DE102016104586A1 - Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Eine AGR-Vorrichtung wird betrieben und eine AGR wird ausgeführt, wenn eine Temperatur eines ersten Kühlwassers, das einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf kühlt, höher ist als eine zulässige AGR-Temperatur, und ein Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine, der durch eine Last und eine Maschinendrehzahl festgelegt ist, in einem AGR-Ausführungsbereich liegt. Der AGR-Ausführungsbereich ist hinsichtlich einer Temperatur des zweiten Kühlwassers (die Temperatur des zweiten Kühlwassers ist geringer als die des ersten Kühlwassers), das die Einlassöffnung kühlt, variabel und der AGR-Ausführungsbereich wird in einem Fall, in dem die Temperatur des zweiten Kühlwassers niedriger ist als eine Grenzwerttemperatur, auf eine Hochlastseite eingegrenzt, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Temperatur des zweiten Kühlwassers höher ist als die Grenzwerttemperatur.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, und betrifft insbesondere eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei Kühlwasser-Kreislaufsystemen, in denen sich die Temperaturen des Kühlwassers unterscheiden sowie eine AGR-Vorrichtung.
  • HINTERGRUND
  • Ein in eine AGR-Vorrichtung eingebauter AGR-Kühler ist in einem Kreislaufsystem für Kühlwasser, das den Zylinderblock und den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine kühlt, vorgesehen, und ist derart konfiguriert, dass er das AGR-Gas durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser und dem AGR-Gas kühlt. Da die Temperatur des Kühlwassers zu der Zeit eines Kaltstarts einer Brennkraftmaschine niedrig ist, ist zu befürchten, dass das AGR-Gas zu stark gekühlt wird, und Kondenswasser in dem AGR-Kühler erzeugt wird. Wenn das Kondenswasser in die Brennkammer der Brennkraftmaschine aufgenommen wird, verursacht das Kondenswasser eine instabile Verbrennung und verschlechtert die Funktionsfähigkeit der Brennkraftmaschine.
  • Die in Patentdokument 1 wie folgt offenbarte Erfindung hemmt die Erzeugung des Kondenswassers in dem AGR-Kühler durch Beschränken der Strömungsrate des in dem AGR-Kühler strömenden Kühlwassers basierend auf dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine.
    • [Patentdokument 1] Japanisches Patent mit der Offenlegungsnr. 2014-141891
    • [Patentdokument 2] Japanisches Patent mit der Offenlegungsnr. 08-265831
  • KURZFASSUNG
  • Der Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung führt eine Untersuchung über die Installation zweier Kühlwasser-Kreislaufsysteme in einer Brennkraftmaschine durch. Der Erfinder führt insbesondere ein Untersuchung über die Installation eines ersten Kühlwasser-Kreislaufsystems durch, das den gesamten Zylinderblock und den Zylinderkopf kühlt, und eines zweiten Kühlwasser-Kreislaufsystems, das die Einlassöffnung und den Zylinderkopf lokal kühlt, und über das Verursachen des Einströmens eines Kühlwasser mit einer niedrigeren Temperatur als die eines in dem ersten Kühlwasser-Kreislaufsystem strömenden Kühlwassers in das zweite Kühlwasser-Kreislaufsystem. Gemäß der Konfiguration wird die gesamte Brennkraftmaschine nicht übermäßig gekühlt, und die Kühlung kann durch eine Beschränkung auf die Einlassöffnung lokal erhöht werden. Daher ist gemäß dieser Konfiguration zu erwarten, dass die Temperatur der Ansaugluft ohne Erhöhung der Reibung verringert wird, das Auftreten einer abnormalen Verbrennung effektiv unterdrückt werden kann, und die Ladeffizienz der Ansaugluft außerdem verbessert werden kann.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Technik (die Technik ist der Öffentlichkeit zum Einreichungszeitpunkt der vorliegenden Patentanmeldung nicht bekannt) besteht jedoch ein zu lösendes Problem. Da eine Abgastemperatur unter einer geringen Last geringer ist, ist auch die Temperatur des AGR-Gases, das in den Einlasskanal zurückgeführt wird, geringer. Ferner erhöht sich aufgrund des unter einer geringen Last verringerten Abgases die Kühleffizienz des AGR-Kühlers, und der Effekt hiervon bewirkt eine weitere Verringerung der Temperatur des AGR-Gases. Das heißt, das AGR-Gas hat unter einer geringen Last eine niedrige Temperatur, und bei der vorstehend beschriebenen untersuchten Technik wird das AGR-Gas in der Einlassöffnung weiter gekühlt. Demzufolge ist es in Abhängigkeit von der Temperatur des in dem zweiten Kühlwasser-Kreislaufsystem strömenden Kühlwassers wahrscheinlich, dass Kondenswasser in der Einlassöffnung erzeugt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das vorgenannte Problem gemacht worden, und sieht eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine vor, die die Erzeugung von Kondenswasser in einer Einlassöffnung aufgrund von übermäßigem Kühlen von AGR-Gas hemmen kann.
  • Eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist für eine Brennkrafmaschine geeignet, die zwei Kühlwasser-Kreislaufsystemen umfasst, in denen das Kühlwasser unterschiedliche Temperaturen hat, sowie eine AGR-Vorrichtung, die Abgas (AGR-Gas) in einen Einlasskanal zurückführt. Die zwei Kühlwasser-Kreislaufsysteme werden durch ein erstes Kühlwasser-Kreislaufsystem gebildet, das einen Zylinderblock und einen Zylinderkopf mit einem ersten Kühlwasser kühlt, und ein zweites Kühlwasser-Kreislaufsystem, das eine in dem Zylinderkopf ausgebildete Einlassöffnung mit einem zweiten Kühlwasser kühlt, dessen Temperatur niedriger ist als die des ersten Kühlwassers. Die AGR-Vorrichtung kann einen AGR-Kühler umfassen, bevorzugt einen AGR-Kühler, der das AGR-Gas mit dem ersten Kühlwasser kühlt.
  • Die Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfasst eine AGR-Steuereinrichtung zum Betrieb der AGR-Vorrichtung und zum Ausführen der AGR, und eine AGR-Verringerungseinrichtung zum Verringern einer AGR-Menge entsprechend einer Temperatur des zweiten Kühlwassers. Genau genommen ist die AGR-Steuereinrichtung derart konfiguriert, dass sie die AGR unter Bedingungen, dass eine Temperatur des ersten Kühlwassers höher ist als eine zulässige AGR-Temperatur, und ein Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine, der durch einen Last und eine Maschinendrehzahl festgelegt ist, in einem AGR-Ausführungsbereich liegt, ausführt. Die AGR-Verringerungseinrichtung ist insbesondere derart konfiguriert, dass sie eine AGR-Menge in einem vorbestimmten Bereich auf einer Niederlastseite in dem AGR-Ausführungsbereich in einem Fall, in dem eine Temperatur des zweiten Kühlwassers niedriger ist als eine Grenzwerttemperatur verringert, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Temperatur des zweiten Kühlwassers höher ist als die Grenzwerttemperatur.
  • Gemäß der wie vorstehend konfigurierten Steuervorrichtung ist die AGR-Menge, selbst wenn die Temperatur des ersten Kühlwassers höher ist als die zulässige AGR-Temperatur, in dem vorbestimmten Bereich auf der Niederlastseite, auf der das AGR-Gas eine niedrige Temperatur hat, in einem Fall, in dem die Temperatur des zweiten Kühlwassers, das die Einlassöffnung kühlt, niedriger ist als die Grenzwerttemperatur, geringer, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Temperatur des zweiten Kühlwassers höhere ist als die Grenzwerttemperatur. Dadurch kann die Kondenswasserbildung aufgrund der weiteren Kühlung des Niedrigtemperatur-AGR-Gases in der Einlassöffnung gehemmt werden. Das Verringern der AGR-Menge umfasst außerdem das Setzen der AGR-Menge auf null. Wenn die AGR-Menge auf null gesetzt wird, wird das Einströmen des Niedrigtemperatur-AGR-Gases in die Einlassöffnung und dessen weitere Kühlung verhindert, wodurch die Kondenswasserbildung in der Einlassöffnung zuverlässig gehemmt werden kann.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die AGR-Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie eine Betriebsgröße der AGR-Vorrichtung unter Verwendung eines ersten Kennfelds und eines zweiten Kennfelds bestimmt, in dem eine Betriebsgröße der AGR-Vorrichtung mit der Last und der Maschinendrehzahl in dem AGR-Ausführungsbereich in Beziehung gesetzt ist. Das zweite Kennfeld ist derart eingestellt, dass die AGR-Menge in dem vorbestimmten Bereich auf der Niederlastseite, auf der das AGR-Gas eine niedrige Temperatur hat, geringer eingestellt ist als bei dem ersten Kennfeld. In diesem Fall kann die AGR-Verringerungseinrichtung bewirken, dass die AGR-Steuereinrichtung die AGR-Vorrichtung basierend auf dem ersten Kennfeld betreibt, wenn die Temperatur des zweiten Kühlwassers höher ist als die Grenzwerttemperatur, und bewirken, dass die AGR-Steuereinrichtung die AGR-Vorrichtung basierend auf dem zweiten Kennfeld betreibt, wenn die Temperatur des zweiten Kühlwassers gleich ist wie oder niedriger als die Grenzwerttemperatur. Gemäß einer solchen Konfiguration wird das Kennfeld zum Einstellen der Betriebsgröße der AGR-Vorrichtung entsprechend der Temperatur des zweiten Kühlwassers geschaltet, und die sowohl für den Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine als auch die Temperatur des zweiten Kühlwassers geeignete Betriebsgröße der AGR-Vorrichtung wird basierend auf dem Kennfeld eingestellt. Der Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine kann ein gegenwärtiger Arbeitspunkt, oder ein zukünftiger Arbeitspunkt (beispielsweise ein Arbeitspunkt eines nachfolgenden Steuerzyklus) sein, der aufgrund eines Beschleunigeröffnungsgrades oder dergleichen vorhergesagt wird.
  • Die Steuervorrichtung kann derart konfiguriert sein, dass sie ferner eine Wassertemperatur-Steuereinrichtung zum Steuern der Temperatur des zweiten Kühlwassers entsprechend einer Last aufweist. Die Wassertemperatur-Steuereinrichtung kann insbesondere derart konfiguriert sein, dass sie die Temperatur des zweiten Kühlwassers auf eine niedrigere Temperatur als die Grenzwerttemperatur steuert, wenn die Last der Brennkraftmaschine höher ist als eine vorbestimmt Grenzwertlast, und die Temperatur des zweiten Kühlwassers auf eine höhere Temperatur als die Grenzwerttemperatur steuert, wenn die Last der Brennkraftmaschine geringer ist als die Grenzwertlast. Das heißt, in diesem Fall wird der Betriebsbereich der Brennkraftmaschine in einen Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur mit einer relativ hohen Last unterteilt, in dem die Temperatur des zweiten Kühlwassers auf eine niedrigere als die Grenzwerttemperatur gesteuert wird, und einen Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur mit einer relativ geringen Last, in dem die Temperatur des zweiten Kühlwassers auf eine höhere als die Grenzwerttemperatur gesteuert wird, wobei die Grenzwertlast als Grenze dient. Die Grenzwertlast kann entweder in dem Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur oder dem Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur eingeschlossen sein. Gemäß einer derartigen Konfiguration wird die Kühlung der Einlassöffnung in dem Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur mit einer relativ hohen Last verstärkt, und die Entstehung einer abnormalen Verbrennung kann effektiv gehemmt werden, während das Kühlen der Einlassöffnung in dem Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur mit einer relativ geringen Last verringert wird, und die Erzeugung des Kondenswassers in der Einlassöffnung gehemmt werden kann.
  • Im vorgenannten Fall kann die Grenzwertlast, die den Betriebsbereich der Brennkraftmaschine in den Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur und den Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur unterteilt, einer oberen Grenzlast des vorbestimmten Bereichs entsprechen (dem Betriebsbereich, in dem die AGR-Menge verringert ist, wenn die Wassertemperatur des zweiten Kühlwassers geringer ist als die Grenzwerttemperatur). Durch eine derartige Konfiguration kann verhindert werden, dass die Temperatur des zweiten Kühlwassers geringer wird als die Grenzwerttemperatur in dem Betriebsbereich, in dem sich leicht Kondenswasser bildet.
  • Wenn die AGR-Vorrichtung den AGR-Kühler umfasst, kann die Steuervorrichtung derart konfiguriert sein, dass sie ferner eine Einrichtung zur Verringerung einer Strömungsrate des ersten Kühlwassers umfasst, das in dem AGR-Kühler strömt, wenn die Temperatur des zweiten Kühlwassers geringer ist als die Grenzwerttemperatur. Durch diese Konfiguration kann die Temperatur des AGR-Gases erhöht werden, während die Temperatur des zweiten Kühlwassers geringer ist als die Grenzwerttemperatur, wodurch die Kondenswasserbildung in der Einlassöffnung aufgrund einer verzögerten Temperaturerhöhung des zweiten Kühlwassers gehemmt werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß der Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung die AGR-Menge in dem vorbestimmten Bereich auf der Niederlastseite in dem AGR-Ausführungsbereich verringert, wenn die Temperatur des zweiten Kühlwassers, das die Einlassöffnung kühlt, geringer ist als die Grenzwerttemperatur, wodurch die Kondenswasserbildung in der Einlassöffnung durch Kühlen des AGR-Gases gehemmt werden kann.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Systemkonfiguration einer Brennkraftmaschine einer Ausführungsform schematisch zeigt;
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Abbildung eines Kennfelds zeigt, das eine LT-Soll-Wassertemperatur mit einer Maschinendrehzahl und einer Last in Beziehung setzt;
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss der LT-Strömungsratensteuerung zeigt;
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Ausführungsbereich der AGR zu einer Zeit einer hohen LT-Wassertemperatur zeigt;
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Ausführungsbereich der AGR zu einer Zeit einer niedrigen LT-Wassertemperatur zeigt;
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss der AGR-Steuerung zeigt;
  • 7 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb eines Systems zu einer Ausführungszeit der AGR-Steuerung zeigt;
  • 8 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb des Systems zu der Ausführungszeit der AGR-Steuerung zeigt;
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss eines modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung zeigt,
  • 10 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb eines Systems zu einer Ausführungsform des modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung zeigt;
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss eines weiteren modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung zeigt; und
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss der AGR-Kühlersteuerung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es ist anzumerken, dass wenn die Ziffern der Zahlen, der Größen, der Mengen, der Bereiche und dergleichen der jeweiligen Elemente in der Ausführungsform wie folgt angezeigt sind, die vorliegende Erfindung nicht auf die genannten Ziffern beschränkt ist, sofern dies nicht anderweitig explizit beschrieben ist, oder sofern die Erfindung nicht durch die Ziffern theoretisch explizit beschrieben ist. Ferner sind Strukturen, Schritte und dergleichen, die in der Ausführungsform wie folgt angezeigt sind, nicht immer als wesentlich für die vorliegende Erfindung anzusehen, sofern dies nicht anderweitig explizit gezeigt ist, oder sofern die Erfindung nicht theoretisch explizit durch diese spezifiziert ist.
  • 1. Systemkonfiguration der Brennkraftmaschine
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Systemkonfiguration einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Eine Brennkraftmaschine (nachstehend vereinfacht als eine Maschine bezeichnet) 2 der vorliegenden Ausführungsform hat eine AGR-Vorrichtung 60, die Abgas in einen Einlasskanal 54 zurückführt. Die AGR-Vorrichtung 60 hat einen AGR-Kanal 62, der den Einlasskanal 54 und den nicht dargestellten Auslasskanal verbindet, einen AGR-Kühler 66 des Typs der Wasserkühlung, der in dem AGR-Kanal 62 vorgesehen ist, und ein AGR-Ventil 64, das dem AGR-Kühler 66 in dem AGR-Kanal 62 nachgelagert (Seite des Einlasskanals 54) vorgesehen ist. Ein Kühlwasser, das die Maschine 2 kühlt, strömt in dem AGR-Kühler 66, und ein Wärmeaustausch findet zwischen dem rückgeführten Abgas (AGR-Gas) und dem Kühlwasser statt.
  • Die Maschine 2 hat zwei Kühlwasser-Kreislaufsysteme 10 und 30, die der Maschine 2 Kühlwasser zuführen. Das Kühlwasser wird sowohl einem Zylinderblock 6 als auch einem Zylinderkopf 4 der Maschine 2 zugeführt. Die zwei Kühlwasser-Kreislaufsysteme 10 und 30 sind jeweils unabhängige geschlossene Schleifen, und die Temperaturen des zirkulierenden Kühlwassers können unterschiedlich eingestellt sein. Nachstehend wird das Kühlwasser-Kreislaufsystem 10, in dem ein Kühlwasser mit relativ geringer Temperatur zirkuliert, als ein LT-Kühlwasser-Kreislaufsystem bezeichnet, und das Kühlwasser-Kreislaufsystem 30, in dem ein Kühlwasser mit relativ hoher Temperatur zirkuliert, wird als ein HT-Kühlwasser-Kreislaufsystem bezeichnet. Ferner wird das Kühlwasser, das in dem LT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 10 zirkuliert, als ein LT-Kühlwasser bezeichnet, und das Kühlwasser, das in dem HT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 30 zirkuliert, wird als ein HT-Kühlwasser bezeichnet. Es ist anzumerken, dass LT als eine Abkürzung für niedrige Temperatur (low temperature), HT als eine Abkürzung für eine hohe Temperatur (high temperature) verwendet wird.
  • Das LT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 10 hat einen Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12, der in dem Zylinderkopf 4 ausgebildet ist, und einen Zylinderblock-LT-Kühlwasserkanal 14, der in dem Zylinderblock 6 ausgebildet ist. Der Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12 ist in der Nähe von Einlassöffnungen 8 vorgesehen. In 1 sind vier Einlassöffnungen 8 entsprechend vier Zylindern beispielhaft abgebildet. Die jeweiligen Einlassöffnungen 8 sind über einen Einlasskrümmer 56 mit dem Einlasskanal 54 verbunden. Der Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12 erstreckt sich in einer Kurbelachsenrichtung der Maschine 2 entlang von Oberflächen der Einlassöffnungen 8 der jeweiligen Zylinder. Der Zylinderblock-LT-Kühlwasserkanal 14 ist derart vorgesehen, dass er ein Teil umgibt, das insbesondere einen Einlassluftstrom in einem oberen Zylinderabschnitt kontaktiert. Die Temperaturen der Einlassöffnung 8 und des Einlassventils sowie eine Wandflächentemperatur des oberen Zylinderabschnitts haben einen starken Einfluss auf das Auftreten des Klopfens. Demzufolge kann durch vorwiegendes Kühlen der Einlassöffnung 8, des Einlassventils sowie der Wandfläche des oberen Zylinderabschnitts durch den Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12 und den Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 14 das Auftreten des Klopfens in einem Hochlastbereich effektiv gehemmt werden. Der Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12 und der Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 14 sind mittels in übereinstimmenden Flächen des Zylinderkopfs 4 und des Zylinderblocks 6 ausgebildeten Öffnungen miteinander verbunden.
  • In dem Zylinderkopf 4 sind ein Kühlwassereinlass und ein Kühlwasserauslass, die mit dem Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12 in Verbindung stehen, ausgebildet. Der Kühlwassereinlass des Zylinderkopfs 4 ist über eine Kühlwassereinlassleitung 16 mit einem Kühlwasserauslass eines LT-Kühlkörpers 20 verbunden, und der Kühlwasserauslass des Zylinderkopfs 4 ist über eine Kühlwasserauslassleitung 18 mit einem Kühlwassereinlass des LT-Kühlkörpers 20 verbunden. Die Kühlwassereinlassleitung 16 und die Kühlwasserauslassleitung 18 sind über eine Bypass-Leitung 22, die den LT-Kühlkörper 20 umgeht, miteinander verbunden. Ein Drei-Wege-Ventil 24 ist an einem Abzweigungsabschnitt vorgesehen, an dem die Bypass-Leitung 22 von der Kühlwasserauslassleitung 18 abzweigt. Eine elektrische Wasserpumpe 26 zum Zirkulieren des LT-Kühlwassers ist einem Verbindungsabschnitt mit der Bypass-Leitung 22 nachgeschaltet in der Kühlwassereinlassleitung 16 vorgesehen. Eine Auslassmenge der elektrischen Wasserpumpte 26 kann durch Regeln einer Ausgangsleistung des Motors beliebig verändert werden. Ein Temperatursensor 28 zum Messen einer Temperatur (einer Kühlwasserauslasstemperatur) des LT-Kühlwassers, das das Innere der Maschine 2 durchläuft, ist dem Drei-Wege-Ventil 24 vorgeschaltet in der Kühlwasserauslassleitung 18 angebracht. Bei der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die Temperatur des LT-Kühlwassers auf die von dem Temperatursensor 28 gemessene Kühlwasserauslasstemperatur.
  • In dem LT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 10 wird die elektrische Wasserpumpe 26 verwendet, wodurch das LT-Kühlwasser ungeachtet des Betriebs der Maschine 2 zirkuliert oder gestoppt werden kann. Ferner kann die Strömungsrate des zirkulierenden LT-Kühlwassers durch eine an die elektrische Wasserpumpe 26 ausgegebene Betriebsdrehzahl bzw. Antriebsanforderung (engl. drive duty) gesteuert werden. Ferner kann eine Temperatur des durch das LT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 10 zirkulierenden LT-Kühlwassers durch einen Betrieb des Drei-Wege-Ventils 24 oder der elektrischen Wasserpumpe 26 positiv geregelt werden. Es ist anzumerken, dass das Drei-Wege-Ventil 24 und die Bypass-Leitung 22 keine wesentlichen Komponenten des LT-Kühlwasser-Kreislaufsystems 10 darstellen, und weggelassen werden können.
  • Das HT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 30 hat einen Zylinderblock-HT-Kühlwasserkanal 34, der in dem Zylinderblock 6 ausgebildet ist, und einen Zylinderkopf-HT-Kühlwasserkanal 35, der in dem Zylinderkopf 4 ausgebildet ist. Während der vorgenannte Zylinderblock-LT-Kühlwasserkanal 14 lokal vorgesehen ist, gestaltet der Zylinderblock-HT-Kühlwasserkanal 34 einen Hauptteil eines Wassermantels, der die Peripherien der Zylinder umgibt. Der Zylinderkopf-HT-Kühlwasserkanal 35 ist in der Nähe der jeweiligen Auslassöffnungen bis in die Nähe der Einlassöffnungen verlaufend vorgesehen. Die Einlassluft, die in die Einlassöffnung 8 strömt, wird durch das den HT-Kühlwasserkanal 35 durchströmende HT-Kühlwasser leicht abgekühlt, und wird anschließend durch den LT-Kühlwasserkanal 12 gekühlt, den das LT-Kühlwasser mit niedrigerer Temperatur durchströmt. Der Zylinderkopf-HT-Kühlwasserkanal 35 und der Zylinderblock-HT-Kühlwasserkanal 34 sind mittels in übereinstimmenden Flächen des Zylinderkopfs 4 und des Zylinderblocks 6 ausgebildete Öffnungen miteinander verbunden.
  • In dem Zylinderblock 6 sind ein Kühlwassereinlass und ein Kühlwasserauslass ausgebildet, die mit dem Zylinderblock-HT-Kühlwasserkanal 34 in Verbindung stehen. Der Kühlwassereinlass des Zylinderblocks 6 ist über eine Kühlwassereinlassleitung 36 mit einem Kühlwasserauslass eines HT-Kühlkörpers 40 verbunden, und ein Kühlwasserauslass des Zylinderblocks 6 ist über eine Kühlwasserauslassleitung 38 mit einem Kühlwassereinlass des HT-Kühlkörpers 40 verbunden. Die Kühlwassereinlassleitung 36 und die Kühlwasserauslassleitung 38 sind über eine Bypass-Leitung 42, die den HT-Kühlkörper 40 umgeht, miteinander verbunden. Ein Thermostat 44 ist in einem Verbindungsabschnitt vorgesehen, in dem die Bypass-Leitung 42 an die Kühlwassereinlassleitung 36 anschließt. Eine mechanische Wasserpumpte 46 zum Zirkulieren des HT-Kühlwassers ist dem Thermostat 44 nachgelagert in der Kühlwassereinlassleitung 36 angeordnet. Die Wasserpumpte 46 ist über einen Riemen an die Kurbelwelle der Maschine 2 gekoppelt. Ein Temperatursensor 48 zum Messen einer Temperatur (einer Kühlwasserauslasstemperatur) des das Innere der Maschine 2 durchlaufenden HT-Kühlwassers ist einem Abzweigungsabschnitt mit der Bypass-Leitung 42 vorgelagert in der Kühlwasserauslassleitung 38 angebracht. Bei der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die Temperatur des HT-Kühlwassers auf die von dem Temperatursensor 48 gemessene Kühlwasserauslasstemperatur.
  • In dem HT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 30 wird die Wasserpumpe 46 durch die Maschine 2 betrieben, wodurch das HT-Kühlwasser während eines Betriebs der Maschine 2 ständig zirkuliert. Die Temperatur des in dem HT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 30 zirkulierenden Kühlwassers wird durch das Thermostatt 44 automatisch geregelt.
  • Ferner ist in dem HT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 30 eine zu der Bypass-Leitung 42 parallel verlaufende AGR-Kühler-Kühlleitung 50 vorgesehen, die die Kühlwassereinlassleitung 36 und die Kühlwasserauslassleitung 38 miteinander verbindet. Die AGR-Kühler-Kühlleitung 50 verläuft durch den AGR-Kühler 66. Ein Wärmeaustausch findet zwischen dem AGR-Gas, das den AGR-Kühler 66 durchströmt, und dem HT-Kühlwasser, das die AGR-Kühler-Kühlleitung 50 durchströmt, statt. An dem Abzweigungsabschnitt, an dem die AGR-Kühler-Kühlleitung 50 von der Kühlwasserauslassleitung 38 abzweigt, ist ein Drei-Wege-Ventil 52 angeordnet. Durch einen Betrieb des Drei-Wege-Ventils 52 wird eine Strömungsrate des den AGR-Kühler 66 durchströmenden HT-Kühlwassers geregelt, und eine Kühlfähigkeit des AGR-Kühleres 66 kann gesteuert werden.
  • Die Maschine 2 wird über eine Steuervorrichtung 100 gesteuert. Die Steuervorrichtung 100 ist eine ECU (elektronische Steuereinheit) mit zumindest einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle, einem ROM, einem RAM und einer CPU. Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle ist zum Verarbeiten von Sensorsignalen verschiedener an der Maschine 2 und einem Fahrzeug angebrachter Sensoren, und zum Ausgeben von Betriebssignalen an durch die Maschine 2 eingeschlossene Aktoren, vorgesehen. Der ROM speichert verschiedene Steuerdaten, einschließlich verschiedener Steuerprogramme und Kennfelder zum Steuern der Maschine 2. Die CPU liest das Steuerprogramm von dem ROM und führt es aus, und erzeugt basierend auf den empfangenen Sensorsignalen Betriebssignale.
  • Der Betrieb des Drei-Wege-Ventils 24 und der elektrischen Wasserpumpe 26 des LT-Kühlwasser-Kreislaufsystems 10 wird durch die Steuervorrichtung 100 durchgeführt. Die Steuervorrichtung 100 betreibt die elektrische Wasserpumpe 26 und steuert die Strömungsrate des LT-Kühlwassers (nachstehend als eine LT-Strömungsrate bezeichnet), oder betreibt das Drei-Wege-Ventil 24 und steuert ein Verhältnis des den LT-Kühlkörper 20 umgehenden LT-Kühlwassers, wodurch sie die Temperatur des den Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12 und den Zylinderblock-LT-Kühlwasserkanal 14 durchströmenden LT-Kühlwassers in geeigneter Weise regelt. Ferner führt die Steuervorrichtung 100 außerdem den Betrieb des AGR-Ventils 64 der AGR-Vorrichtung 60 und des Drei-Wege-Ventils 52 durch.
  • In Bezug auf die wie vorstehend beschrieben konfigurierte Maschine 2 und die Erfindung gemäß der ANSPRÜCHE entspricht das HT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 30 einem ersten Kühlwasser-Kreislaufsystem, und das HT-Kühlwasser entspricht einem ersten Kühlwasser. Ferner entspricht das LT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 10 einem zweiten Kühlwasser-Kreislaufsystem, und das LT-Kühlwasser entspricht einem zweiten Kühlwasser.
  • 2. LT-Strömungsratensteuerung
  • 2-1. LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld
  • Um die jeweiligen wesentlichen Teile des Zylinderkopfs 4 und des Zylinderblocks 6 auf geeignete Temperaturen zu kühlen, stellt die Steuervorrichtung 100 eine LT-Soll-Wassertemperatur ein, die eine Soll-Temperatur des den Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12 und den Zylinderblock-LT-Kühlwasserkanal 14 durchströmenden LT-Kühlwassers ist, und steuert eine LT-Strömungsrate derart, dass die LT-Soll-Wassertemperatur erzielt wird. Der ROM der Steuervorrichtung 100 speichert ein LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld zum Einstellen der LT-Soll-Wassertemperatur. In dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld ist die LT-Soll-Wassertemperatur mit einem Betriebszustand der Maschine 2 in Beziehung gesetzt, der durch die Maschinendrehzahl und die Maschinenlast bestimmt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Ladeeffizienz als ein spezifischer Parameter verwendet, der eine Größe der Maschinenlast ausdrückt.
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Abbildung des LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfelds zeigt. In dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld ist ein Steuerbereich bei einer niedrigen Wassertemperatur und ein Steuerbereich bei einer hohen Wassertemperatur eingestellt. Der Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur ist als ein Betriebsbereich mit einer hohen Last und einer geringen Maschinendrehzahl eingestellt. Bei einem in 2 gezeigten Beispiel ist ein Betriebsbereich, in dem die Maschinenlast gleich ist wie oder höher als eine Grenzwertlast „KL_ref”, und die Maschinendrehzahl gleich ist wie oder geringer als eine Grenzwertdrehzahl „NE_ref” als der Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur eingestellt. Wenn ein Arbeitspunkt der Maschine 2, der durch die Maschinenlast und die Maschinendrehzahl definiert ist, in dem Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur liegt, wird die LT-Soll-Wassertemperatur auf eine vorbestimmte niedrige Temperatur (40°C in diesem Fall) eingestellt. Die LT-Soll-Wassertemperatur in dem Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur ist nicht auf 40°C beschränkt, eine Temperatur von etwa 40°C ist jedoch eine Temperatur, die dazu geeignet ist, das Auftreten eines Klopfens einzuschränken.
  • Der Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur ist auf einen anderen Betriebsbereich eingestellt als der Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist der Betriebsbereich, in dem die Maschinenlast geringer ist als die Grenzlast „KL_ref”, oder die Maschinendrehzahl höher ist als die Grenzwertdrehzahl „NE_ref” als der Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur eingestellt. Wenn der Arbeitspunkt der Maschine 2 innerhalb des Steuerbereichs der hohen Wassertemperatur liegt, wird die LT-Soll-Wassertemperatur auf eine vorbestimmte hohe Temperatur (90°C in diesem Fall) eingestellt. Die LT-Soll-Wassertemperatur in dem Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur ist nicht auf die dargestellten 90°C beschränkt, eine Temperatur von etwa 90°C kann jedoch eine Feuchtigkeitszunahme in der Öffnung und eine Instabilität der Verbrennung aufgrund übermäßigen Kühlens in dem Niederlastbereich und dem Bereich mit hoher Maschinendrehzahl, in dem die Temperatur um die Einlassöffnung 8 tendenziell niedrig ist, verhindern.
  • 2-2. Steuerfluss der LT-Strömungsratensteuerung
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss der LT-Strömungsratensteuerung der Steuervorrichtung 100 zeigt. Die Steuervorrichtung 100 führt eine Routine, die durch den Fluss eines vorbestimmten Steuerzykluses entsprechend einer Anzahl an Taktgebern der ECU ausgedrückt ist, wiederholt aus. In Bezug auf die Erfindung gemäß den ANSPRÜCHEN entspricht eine Konfiguration, bei der die Steuervorrichtung 100 die Routine der LT-Strömungsratensteuerung ausführt, der in dem Anspruch definierten Wassertemperatur-Steuereinrichtung.
  • Zunächst bezieht sich die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S2 auf das vorgenannte LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld, und stellt die für die gegenwärtige Maschinendrehzahl und Maschinenlast geeignete LT-Soll-Wassertemperatur ein.
  • Anschließend berechnet die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S4 anhand der bei Schritt S2 eingestellten LT-Soll-Wassertemperatur eine LT-Anforderungsströmungsrate, die ein Anforderungswert der LT-Strömungsrate ist. Genau genommen bezieht sich die Steuervorrichtung 100 auf ein Kennfeld, das im Vorhinein erstellt und gespeichert wird, und die LT-Soll-Wassertemperatur mit der LT-Anforderungsströmungsrate in Beziehung setzt, berechnet einen Vorsteuerterm der LT-Anforderungsströmung, und berechnet einen Rückkopplungsterm der LT-Anforderungsströmungsrate durch die Rückkopplungssteuerung basierend auf einer Differenz zwischen der LT-Soll-Wassertemperatur und einer von dem Temperatursensor 28 gemessenen gegenwärtigen Temperatur (einer Auslasstemperatur) des LT-Kühlwassers.
  • Anschließend bestimmt die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S6 die Betriebsdrehzahl der elektrischen Wasserpumpte 26 anhand der bei Schritt S4 bestimmten LT-Anforderungsströmungsrate. Abschließend betreibt die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S8 die elektrische Wasserpumpe 26 mit der bei Schritt S6 bestimmten Betriebsdrehzahl, und führt das Einströmen des Wassers in den Zylinderkopf-LT-Kühlwasserkanal 12 und den Zylinderblock-LT-Kühlwasserkanal 14 aus. Dadurch ändert sich die LT-Strömungsrate, und die jeweiligen wesentlichen Teile des Zylinderkopfs 4 und des Zylinderblocks 6 werden auf geeignete Temperaturen gekühlt.
  • Wenn jedoch ein Wert in dem LT-Kühlwasser-Kreislaufsystem 10 vorgesehen ist, der eine LT-Strömungsrate reguliert, kann die LT-Strömungsrate ebenso durch Betätigen eines Öffnungsgrades des Ventils bei den Schritten 6 bi 8 reguliert werden.
  • 3. AGR-Steuerung
  • 3-1. AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld
  • Die Steuervorrichtung 100 steuert einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils 64, das heißt, eine Betriebsgröße der AGR-Vorrichtung 60, um eine für den Betriebszustand der Maschine 2 geeignete AGR-Rate (ein Verhältnis des AGR-Gases in dem Gas, das in die Zylinder eintritt) zu erhalten. In dem ROM der Steuervorrichtung 100 sind zwei AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelder zum Einstellen eines Öffnungsgrades des AGR-Ventils 64 gespeichert. In jedem der AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelder steht der AGR-Ventilöffnungsgrad mit dem Betriebszustand der Maschine 2, der durch die Maschinendrehzahl und die Maschinenlast bestimmt wird, in Zusammenhang.
  • Die zwei AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelder werden in geeigneter Weise entsprechend der LT-Wassertemperatur verwendet. Wenn die LT-Wassertemperatur höher ist als eine vorbestimmte Grenzwerttemperatur, bestimmt die Steuervorrichtung 100 den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 64 entsprechend einem Kennfeld, dessen Abbildung in 4 gezeigt ist. Wenn die LT-Wassertemperatur niedriger ist als die Grenzwerttemperatur, bestimmt die Steuervorrichtung 100 den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 64 entsprechend einem Kennfeld, dessen Abbildung in 5 gezeigt ist. Die Grenzwerttemperatur ist auf eine Temperatur (beispielsweise 60°C) eingestellt, die höher ist als die in dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld eingestellte Temperatur des Steuerbereichs bei niedriger Wassertemperatur, und niedriger als die eingestellte Temperatur des Steuerbereichs bei hoher Wassertemperatur. Nachstehend wird das Kennfeld, dessen Abbildung in 4 gezeigt ist, als ein Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld bezeichnet, und das Kennfeld, dessen Abbildung in 5 gezeigt ist, wird als ein Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld bezeichnet. In Bezug auf die Erfindung gemäß den ANSPRÜCHEN entspricht das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld einem ersten Kennfeld, und das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld entspricht einem zweiten Kennfeld.
  • In 4 und 5 stellen schraffierte Bereiche AGR-Ausführungsbereiche dar, in denen die AGR ausgeführt wird. Das in 4 gezeigte Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld und das in 5 gezeigte Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld unterscheiden sich durch einen Bereich, der als AGR-Ausführungsbereich eingestellt wird. In dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld ist der AGR-Ausführungsbereich auf einen Betriebsbereich eingestellt, in dem einen Last gleich ist wie oder höher als eine vorbestimmte untere Grenzlast „KL_min”. Die vorbestimmte untere Grenzlast „KL_min” ist geringer als die Grenzwertlast „KL_ref”, die den Steuerbereich bei niedriger Temperatur in dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld definiert. Im Zusammenhang damit ist der AGR-Ausführungsbereich bei dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld auf einen Betriebsbereich eingestellt, in dem die Last gleich ist wie oder höher als die Grenzwertlast „KL_ref”. Das heißt, ein Betriebsbereich von der unteren Grenzlast „KL_min” bis zu der Grenzwertlast „KL_ref” ist in dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld nicht als der AGR-Ausführungsbereich eingestellt. Wenn das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld gewählt wird, ist die AGR-Menge in dem Betriebsbereich von der unteren Grenzlast „KL_min” bis zu der Grenzwertlast „KL_ref” auf null eingestellt. Das Einstellen des AGR-Ventilöffnungsgrades in Bezug auf die Maschinendrehzahl und die Maschinenlast in dem Betriebsbereich, in dem die Last gleich ist wie oder höher als die Grenzwertlast „KL_ref”, ist in beiden Kennfeldern gleich. In Bezug auf die Erfindung gemäß den ANSPRÜCHEN entspricht der Betriebsbereich von der unteren Grenzlast „KL_min” bis zu der Grenzwertlast „KL_ref” einem vorbestimmten Bereich, in dem die AGR-Menge verringert ist.
  • In einem Betriebsbereich auf einer Niederlastseite von der Grenzwertlast „KL_ref” fällt die Temperatur des AGR-Gases, das in den Einlasskanal 54 rückgeführt wird, ab. Entsprechend dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld ist der Betriebsbereich auf der Niederlastseite der Grenzwertlast „KL_ref” der Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur, wodurch die LT-Soll-Wassertemperatur als eine höhere Temperatur als die Grenzwerttemperatur eingestellt ist. Die Grenzwerttemperatur ist eine Temperatur, die als ein Hinweis auf die Kondenswasserbildung in der Einlassöffnung dient, wenn die Last verringert ist und die Temperatur des AGR-Gases abfällt. Demzufolge bildet sich, wenn die LT-Wassertemperatur derart gesteuert wird, dass sie sich der LT-Soll-Wassertemperatur annähert, kein Kondenswasser in der Einlassöffnung, selbst wenn die AGR in dem Niederlastbereich ausgeführt wird, in dem die Temperatur des AGR-Gases abfällt. Wenn die AGR jedoch in dem Niederlastbereich ausgeführt wird, während die Wassertemperatur die Grenztemperatur nicht überschreitet, ist zu befürchten, dass sich Kondenswasser in der Einlassöffnung bildet, da die Temperatur des AGR-Gases niedrig ist. Das heißt, es wird in Abhängigkeit davon, ob die LT-Wassertemperatur höher oder niedriger ist als die Grenzwerttemperatur bestimmt, ob das Ausführen der AGR in dem Niederlastbereich angemessen oder unangemessen ist. Das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld ist ein Kennfeld, das ausgewählt wird, wenn die LT-Wassertemperatur höher ist als die Grenzwerttemperatur und das Ausführen der AGR in dem Niederlastbereich zugelassen ist, und das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld ist ein Kennfeld, das ausgewählt wird, wenn die LT-Wassertemperatur niedriger ist als die Grenzwerttemperatur und das Ausführen der AGR in dem Niederlastbereich eingeschränkt ist.
  • 3-2. Steuerfluss der AGR-Steuerung
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss der AGR-Steuerung durch die Steuervorrichtung 100 zeigt. Die zwei vorgenannten AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelder werden zur Bestimmung des Öffnungsgrades des AGR-Ventils 64 in der AGR-Steuerung verwendet. Die Steuervorrichtung 100 führt eine Routine, die durch den Fluss eines vorbestimmten Steuerzykluses entsprechend einer Anzahl an Taktgebern der ECU ausgedrückt ist, wiederholt aus.
  • Die Steuervorrichtung 100 liest zunächst bei Schritt S102 die Betriebsbedingungen der Maschine 2. Die Betriebsbedingungen, die hier gelesen werden, umfassen die Maschinenlast, die Maschinendrehzahl, die HT-Wassertemperatur und die LT-Wassertemperatur.
  • Bei Schritt S104 bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine HT-Wassertemperatur „ethwH” höher ist als eine zulässige AGR-Temperatur „ethwH_egr”, bei der die Ausführung der AGR zulässig ist, oder nicht. Die zulässige AGR-Temperatur „ethwH_egr” ist eine Temperatur (beispielsweise 60°C), bei der eine Warmlaufphase der Maschine 2 als abgeschlossen gilt. Wenn die HT-Wassertemperatur „ethwH” die zulässige AGR-Temperatur „ethwH_egr” nicht erreicht, hält die Steuervorrichtung 100 das AGR-Ventil 64 geschlossen. Das heißt, die Steuervorrichtung 100 führt die AGR nicht aus, bis die Warmlaufphase der Maschine 2 abgeschlossen ist.
  • Wenn die HT-Wassertemperatur „ethwH” die zulässige AGR-Temperatur „ethwH_egr” überschreitet, führt die Steuervorrichtung 100 anschließend die Bestimmung bei Schritt S106 durch. Bei Schritt S106 bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob die LT-Wassertemperatur „ethwL” gleich ist wie oder niedriger als die vorgenannte Grenzwerttemperatur „ethwL_egr”, oder nicht.
  • Wenn die LT-Wassertemperatur „ethwL” niedriger ist als die Grenzwerttemperatur „ethwL_egr”, führt die Steuervorrichtung 100 einen Prozess bei Schritt S108 durch. Bei Schritt S108 wird ein Öffnungsgrad „egr_req” des AGR-Ventils 64 unter Verwendung des Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds bestimmt. Genau genommen werden eine Maschinendrehzahl „NE” und eine Maschinenlast „KL” in das Niedtemperatur-AGR-Ventilbffnungsgrad-Kennfeld eingegeben, und ein Kennfeldwert „FL (NE, KL)”, der durch diese Eingabewerte bestimmt wird, wird als der AGR-Ventilöffnungsgrad „egr_req” gelesen.
  • Wenn die LT-Wassertemperatur „ethwL” gleich ist wie oder höher als die Grenzwerttemperatur „ethwL_egr”, führt die Steuervorrichtung 100 einen Prozess bei Schritt S110 durch. Bei Schritt S110 wird ein Öffnungsgrad „egr_req” des AGR-Ventils 64 unter Verwendung des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds bestimmt. Genau genommen werden eine Maschinendrehzahl „NE” und eine Maschinenlast „KL” in das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld eingegeben, und ein Kennfeldwert „FH (NE, KL)”, der durch diese Eingabewerte bestimmt wird, wird als der AGR-Ventilöffnungsgrad „egr_req” gelesen.
  • Wenn der AGR-Ventilöffnungsgrad „egr_req” bei Schritt S108 oder S110 bestimmt wurde, betätigt die Steuervorrichtung 100 das AGR-Ventil 64 bei Schritt S112 entsprechend dem bestimmten AGR-Ventilöffnungsgrad „egr_req”. Dadurch kann das AGR-Ventil 64 auf einen Öffnungsgrad betätigt werden, der nicht nur für die Maschinenlast und die Maschinendrehzahl geeignet ist, sondern auch die Temperatur des LT-Kühlwassers, das die Einlassöffnung 8 kühlt.
  • In Bezug auf die Erfindung gemäß den ANSPRÜCHEN entspricht die Konfiguration, bei der die Steuervorrichtung 100 die vorgenannte AGR-Steuerung ausführt der in den Ansprüchen definierten AGR-Steuereinrichtung. Ferner entspricht die Konfiguration, bei der die Steuervorrichtung 100 die Bestimmung basierend auf der LT-Wassertemperatur bei Schritt S106 durchführt, und den Prozess bei Schritt S108 oder S110 auswählt, der in den Ansprüchen definierten AGR-Verringerungseinrichtung.
  • 3-3. Betrieb des Systems zur Ausführungszeit der AGR-Steuerung
  • 7 und 8 sind Zeitdiagramme, die den Betrieb des Systems zu einer Zeit zeigen, zu der die vorgenannte AGR-Steuerung ausgeführt wird. Ein Diagramm in einer ersten Stufe in jeder der Figuren zeigt die HT-Wassertemperatur. Ein Diagramm in einer zweiten Stufe zeigt die LT-Wassertemperatur (durchgezogene Linie) und die LT-Soll-Wassertemperatur (durchbrochene Linie). Ein Diagramm in einer dritten Stufe zeigt die Maschinenlast. Ein Diagramm in einer vierten Stufe zeigt die Maschinendrehzahl. Ein Diagramm in einer fünften Stufe zeigt den AGR-Ventilöffnungsgrad (genau genommen einen Soll-Öffnungsgrad, der an das AGR-Ventil 64 ausgegeben wird). Nachstehend werden die Inhalte der AGR-Steuerung und deren Betriebseffekt speziell mit Bezugnahme auf 3 beschrieben, die das Verhältnis zwischen dem Betriebsbereich der Maschine 2 und der LT-Soll-Wassertemperatur zeigt, und auf die 4 und 5, die jeweils das Verhältnis zwischen dem Betriebsbereich der Maschine 2 und dem AGR-Ausführungsbereich in Kombination zeigen.
  • Das Zeitdiagramm in 7 zeigt den Betrieb des Systems in einem Fall, in dem die Maschine 2 nach einem Kaltstart der Maschine 2 aus einem Leerlaufzustand beschleunigt, und nach einer gewissen Zeitspanne eines stabilen Betriebs auf den Leerlaufzustand verlangsamt. Nach dem Kaltstart schreitet die Warmlaufphase der Maschine 2 fort, wodurch sich die HT-Wassertemperatur allmählich erhöht, und zu einem Zeitpunkt t1 überschreitet die HT-Wassertemperatur die zulässige AGR-Temperatur „ethwH_egr”. Dadurch, dass die HT-Wassertemperatur die zulässige AGR-Temperatur überschreitet, wird die AGR sofort ausgeführt, und das AGR-Ventil 64 wird auf den Soll-Öffnungsgrad angepasst, wenn die LT-Wassertemperatur nicht berücksichtigt wird. Bei dem Zeitdiagramm in der fünften Stufe ist der AGR-Ventilöffnungsgrad in einem Fall, in dem die LT-Wassertemperatur nicht berücksichtigt wird, durch eine durchbrochene Linie dargestellt.
  • Bei der AGR-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch unter Berücksichtigung der LT-Wassertemperatur bestimmt, ob das Ausführen der AGR angemessen oder unangemessen ist. Die LT-Wassertemperatur erhöht sich auf die LT-Soll-Wassertemperatur, die basierend auf dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld (siehe 3) bestimmt wird, zu dem Zeitpunkt t1 ist die LT-Wassertemperatur jedoch niedriger als die Grenzwerttemperatur „ethwL_egr”, und die LT-Wassertemperatur überschreitet die Grenzwerttemperatur nach einem Zeitpunkt t2. Dementsprechend wird in einer Zeitspanne ab dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld (siehe 5) zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads verwendet. Da der Arbeitspunkt der Maschine 2 in dieser Zeitspanne in einem Bereich A des Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds liegt, wird die AGR nicht ausgeführt, und das AGR-Ventil 64 wird im Schließzustand gehalten. Dadurch wird verhindert, dass das AGR-Gas mit einer niedrigen Temperatur in die Niedrigtemperatur-Einlassöffnung 8 einströmt und weiter gekühlt wird.
  • Nach dem Zeitpunkt t2 überschreitet die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur, wodurch das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld (siehe 4) zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads verwendet wird. Da der Arbeitspunkt der Maschine 2 in einer Zeitspanne bis die Maschinenlast die Grenzwertlast „KL_ref” überschreitet in einem Bereich B des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds liegt, wird die AGR ausgeführt, und das AGR-Ventil 64 wird auf den für die Maschinenlast und die Maschinendrehzahl geeignete Soll-Öffnungsgrad eingestellt.
  • Nach einer gewissen Zeit, wenn die Maschinenlast die Grenzwertlast „KL_ref” zu einem Zeitpunkt t3 überschreitet, wird die anhand des LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfelds bestimmte LT-Soll-Wassertemperatur von einer hohen Temperatur auf eine niedrige Temperatur umgeschaltet. Durch Umschalten der LT-Soll-Wassertemperatur fällt die LT-Wassertemperatur schnell ab. Da es jedoch eine Ansprechverzögerung bei einer Veränderung der LT-Wassertemperatur hinsichtlich einer Veränderung der LT-Soll-Wassertemperatur gibt, verringert sich die LT-Wassertemperatur zu einem Zeitpunkt t4 unterhalb die Grenzwerttemperatur, wenn eine kurze Zeitspanne nach dem Umschalten der LT-Soll-Wassertemperatur verstrichen ist. Der Arbeitspunkt der Maschine 2 ab dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4 liegt in einem Bereich C des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds.
  • Wenn die Maschinenlast eine hohe Last ist, die die Grenzwertlast überschreitet, wird die LT-Wassertemperatur auf unter die Grenzwertlast verringert, wodurch das Auftreten einer abnormalen Verbrennung wie ein Klopfen in dem Bereich der hohen Last und geringen Maschinendrehzahl gehemmt wird. Wenn sich die Maschine 2 in diesem Zustand verzögert, ist die Maschinenlast verringert und die Maschinenlast fällt zu einem Zeitpunkt t5 unterhalb die Grenzwertlast. Der Arbeitspunkt der Maschine 2 ab dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5 liegt in einem Bereich D des Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds.
  • Wenn die Maschinenlast zu dem Zeitpunkt t5 unter die Grenzwertlast abfällt, wird die LT-Soll-Wassertemperatur, die basierend auf dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld bestimmt wird, von einer niedrigen Temperatur auf eine hohe Temperatur umgeschaltet. Da es jedoch eine Ansprechverzögerung bei der Veränderung der LT-Wassertemperatur hinsichtlich der Veränderung der LT-Soll-Wassertemperatur gibt, wird für eine Zeitspanne nachdem die Maschinenlast unter die Grenzwertlast abfällt ein Zustand fortgeführt, in dem die Maschinenlast niedriger ist als die Grenzwertlast, und die LT-Wassertemperatur niedriger ist als die Grenzwerttemperatur. Wenn der AGR-Ventilöffnungsgrad anhand der Maschinenlast und der Maschinendrehzahl ohne Berücksichtigung der LT-Wassertemperatur in dieser Zeitspanne bestimmt wird, wird das AGR-Ventil 64 auf den Soll-Öffnungsgrad eingestellt, und das Ausführen der AGR wird fortgeführt, wie durch die durchbrochene Linie in dem Diagramm in der fünften Stufe gezeigt ist.
  • Bei der AGR-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch in einer Zeitspanne bis zu einem Zeitpunkt t6, wenn die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur überschreitet, das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld kontinuierlich zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads verwendet. Da der Arbeitspunkt der Maschine 2 in dieser Zeitspanne in dem Bereich A des Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds liegt, wird die AGR nicht ausgeführt, und das AGR-Ventil 64 ist geschlossen. Dadurch wird verhindert, dass das Niedrigtemperatur-AGR-Gas in die Niedrigtemperatur-Einlassöffnung 8 einströmt und weiter gekühlt wird, und die Kondenswasserbildung in der Einlassöffnung 8 wird gehemmt.
  • Wenn die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur zu dem Zeitpunkt t6 überschreitet, wird das zur Bestimmung es AGR-Ventilöffnungsgrads verwendete Kennfeld von dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld auf das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld umgeschaltet. Da der Arbeitspunkt der Maschine 2 zu dem Zeitpunkt t6 und im Anschluss daran in dem Bereich B des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds liegt, wird die AGR ausgeführt, und das AGR-Ventil 64 wird auf den für die Maschinenlast und die Maschinendrehzahl geeigneten Soll-Öffnungsgrad eingestellt.
  • Das Zeitdiagramm in 8 zeigt den Betrieb des Systems in einem Fall, in dem die Maschinenlast zunächst in einem Zustand, in dem eine Warmlaufphase der Maschine 2 abgeschlossen ist, konstant ist und die Maschinendrehzahl sich erhöht, die Maschinendrehzahl anschließend konstant ist und die Maschinenlast sich erhöht, und die Maschinenlast konstant ist und die Maschinendrehzahl sich verringert.
  • Der Arbeitspunkt der Maschine 2 liegt bis zu einem Zeitpunkt t11, wenn die Maschinendrehzahl eine Grenzwertdrehzahl „NE_ref” überschreitet, in einem Bereich B des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds. Der Arbeitspunkt der Maschine 2 liegt ab dem Zeitpunkt t11 bis zu einem Zeitpunkt t12, wenn die Maschinenlast die Grenzwertlast „KL_ref” überschreitet, in einem Bereich F des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds. Der Arbeitspunkt der Maschine 2 liegt ab dem Zeitpunkt t12 bis zu einem Zeitpunkt t13, wenn die Maschinendrehzahl unter die Grenzwertdrehzahl „NE_ref” abfällt, in einem Bereich H des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds.
  • Der Arbeitspunkt der Maschine 2 liegt in einer Zeitspanne bis zu dem Zeitpunkt t13 in dem Steuerbereich bei hoher Wassertemperatur des LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfelds. Wenn die Maschinendrehzahl jedoch unter die Grenzwertdrehzahl abfällt, liegt der Arbeitspunkt der Maschine 2 in dem Steuerbereich bei niedriger Wassertemperatur des LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfelds. Dadurch wird die LT-Soll-Wassertemperatur, die basierend auf dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld bestimmt wird, von einer hohen Temperatur auf eine niedrige Temperatur umgeschaltet. Durch Umschalten der LT-Soll-Wassertemperatur fällt die LT-Wassertemperatur schnell ab. Da es jedoch eine Ansprechverzögerung bei der Veränderung der LT-Wassertemperatur hinsichtlich der Veränderung der LT-Soll-Wassertemperatur gibt, fällt die LT-Wassertemperatur zu einem Zeitpunkt t14, wenn eine kurze Zeitspanne nach dem Umschalten der LT-Soll-Wassertemperatur verstrichen ist, unter die Grenzwerttemperatur ab. Der Arbeitspunkt der Maschine 2 liegt ab dem Zeitpunkt t13 bis zu dem Zeitpunkt t14 in dem Bereich C des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds. Der Arbeitspunkt der Maschine 2 zu dem Zeitpunkt t14 und im Anschluss daran, liegt in dem Bereich B des Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds. Wenn der Arbeitspunkt der Maschine 2 in dem Bereich der hohen Last und niedrigen Drehzahl liegt, wird die LT-Wassertemperatur unter die Grenzwerttemperatur verringert, wodurch das Auftreten einer abnormalen Verbrennung, wie ein Klopfen, gehemmt wird.
  • 4. Modifiziertes Beispiel der AGR-Steuerung
  • 4-1. Steuerfluss eines modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung
  • Der Betriebseffekt, der durch die vorgenannte AGR-Steuerung erzielt wird, kann ebenso durch ein modifiziertes Beispiel erzielt werden, das im Folgenden beschrieben wird, wenn das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld (siehe 4) und das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld (siehe 5) unter Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads (...umgeschaltet werden?).
  • Wie in dem vorgenannten Zeitdiagramm in 7 gezeigt ist, tritt zu einem Zeitpunkt eines Kaltstarts und einer Verzögerungszeit von einer hohen Last zu einer niedrigen Last eine Situation auf, in der die AGR nicht ausgeführt werden sollte. Dabei ist das Problem zu der Zeit eines Kaltstarts im Grunde ein Problem, das bei jeder Fahrt auftreten kann, aber das Problem zu der Zeit der Verzögerung ist ein Problem, das unbestimmt oft bei jeder Verzögerung während einer Fahrt auftreten kann. Bei dem modifizierten Beispiel der AGR-Steuerung, das wie folgt beschrieben wird, liegt der Fokus insbesondere auf dem übermäßigen Kühlen des AGR-Gases, das zu der Verzögerungszeit von einer hohen Last zu einer niedrigen Last auftreten kann.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss des modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung zeigt. Wenn die Steuervorrichtung 100 das modifizierte Beispiel der AGR-Steuerung ausführt, führt die Steuervorrichtung 100 wiederholt eine Routine aus, die durch den Fluss eines vorbestimmten Steuerzykluses entsprechend einer Anzahl an Taktgebern der ECU ausgedrückt ist. Die Routine des modifizierten Beispiels wird unter der Voraussetzung ausgeführt, dass die HT-Wassertemperatur höher ist als die zulässige AGR-Temperatur, das heißt, dass eine Warmlaufphase der Maschine 2 abgeschlossen ist.
  • Zunächst liest die Steuervorrichtung 100 bei Schritt 202 die Betriebsbedingungen der Maschine 2. Die Betriebsbedingungen, die hier gelesen werden, umfassen den Beschleunigeröffnungsgrad und die Maschinendrehzahl.
  • Bei Schritt S204 bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob eine AGR-Beschränkungsmarke auf „aus” gestellt ist. Die AGR-Beschränkungsmarke ist eine Marke, die auf „an” gestellt wird, wenn eine Beschränkung der AGR durchgeführt wird, und auf „aus” gestellt ist, wenn die Beschränkung aufgehoben ist.
  • Wenn die AGR-Beschränkungsmarke bei Schritt S206 auf „aus” gestellt ist, bestimmt die Steuervorrichtung 100 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Verzögerungsanforderung an die Maschine 2 durch einen Fahrer aufgrund einer Änderungsgröße und einer Änderungsgeschwindigkeit eines Beschleunigeröffnungsgrads (oder eines Drosselventilöffnungsgrads). Wenn keine Verzögerungsanforderung vorliegt, werden die folgenden Prozesse übersprungen und das Ausführen der AGR fortgesetzt.
  • Wenn die Verzögerungsanforderung vorliegt, berechnet die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S208 eine Maschinenlast nach einer vorbestimmten Zeitspanne (beispielsweise eine Maschinenlast im nächsten Steuerzyklus, nachstehend als eine „vorhergesagte Maschinenlast” bezeichnet) „KL_f” auf der Basis des Beschleunigeröffnungsgrads.
  • Anschließend bestimmt die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S210, ob die vorhergesagte Maschinenlast „KL_f” geringer ist als die Grenzwertlast „KL_ref”. Wenn die vorhergesagte Maschinenlast nicht geringer ist als die Grenzwertlast wird die AGR entweder entsprechend dem Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld oder dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld ausgeführt. Daher werden die Prozesse der folgenden Schritte übersprungen, wenn bei Schritt S210 eine negative Bestimmung gemacht wird, und das Ausführen der AGR wird fortgesetzt.
  • Wenn die vorhergesagte Maschinenlast geringer ist als die Grenzwertlast, bestimmt die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S212, ob die AGR nach der Verzögerung begonnen werden soll. Die Bestimmung wird gemacht, indem bestätigt wird, ob der Arbeitspunkt, der durch die vorhergesagte Maschinenlast und die Maschinendrehzahl festgelegt ist, in dem AGR-Ausführungsbereich liegt, der durch das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld definiert wird. Wenn die AGR nach der Verzögerung nicht begonnen wird, werden die folgenden Prozesse übersprungen, und das Ausführen der AGR ist beschränkt.
  • Wenn die AGR nach der Verzögerung begonnen wird, wählt die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S214 das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld als das Kennfeld zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads. Bei dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld wird die AGR in dem Betriebsbereich auf der Niederlastseite der Grenzwertlast nicht ausgeführt, und das AGR-Ventil 64 wird daher durch Auswählen des Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds geschlossen. Zu der gleichen Zeit wird die AGR-Beschränkungsmarke auf „an” gestellt.
  • Anschließend liest die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S216 die LT-Wassertemperatur „ethwL”. Bei Schritt S218 bestimmt die Steuervorrichtung 100, ob die LT-Wassertemperatur „ethwL” höher ist als die Grenzwerttemperatur „ethwL_egr”. Durch die Verzögerung wird die Maschinenlast geringer als die Grenzwertlast, wodurch die LT-Soll-Wassertemperatur, die basierend auf dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld bestimmt wird, von einer niedrigen Temperatur auf eine hohe Temperatur umgeschaltet wird. Da es jedoch eine Ansprechverzögerung bei der Veränderung der LT-Wassertemperatur hinsichtlich der Veränderung der LT-Soll-Wassertemperatur gibt, wird eine gewisse Zeit benötigt, bis die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur überschreitet. In dieser Zeitspanne wird ein Bestimmungsergebnis bei Schritt S218 negativ, und das Ausführen der AGR bleibt weiterhin beschränkt. Ferner werden die Prozesse von Schritt S206 bis Schritt S214 übersprungen, während die AGR-Beschränkungsmarke auf „an” gestellt ist.
  • Wenn die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur nach einer gewissen Zeit überschreitet, wählt die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S220 das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld als das Kennfeld zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads. Bei dem Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld wird die AGR auch in dem Betriebsbereich auf der Niederlastseite der Grenzwertlast ausgeführt, wodurch das AGR-Ventil 64 durch Auswählen des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds geöffnet wird. Zur gleichen Zeit wird die AGR-Beschränkungsmarke auf „aus” gestellt.
  • 4-2. Betrieb des Systems zur Ausführungszeit des modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung
  • 10 ist ein Zeitdiagramm, das einen Betrieb des Systems zu einer Ausführungszeit des vorstehend beschriebenen modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung zeigt. Ein Diagramm in einer ersten Stufe in 10 zeigt den Beschleunigeröffnungsgrad. Ein Diagramm in einer zweiten Stufe zeigt die vorhergesagte Maschinenlast. Ein Diagramm in einer dritten Stufe zeigt die LT-Wassertemperatur (durchgezogene Linie) und die LT-Soll-Wassertemperatur (durchbrochene Linie), und ein Diagramm in einer vierten Stufe zeigt den AGR-Ventilöffnungsgrad (genau genommen den Soll-Öffnungsgrad auf den das AGR-Ventil 64 eingestellt werden soll). Nachstehend werden die Inhalte des modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung und ein Betriebseffekt hiervon detailliert beschrieben.
  • Das Zeitdiagramm in 10 zeigt den Betrieb des Systems in einem Fall, in dem ein Beschleuniger von einem Betätigungszustand unter einer hohen Last schnell geschlossen wird. Der Beschleuniger wird schnell geschlossen, wodurch sich die durch den Beschleunigeröffnungsgrad berechnete vorhergesagte Maschinenlast ebenso schnell von einer hohen Last auf eine niedrige Last verringert, und die vorhergesagte Maschinenlast zu einem Zeitpunkt t22 unter die Grenzwertlast „KL_ref” fällt.
  • Wenn die vorhergesagte Grenzwertlast zu dem Zeitpunkt t22 unter die Grenzwertlast fällt, wird die basierend auf dem LT-Soll-Wassertemperatur-Kennfeld bestimmte LT-Soll-Wassertemperatur von einer niedrigen Temperatur auf eine hohe Temperatur umgeschaltet. Da es jedoch eine Ansprechverzögerung bei der Veränderung der LT-Wassertemperatur hinsichtlich der Veränderung der LT-Soll-Wassertemperatur gibt, wird für eine bestimmte Zeitspanne nachdem die vorhergesagte Maschinenlast unterhalb die Grenzwertlast fällt ein Zustand fortgeführt, in dem die vorhergesagte Maschinenlast niedriger ist als die Grenzwertlast und die LT-Wassertemperatur niedriger ist als die Grenzwerttemperatur „ethwL_egr”. Wenn der AGR-Ventilöffnungsgrad basierend auf der Maschinenlast und der Maschinendrehzahl ohne Berücksichtigung der LT-Wassertemperatur in dieser Zeitspanne bestimmt wird, wird das AGR-Ventil 64 auf den Soll-Öffnungsgrad eingestellt und das Ausführen der AGR wird fortgesetzt, wie durch die durchbrochene Linie in dem Diagramm in der vierten Stufe gezeigt ist.
  • Jedoch wird bei dem vorgenannten modifizierten Beispiel der AGR-Steuerung in einer Zeitspanne bis zu einem Zeitpunkt t23, wenn die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur überschreitet, das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld kontinuierlich zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads verwendet. Demzufolge wird die AGR nicht ausgeführt und das AGR-Ventil 64 ist geschlossen. Dadurch wird verhindert, dass das Niedrigtemperatur-AGR-Gas in die Niedrigtemperatur-Einlassöffnung 8 einströmt und weiter gekühlt wird.
  • Wenn die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur zu dem Zeitpunkt t23 überschreitet, wird das zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrad verwendete Kennfeld von dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld auf das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld umgeschaltet. Dadurch wird die AGR ausgeführt, und das AGR-Ventil 64 auf den für die vorhergesagte Maschinenlast und die Maschinendrehzahl geeigneten Soll-Öffnungsgrad eingestellt.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem modifizierten Beispiel der AGR-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform durch die gleiche Gestaltung der AGR-Steuerung der vorliegenden Ausführungsform, bei der das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld und das Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld durch Umschalten verwendet wird, das AGR-Ventil 64 auf den Öffnungsgrad betätigt werden, der nicht nur für die Maschinenlast und die Maschinendrehzahl geeignet ist, sondern auch die Temperatur des LT-Kühlwassers, mit dem die Einlassöffnung 8 gekühlt wird. In Bezug auf die Erfindung gemäß den ANSPRÜCHEN entspricht einer Konfiguration, in der die Steuervorrichtung 100 das vorstehend beschriebene modifizierte Beispiel der AGR-Steuerung ausführt einer in den Ansprüchen definierten AGR-Steuereinrichtung. Ferner entspricht die Konfiguration, in der die Steuervorrichtung 100 die Prozesse und Bestimmungen von Schritt S214 bis S218 durchführt der in den Ansprüchen definierten AGR-Verringerungseinrichtung.
  • 4-3. Steuerfluss des zweiten modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung
  • Das vorgenannte modifizierte Beispiel kann durch weiteres Modifizieren wie folgt realisiert werden. Das weitere modifizierte Beispiel (ein zweites modifiziertes Beispiel) hat ein Merkmal des Durchführens des Umschaltens der Kennfelder, die zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads verwendet werden (umschalten von dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld auf das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld), durch einen Timer.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss des zweiten modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung zeigt. Bei der in 11 gezeigten Steuerung sind den Prozessen des gleichen Inhalts wie der Steuerfluss des in 9 gezeigten modifizierten Beispiels gleiche Schrittzahlen zugewiesen. Nachstehend werden die charakteristischen Prozesse des zweiten modifizierten Beispiels beschrieben.
  • Gemäß dem in 11 gezeigten Steuerfluss führt die Steuervorrichtung 100 einen Prozess bei Schritt S216A nach dem Prozess bei Schritt S214 durch. Bei Schritt S216A setzt die Zeitzählung des Timers der Steuervorrichtung 100 ein. Bei Schritt S214 wird das AGR-Ventil 64 durch Auswählen des Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds geschlossen. Demzufolge ist die bei Schritt S216A gestartete Zeitzählung die Zählung einer verstrichenen Zeit nach Beschränkung des Ausführens der AGR. Die AGR-Beschränkungsmarke wird bei Schritt S214 auf „an” gestellt, wodurch die Prozesse von Schritt S206 bis S216A übersprungen werden bis die AGR-Beschränkungsmarke zum nächsten Zeitpunkt und den folgenden Zeitpunkten wieder auf „aus” gestellt wird.
  • Anschließend bestimmt die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S218A, ob ein Zählwert „Zeit” des Timers größer wird als eine Grenzwertzeit „Zeit_ref”. Die Grenzwertzeit wird basierend auf einem empirischen Wert einer benötigen Zeit bis die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur nach dem Umschalten der LT-Soll-Wassertemperatur von einer niedrigen Temperatur auf eine hohe Temperatur überschreitet, eingestellt. Das heißt, bei dem zweiten modifizierten Beispiel wird nicht bestätigt, ob die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur tatsächlich überschreitet, sondern es wird basierend auf dem Zählwert des Timers geschätzt, dass die LT-Wassertemperatur die Grenzwerttemperatur überschreitet.
  • Wenn der Zählwert des Timers größer wird als die Grenzwertzeit, wählt die Steuervorrichtung 100 das Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld als das Kennfeld zur Bestimmung des AGR-Ventilöffnungsgrads, und stellt die AGR-Beschränkungsmarke bei Schritt S220 auf „an”. Durch Ausführen des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds wird das AGR-Ventil 64 geöffnet und die AGR wird ausgeführt.
  • 5. Weitere Ausführungsform der AGR-Steuerung
  • Bei der vorgenannten AGR-Steuerung oder deren modifizierten Beispielen wird das AGR-Ventil 64 geschlossen, damit keine AGR ausgeführt wird, wenn die LT-Wassertemperatur niedriger ist als die Grenzwerttemperatur, und die Maschinenlast geringer ist als die Grenzwertlast. Das AGR-Ventil 64 wird geschlossen und die AGR-Menge auf null gesetzt, wodurch die Kondenswasserbildung zuverlässig gehemmt werden kann.
  • Die Auswahl der AGR-Steuerung umfasst jedoch das Verringern der AGR-Menge in einem derartigen Ausmaß, dass die Kondenswasserbildungsmenge einen zulässigen Bereich nicht überschreitet, das heißt, das Einschränken der AGR anstatt die AGR nicht auszuführen. Insbesondere wird in dem Fall, in dem die LT-Wassertemperatur geringer ist als die Grenzwerttemperatur, die AGR-Menge durch Verringern des Öffnungsgrads des AGR-Ventils 64 in dem Betriebsbereich, in dem die Maschinenlast geringer ist als die Grenzwertlast verringert, im Vergleich zu dem Fall, in dem die LT-Wassertemperatur höher ist als die Grenzwerttemperatur, wodurch die Kondenswasserbildung auf den zulässigen Bereich eingeschränkt werden kann.
  • Genauer genommen ist der AGR-Ventilöffnungsgrad in dem Betriebsbereich von einer unteren Grenzlast zu der Grenzwertlast in dem Niedrigtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfeld auf einen niedrigeren Wert eingestellt als in einer Einstellung des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds, wodurch die AGR-Menge weiter verringert werden kann als die AGR-Menge zu der Zeit des Auswählens des Hochtemperatur-AGR-Ventilöffnungsgrad-Kennfelds. In Bezug auf die Erfindung gemäß den ANSPRÜCHEN ist das Schließen des AGR-Ventils 64 und das Setzen der AGR-Menge auf null eine Weise, um die AGR-Menge zu verringern und die Kondenswasserbildung in der Einlassöffnung 8 zu hemmen.
  • 6. AGR-Kühlersteuerung
  • Wenn die AGR eingeschränkt wird anstatt nicht ausgeführt zu werden, wird die AGR-Kühlersteuerung, die im Folgenden detaillierter beschrieben wird, und die Steuerung der Strömungsrate des in dem AGR-Kühler 66 strömenden HT-Kühlwassers bevorzugt in Kombination durchgeführt. 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerfluss der AGR-Kühlersteuerung zeigt. Wenn die Steuervorrichtung 100 die AGR-Kühlersteuerung ausführt, führt die Steuervorrichtung 100 eine Routine, die durch den Fluss eines vorbestimmten Steuerzykluses entsprechend einer Anzahl an Taktgebern der ECU ausgedrückt ist, wiederholt aus. Es ist jedoch eine der Wahlmöglichkeiten, und ist keine wesentliche Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform, dass die Steuervorrichtung 100 die AGR-Kühlersteuerung ausführt.
  • Bei dem in 12 gezeigten Steuerfluss der AGR-Kühlersteuerung werden größtenteils ähnliche Prozesse wie in dem Steuerfluss des zweiten modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung durchgeführt. Bei dem in 12 gezeigten Steuerfluss sind Prozesse gleichen Inhalts wie in dem Steuerfluss des in 11 gezeigten zweiten modifizierten Beispiels der AGR-Steuerung mit den gleichen Schrittzahlen versehen. Nachstehend werden charakteristische Prozesse der AGR-Kühlersteuerung beschrieben.
  • Gemäß dem in 12 gezeigten Steuerfluss wird, wenn das Bestimmungsergebnis bei Schritt S212 positiv ist, das heißt, wenn die AGR nach der Verzögerung begonnen wird, ein Prozess bei Schritt S214A durchgeführt. Bei Schritt S214A betätigt die Steuervorrichtung 100 das Drei-Wege-Ventil 52, um die Strömungsrate des HT-Kühlwassers, das in dem AGR-Kühler 66 strömt, zu verringern. Da zwischen dem AGR-Gas und dem HT-Kühlwasser in dem AGR-Kühler 66 ein Wärmeaustausch stattfindet, verringert sich, wenn sich die Strörnungsrate des durch den AGR-Kühler 66 strömenden Kühlwassers verringert, die Menge der Wärme, die das AGR-Gas verliert, und die Verringerung der Temperatur des AGR-Gases in dem AGR-Kühler 66 wird gering. Ferner wird die AGR-Beschränkungsmarke bei Schritt S214A auf „an” gestellt.
  • Anschließend startet die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S216A die Zeitzählung durch den Timer. Die bei Schritt S216A gestartete Zeit ist eine Zählung einer nach Verringern der Strömungsrate des durch den AGR-Kühler 66 strömenden HT-Kühlwassers verstrichene Zeit. Die AGR-Beschränkungsmarke wird bei Schritt S214A auf „an” gestellt, wodurch die Prozesse von Schritt S206 bis Schritt S216A zu dem nächsten Zeitpunkt und zu den folgenden Zeitpunkten übersprungen werden, bis die AGR-Beschränkungsmarke wieder auf „aus” gestellt wird.
  • Anschließend bestimmt die Steuervorrichtung 100 bei Schritt S218A, ob der Zählwert „Zeit” des Timers höher wird als die Grenzwertzeit „Zeit_ref”. Die Grenzwertzeit wird basierend auf einem empirischen Wert einer benötigten Zeit bis die LT-Wassertemperatur nach Umschalten der LT-Soll-Wassertemperatur von einer niedrigen Temperatur auf eine hohe Temperatur die Grenzwerttemperatur überschreitet. In einer Zeitspanne bis der Zählwert des Timers die Grenzwertzeit erreicht, wird die Strömungsrate des in dem AGR-Kühler 66 strömenden HT-Kühlwassers auf einer niedrigeren Strömungsrate gehalten als gewöhnlich. Dadurch wird die Kühlung des AGR-Gases durch das HT-Kühlwasser verringert, und die Temperatur des in der Einlassöffnung 8 strömenden AGR-Gases kann erhöht werden.
  • Wenn der Zählwert des Timer größer wird als die Grenzwertzeit, betätigt die Steuervorrichtung 100 das Drei-Wege-Ventil 52 erneut und hebt die Verringerung der Strömungsrate des in dem AGR-Kühler 66 strömenden HT-Kühlwassers bei Schritt S220A auf. Zur gleichen Zeit stellt die Steuervorrichtung 100 die AGR-Beschränkungsmarke auf „aus” ein.
  • Durch Ausführen der AGR-Kühlersteuerung wie vorstehend beschrieben in Kombination mit der AGR-Steuerung oder der modifizierten Beispiele hiervon, kann die Kondenswasserbildung in der Einlassöffnung 8 gehemmt werden, während die Zufuhr der AGR-Gases fortgeführt wird.
  • 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 2014-141891 [0003]
    • JP 08-265831 [0003]

Claims (4)

  1. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, aufweisend: ein erstes Kühlwasserkreislaufsystem, das einen Zylinderblock und einen Zylinderblock durch ein erstes Kühlwasser kühlt, ein zweites Kühlwasserkreislaufsystem, das eine in dem Zylinderkopf ausgebildete Einlassöffnung durch ein zweites Kühlwasser mit einer niedrigeren Temperatur als das erste Kühlwasser kühlt, und eine AGR-Vorrichtung, die Abgas in einen Einlasskanal zurückführt, und eine Prozessoreinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie die AGR-Vorrichtung betreibt und die AGR ausführt, wenn eine Temperatur des ersten Kühlwassers höher ist als eine zulässige AGR-Temperatur, und ein Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine, der durch einen Last und eine Maschinendrehzahl festgelegt ist, in einem AGR-Ausführungsbereich liegt; und eine AGR-Menge in einem vorbestimmten Bereich auf einer Niederlastseite des AGR-Ausführungsbereichs in einem Fall, in dem eine Temperatur des zweiten Kühlwassers niedriger ist als eine Grenzwerttemperatur, verringert, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Temperatur des zweiten Kühlwassers höher ist als die Grenzwerttemperatur.
  2. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Prozessoreinheit ferner derart konfiguriert ist, dass sie eine Betriebsgröße der AGR-Vorrichtung unter Verwendung eines ersten Kennfelds bestimmt, in dem eine Betriebsgröße der AGR-Vorrichtung mit der Last und der Maschinendrehzahl in Beziehung gesetzt ist, und eines zweiten Kennfelds, in dem die AGR-Menge in dem vorbestimmten Bereich geringer eingestellt ist als bei dem ersten Kennfeld, und die AGR-Vorrichtung basierend auf dem ersten Kennfeld betreibt, wenn die Temperatur des zweiten Kühlwassers höher ist als die Grenzwerttemperatur, und die AGR-Vorrichtung basierend auf dem zweiten Kennfeld betreibt, wenn die Temperatur des zweiten Kühlwassers gleich ist wie oder niedriger als die Grenzwerttemperatur.
  3. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Prozessoreinheit ferner derart konfiguriert ist, dass sie die Temperatur des zweiten Kühlwassers auf eine niedrigere Temperatur steuert als die Grenzwerttemperatur, wenn die Last der Brennkraftmaschine höher ist als eine vorbestimmt Grenzwertlast, und die Temperatur des zweiten Kühlwassers auf eine höhere Temperatur steuert als die Grenzwerttemperatur, wenn die Last der Brennkraftmaschine geringer ist als die Grenzwertlast.
  4. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die AGR-Vorrichtung einen AGR-Kühler aufweist, der das rückzuführende Abgas durch das erste Kühlwasser kühlt, und die Prozessoreinheit ferner derart konfiguriert ist, dass sie eine Strömungsrate des ersten Kühlwassers, das in dem AGR-Kühler strömt, verringert, wenn die Temperatur des zweiten Kühlwassers niedriger ist als die Grenzwerttemperatur.
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