist, setzt die ECU 50 einen Korrektur-Subtraktions-Wert Y im Schritt 206. Hierbei kann der Korrektur-Subtraktions-Wert Y z. B. auf ”0,05 (Schritt/min)” gesetzt werden.
In Schritt 205 oder Schritt 207, welche Schritt 206 folgen, bestimmt die ECU 50, ob der Abgasrückführstartzähler Cnt1 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert C1 (min) ist oder nicht. Diesem vorbestimmten Wert C1 kann z. B. ”1 (min)” zugewiesen werden. Wenn dieses Bestimmungsergebnis positiv ist, wechselt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 208. Wenn dieses Bestimmungsergebnis negativ ist, kehrt die ECU 50 bei der Verarbeitung zu Schritt 200 zurück.
In Schritt 208 aktualisiert die ECU 50 einen Aktualisierungswert tA des Aufwärm-Korrekturwerts A. Genauer gesagt berechnet die ECU 50 den Aktualisierungswert tA, welcher ein neuer Aufwärm-Korrekturwert ist, durch Subtraktion des Korrektur-Subtraktions-Werts X oder des Korrektur-Subtraktions-Wert Y von einem vorherigen Aufwärm-Korrekturwert A.
In Schritt 209 führt die ECU 50 eine Schutzverarbeitung einer oberen Grenze und einer unteren Grenze durch. Genauer gesagt beschränkt die ECU 50 den soeben aktualisierten Aktualisierungswert tA in einem Bereich von einer unteren Grenze (0-Schritt) oder mehr, bis zu einer oberen Grenze (Z Schritte) oder weniger.
Im Schritt 210 speichert die ECU 50 den aktuellen Aktualisierungswert tA in einem Speicher. Das heißt, dass die ECU 50 den aktuellen Aktualisierungswert tA als den Aufwärm-Korrekturwert A setzt.
Im Schritt 211 setzt die ECU 50 den Abgasrückführstartzähler Cnt1 auf ”0” im Schritt 211 zurück und kehrt danach bei der Verarbeitung zu Schritt 200 zurück.
Gemäß der o. g. Steuerung berechnet die ECU 50 den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr des Abgasrückführventils 18 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl NE und der Motorlast KL, welche nach dem Start des Motors 1 detektiert wurden, und korrigiert ferner den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr in Abhängigkeit von der detektierten Kühlwassertemperatur THW, um den Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr zu berechnen. Die ECU 50 steuert dann das Abgasrückführventil 18 auf Grundlage des Zielöffnungsgrads nach Korrektur Tegr.
Genauer gesagt berechnet die ECU 50 den Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr durch Korrektur des Zielöffnungsgrads vor Korrektur Iegr in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur THW während einer Zeitspanne von der Zeit, zu der die detektierte Kühlwassertemperatur THW einen vorbestimmten Wert T1 annimmt (wenn das Abgasrückführventil 18 in einen Zustand des Betriebsbeginns kommt) bis zu der Zeit, zu der das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 abgeschlossen ist. Hierbei berechnet die ECU 50 den anfänglichen Korrekturwert Z des Zielöffnungsgrads vor Korrektur vor Iegr, auf Grundlage der Kühlwassertemperatur THW, welche zu der Zeit des Startens des Betriebs des Motors 1 detektiert wurde. Die ECU 50 berechnet und aktualisiert den Aufwärm-Korrekturwert A durch Subtraktion des Korrektur-Subtraktions-Werts X oder Y vom berechneten anfänglichen Korrekturwert Z (der Aufwärm-Korrekturwert A) jedes Mal, wenn eine Zeiteinheit nacheinander verstrichen ist. Wenn die detektierte Kühlwassertemperatur THW den vorbestimmten Wert T2 erreicht, steigert die ECU 50 den Korrektur-Subtraktions-Wert X zum Korrektur-Subtraktions-Wert Y. Die ECU 50 berechnet den Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr durch Korrektur des berechneten Zielöffnungsgrads vor Korrektur Iegr um den aktualisierten Aufwärm-Korrekturwert A.
Weiterhin beschränkt die ECU 50 das Aktualisieren des Aufwärm-Korrekturwerts A in einem Bereich von einer vorbestimmten oberen Grenze (Z Schritte) bis zu einer vorbestimmten unteren Grenze (0-Schritt).
Hierbei ist 7 ein Zeitdiagramm, welches Verhalten von verschiedenen Parametern mit Bezug auf die oben genannte Steuerung zeigt. In 7 beginnt die Kühlwassertemperatur THW des Motors, wie in 7(b) gezeigt, zu steigen, wenn der Motor bei einer Zeit t1 startet. Das Aufwärmen des Abgasrückführventils wird dementsprechend gestartet. Der Abstand des Ventilelements beginnt, wie in 7(c) gezeigt, abzunehmen. Der anfängliche Korrekturwert Z wird als Aufwärm-Korrekturwert A, wie in 7(d) gezeigt, gesetzt. Danach wird der Aufwärm-Korrekturwert A schrittweise verringert.
Dann, wenn die Kühlwassertemperatur THW den vorbestimmten Wert T1 (z. B. ”70°C”), bei welchem der Betrieb des Abgasrückführventils 18 starten kann, erreicht, wie in 7(b) gezeigt, wird das Abgasrückführventil eingeschaltet, wie in 7(a) gezeigt. Der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr bei Annahme von Raumtemperatur wird als ein vorbestimmter Wert, wie in 7(e), gezeigt, berechnet. Der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr wird durch Subtraktion des Aufwärm-Korrekturwerts A, wie in 7(f) gezeigt, korrigiert. Somit wird der Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr erhalten.
Wenn die Kühlwassertemperatur THW weiterhin ansteigt und bei einer Zeit t3 damit aufhört, anzusteigen, wie in 7(b) gezeigt, ist das Aufwärmen des Motors abgeschlossen. Auf der anderen Seite findet das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 später als das Aufwärmen des Motors 1 statt. Daher nimmt der Abstand des Ventilelements 33 weiterhin ab, selbst nach der Zeit t3, wie in 7(c) gezeigt, und hört dann bei einer Zeit t4 damit auf, abzunehmen. Somit ist das Aufwärmen des Abgasrückführventils abgeschlossen.
Wie in 7(e) gezeigt, wird der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr des Abgasrückführventils 18 bei einem vorbestimmten Wert gehalten, zu und nach einer Zeit t2, bei der der Betrieb des Abgasrückführventils 18 beginnen kann. Jedoch wird der Abstand des Ventilelements 33, wie in 7(c) gezeigt, während einer Zeitspanne bis zur Zeit t4, bei der das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 abgeschlossen ist, verringert. Dementsprechend nimmt der tatsächliche Öffnungsgrad des Abgasrückventils 18 von der Zeit t2 bis zur Zeit t4 weiter ab und ist danach konstant. Im Gegensatz dazu wird während einer Zeitspanne von der Zeit t2 bis zur Zeit t4, wie in 7(d) gezeigt, der Aufwärm-Korrekturwert A in einer schrittweisen Art und Weise verringert, wenn Zeit verstreicht, wodurch der Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr mit der Zeit schrittweise zunimmt. Zu und nach einer Zeit t4, bei der das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 abgeschlossen ist, wird der Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr gleich dem Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr. Zu und nach einer Zeit t4, bei der das Aufwärmen des Motors 1 und das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 abgeschlossen sind, fällt daher der tatsächliche Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 18 fast mit dem Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr zusammen, so dass ein Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases durch das Abgasrückführventil 18 eliminiert wird.
In der Konfiguration der Abgasrückführung für einen Motor kann in der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, sich der tatsächliche Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 18, welcher basierend auf dem Zielöffnungsgrad durch die ECU 50 gesteuert wird, nach dem Start des Motors 1 in Abhängigkeit von dem aufgewärmten Zustand des Abgasrückführventils 18 ändern. Dies ist so, weil das Abgasrückführventil 18 durch den Erhalt von Aufwärmhitze des Motors 1 aufgewärmt wird und sich dann die Komponenten des Abgasrückführventils 18 thermisch ausdehnen, wobei eine Verschiebung des Ventilelements 33 mit Bezug auf den Ventilsitz 32 hervorgerufen wird. Der Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18 kann sich ferner im Aufwärmzustand des Motors 1 ändern. Daher kann, wenn das Abgasrückführventil 18 aufgrund des Zielöffnungsgrads gesteuert wird, die Verschiebung des tatsächlichen Öffnungsgrads einen Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases, welches durch den Abgasrückführdurchlass 17 strömt, hervorrufen.
In dieser Hinsicht berechnet die ECU 50 in Abhängigkeit von der vorliegenden Ausführungsform nach dem Aufwärmen des Motors 1 den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr des Abgasrückführventils 18 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl NE und der Motorlast KL. Die ECU 50 korrigiert ferner diesen Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur THW, welche den Aufwärmzustand des Motors 1 widerspiegelt, und berechnet den Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr. Auf Grundlage dieses Zielöffnungsgrads nach Korrektur Tegr steuert die ECU 50 das Abgasrückführventil 18. Nach dem Starten des Motors 1 wird die Verschiebung des tatsächlichen Öffnungsgrads des Abgasrückführventils 18 vom Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr durch die Korrektur in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur THW des Motors 1, bezogen auf den Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18, durch Korrektur reduziert.
Daher kann die Verschiebung des tatsächlichen Öffnungsgrads nach dem Start des Motors 1, welche aus der thermischen Ausdehnung der Komponenten des Abgasrückführventils 18 hervorgeht, in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18 angegangen werden, und daher kann das Abgasrückführventil 18 bei einem angemessenen Öffnungsgrad gesteuert werden. Dies kann die Verschlechterung von Abgasemissionen und die Fahrbarkeit des Motors 1 verhindern, welche aus dem Fehler in der Strömungsrate des rückgeführten Abgases hervorgehen.
In der vorliegenden Ausführungsform schreitet das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 allmählich später als das Aufwärmen des Motors 1 voran. In der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform korrigiert die ECU 50 in dieser Hinsicht den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr während einer Zeitspanne von der Zeit, wenn das Abgasrückführventil 18 durch das Aufwärmen des Motors 1 in einen Betriebsstartzustand kommt (das heißt, zu der Zeit, wenn die Kühlwassertemperatur THW den vorbestimmten Wert t1 erreicht) bis zu der Zeit, wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 abgeschlossen ist. Die Verschiebung des tatsächlichen Öffnungsgrads vom Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr, welcher sich während einer Zeitspanne, von der Zeit, wenn das Abgasrückführventil 18 in den Betriebsstartzustand kommt, bis zu der Zeit, wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 abgeschlossen ist, ändert, wird durch Korrektur in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand des Motors 1 bezogen auf den Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18 reduziert. Insbesondere kann während einer Zeitspanne von der Zeit, wenn das Abgasrückführventil 18 in den Betriebsstartzustand gelangt, bis zu der Zeit, wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 abgeschlossen ist, die Verschiebung des tatsächlichen Öffnungsgrads, hervorgerufen durch thermische Ausdehnung der Komponenten des Abgasrückführventils 18 in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18, angegangen werden, und daher kann das Abgasrückführventil 18 auf einen angemessenen Öffnungsgrad gesteuert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Aufwärmzustand des Abgasrückführventils 18 beim Beginn des Aufwärmens des Motors 1 verschieden vom Aufwärmzustand des Motors 1 beim Start des Startens des Motors 1. In dieser Hinsicht berechnet die ECU 50 in Abhängigkeit von der vorliegenden Ausführungsform den anfänglichen Korrekturwert Z auf Grundlage der Kühlwassertemperatur THW des Motors 1, welche beim Start des Startens des Motors detektiert wurde. Dieser anfängliche Korrekturwert Z wird durch die ECU 50 durch Subtraktion des Korrektur-Subtraktions-Werts X oder Y von dieser jedes Mal, wenn eine Zeiteinheit verstrichen ist, aktualisiert, um danach den Aufwärmkorrekturwert A zu ermitteln. Die ECU 50 korrigiert dann den berechneten Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr um den aktualisierten Aufwärmkorrekturwert A. Dementsprechend wird der anfängliche Korrekturwert Z in Abhängigkeit von dem Unterschied im Aufwärmzustand des Motors 1 beim Starten des Startens des Motors 1 als erstes bestimmt. Der anfängliche Korrekturwert Z wird allmählich reduziert und aktualisiert in Abhängigkeit von Änderungen im Aufwärmzustand des Motors 1, wobei der Aufwärmkorrekturwert A berechnet wird. Daher wird der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr schrittweise reduziert und um den Aufwärmkorrekturwert A korrigiert. Während einer Zeitspanne von der Zeit, wenn das Abgasrückführventil 18 in den Betriebsstartzustand kommt, bis zu der Zeit, wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 abgeschlossen ist, kann speziell die Verschiebung des tatsächlichen Öffnungsgrads, welche von der thermischen Ausdehnung der Komponenten des Abgasrückführventils 18 hervorgerufen wird, in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand des Abgasrückführventils adressiert werden, und daher kann das Abgasrückführventil 18 auf einen angemessenen Öffnungsgrad gesteuert werden.
Wenn in der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform der Aufwärmzustand des Motors 1 einen vorbestimmten Aufwärmzustand erreicht, wird ein nachfolgendes Aufwärmen des Abgasrückführventils 18 schneller voranschreiten. In dieser Hinsicht erhöht sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Korrektur-Subtraktions-wert X des Aufwärmkorrekturwerts A zum Korrektur-Subtraktions-wert Y, wenn der Aufwärmzustand (die Kühlwassertemperatur THW) des Motors 1 in einen vorbestimmten Aufwärmzustand (den vorbestimmten Wert T2) kommt. Somit werden die Verringerung und Korrektur des Zielöffnungsgrads vor Korrektur Iegr durch den Aufwärm-Korrekturwert A schnell vorgenommen. Dementsprechend ist es möglich, den Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr angemessen zu korrigieren, von der Zeit, wenn der Aufwärmzustand (die Kühlwassertemperatur THW) des Motors 1 in den vorbestimmten Aufwärmzustand (den vorbestimmten Wert T2) kommt. Zum Beispiel wird zur Zeit des Neustarts des Startens des Motors 1 bei hohen Temperaturen, bei welchen der Aufwärmzustand (die Kühlwassertemperatur THW) des Motors 1 in einem relativ hohen Grad-Zustand ist, das Abschließen des Aufwärmens des Abgasrückführventils 18 beschleunigt. In dieser Hinsicht kann in der vorliegenden Ausführungsform, welche so beschaffen ist, den Korrektur-Subtraktions-Wert X auf den Korrektur-Subtraktions-Wert Y zu erhöhen, der Korrekturwert des Aufwärmzustands A angemessen geändert werden. Mit diesem Aufwärm-Korrekturwert A kann der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr angemessener korrigiert werden.
Gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform wird das Aktualisieren des Aufwärm-Korrekturwerts A durch die ECU 50 in einem Bereich von einer vorbestimmten oberen Grenze zu einer vorbestimmten unteren Grenze beschränkt, so dass der Aufwärm-Korrekturwert A weniger wahrscheinlich zu groß oder zu klein wird. Daher kann der Aufwärm-Korrekturwert A als eine effektive Größe definiert werden, wobei der Zielöffnungsgrad vor Korrektur Iegr effektiv korrigiert werden kann, um einen angemessenen Zielöffnungsgrad nach Korrektur Tegr zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die o. g. Ausführungsformen beschränkt und kann variabel in anderen spezifischen Formen verkörpert werden, ohne von den wichtigen Charakteristika von diesen abzuweichen.

(1) In der o. g. Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, ist der Auslass 17a des Abgasrückführdurchlasses 17 mit dem Ausgleichstank 3a stromabwärts des Drosselventils 21 verbunden, und der Einlass 17b ist mit dem Auslassdurchlass 5 stromaufwärts der Turbine 9 verbunden. Eine Alternative kann wie in 7 gezeigt konfiguriert sein, so dass der Einlass 17b des Abgasrückführdurchlasses 17 mit dem Auslassdurchlass 5 stromabwärts des katalytischen Konverters 15 verbunden ist, und der Auslass 17a mit dem Ansaugdurchlass 3a stromabwärts des Kompressors 8 verbunden ist. 7 ist eine schematische Konfigurationsansicht eines mit einem Turbolader ausgestatteten Motorsystems, inklusive der Abgasrückführ(EGR)anlage für einen Motor.
(2) Die oben genannte Ausführungsform verkörpert die Abgasrückführanlage der Erfindung, da der Motor 1 mit dem Turbolader 7 ausgestattet ist. Die Abgasrückführanlage der Erfindung kann als ein Motor ausgeführt sein, welcher nicht mit einem Turbolader versehen ist.
(3) In der o. g. Ausführungsform wird der Schrittmotor 34 als ein Aktuator des Abgasrückführventils 18 benutzt. Neben dem Schrittmotor kann ferner ein DC-Motor verwendet werden.

Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist in einem Benzinmotor oder einem Dieselmotor zur Benutzung in Fahrzeugen verwendbar.
Bezugszeichenliste

1: Motor
3: Ansaugdurchlass
3a: Ausgleichstank
5: Auslassdurchlass
16: Verbrennungskammer
17: EGR-Durchlass (Abgasrückführdurchlass)
18: EGR-Ventil (Abgasrückführventil)
50: ECU (Steuervorrichtung)
51: Ansaugdrucksensor (Betriebszustandsdetektionsvorrichtung)
52: Drehzahlssensor (Betriebszustandsdetektionsvorrichtung)
53: Wassertemperatursensor (Betriebszustandsdetektionsvorrichtung)
PM: Ansaugdruck
NE: Motordrehzahl
THW: Kühlwassertemperatur
KL: Motorlast
T1: vorbestimmter Wert
T2: vorbestimmter Wert
Iegr: Zielöffnungsgrad vor Korrektur
Tegr: Zielöffnungsgrad nach Korrektur
Z: Anfangskorrekturwert
A: Aufwärm-Korrekturwert
X: Korrektur-Subtraktions-Wert
Y: Korrektur-Subtraktions-Wert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2-298656 A [0005, 0006]
JP 2011-252482 A [0025]

Claims

Abgasrückführanlage für einen Motor, wobei die Anlage beinhaltet: einen Abgasrückführdurchlass (17), um einen Teil des Abgases, welches von einer Verbrennungskammer (16) eines Motors (1) in einen Auslassdurchlass (5) ausgestoßen wurde, als rückgeführtes Abgas in einen Ansaugdurchlass (3) strömen und zurück zur Verbrennungskammer (16) strömen zu lassen; ein Abgasrückführventil (18), welches im Abgasrückführdurchlass (17) vorgesehen ist, um eine Strömungsrate von rückgeführtem Abgas im Abgasrückführdurchlass (17) zur regulieren, Betriebszustandsdetektionsvorrichtungen (23, 27, 51–55), welche so konfiguriert sind, dass sie einen Betriebszustand des Motors (1) inklusive eines Aufwärmzustands des Motors (1) detektieren; eine Steuervorrichtung (50), welche konfiguriert ist, das Abgasrückführventil (18) in Abhängigkeit vom detektierten Betriebszustand zu steuern, wobei die Steuervorrichtung (50) so eingerichtet ist, dass sie einen Zielöffnungsgrad des Abgasrückführventils (18) in Abhängigkeit vom detektierten Betriebszustand nach dem Start des Motors (1) berechnet und den berechneten Zielöffnungsgrad in Abhängigkeit von dem detektierten Aufwärmzustand korrigiert, um das Abgasrückführventil (18) auf Grundlage des korrigierten Zielöffnungsgrads zu steuern.
Abgasrückführanlage für einen Motor gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (50) so konfiguriert ist, dass sie den Zielöffnungsgrad in Abhängigkeit von dem Aufwärmzustand während einer Zeitspanne von der Zeit, wenn der detektierte Aufwärmzustand zu einem Betriebsstartzustand wird, welcher den Start des Betriebs des Abgasrückführventils (18) zulässt, bis zu der Zeit, wenn das Aufwärmen des Abgasrückführventils (18) abgeschlossen ist, korrigiert.
Abgasrückführanlage für einen Motor gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (50) so konfiguriert ist, dass sie: einen Korrekturwert des Zielöffnungsgrads auf Grundlage des Aufwärmzustands, welcher bei einem Start eines Startes eines Motors (1) detektiert wurde, berechnet; den berechneten Korrekturwert durch Subtraktion eines vorbestimmten Subtraktionswerts jedes Mal, wenn eine Zeiteinheit nachfolgend verstreicht, aktualisiert; und den berechneten Zielöffnungsgrad um den aktualisierten Korrekturwert korrigiert.
Abgasrückführanlage für einen Motor gemäß Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung (50) so konfiguriert ist, dass sie den Subtraktionswert erhöht, wenn der detektierte Aufwärmzustand einem vorbestimmten Aufwärmzustand nahekommt.
Abgasrückführanlage für einen Motor gemäß Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung (50) so konfiguriert ist, dass sie den Subtraktionswert erhöht, wenn der detektierte Aufwärmzustand in einen Startzustand des Betriebs gelangt, der den Start des Betriebs des Abgasrückführventils (18) zulässt.
Abgasrückführanlage für einen Motor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (50) so konfiguriert ist, dass sie das Aktualisieren des Korrekturwerts in einem Bereich von einer vorbestimmten oberen Grenze bis zu einer vorbestimmten unteren Grenze beschränkt.