DE112009004673T5 - Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

In einem Verbrennungsmotor, der die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder zwischen der vollen Anzahl der Zylinder und einem Teil der Zylinder schalten kann, kann eine AGR-Rate während eines Übergangsbetriebs während entweder eines Vollzylinderbetriebs oder eines Teilzylinderbetriebs korrekt beibehalten werden. Ein Drosselklappenventil wird so betätigt, dass es einen Öffnungswinkel, der einem Fahrpedal-Verstellweg und der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder entspricht, aufweist, so dass die Abgabeleistung in Bezug auf den Fahrpedal-Verstellweg während des Vollzylinderbetriebs und des Teilzylinderbetriebs gleich groß werden. Wenn der Öffnungswinkel des Drosselklappenventil aufgrund einer Veränderung des Fahrpedal-Verstellwegs verändert wird, wird der Öffnungswinkel des AGR-Ventils während des Vollzylinderbetriebs mit einer relativ hohen Geschwindigkeit verändert, und der Öffnungswinkel des AGR-Ventils wird während des Teilzylinderbetriebs mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit verändert. Der Öffnungswinkel des AGR-Ventils wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit verändert, die einer Veränderungsgeschwindigkeit des Drucks im Druckluftbehälter entspricht.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und insbesondere eine Steuerungsvorrichtung für einen ein AGR-System (Abgasrückführungssystem) beinhaltenden Verbrennungsmotor, wobei die Steuerungsvorrichtung die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder zwischen der vollen Anzahl der Zylinder und einem Teil der Zylinder schalten kann.
  • Technischer Hintergrund
  • Ein AGR-System, das einen Teil eines Abgases an ein Einlasssystem rückführt, ist bekannt. Das AGR-System besteht aus einer AGR-Leitung, die eine Abgasleitung und eine Saugleitung miteinander verbindet, und einem AGR-Ventil, das in der AGR-Leitung angeordnet ist. Die Menge eines AGR-Gases, die an das Einlasssystem rückgeführt wird (die nachstehend als die AGR-Menge bezeichnet wird), kann durch den Öffnungswinkel des AGR-Ventils reguliert werden. In Bezug auf die Verbrennungsmotoren, die solche AGR-Systeme beinhalten, sind verschiedene Steuerungstechniken vorgeschlagen worden, wie sie beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 7-332165 , der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2007-309298 oder der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2004-27971 offenbart sind.
  • Ferner ist ein Verbrennungsmotor bekannt, der die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder zwischen der vollen Anzahl der Zylinder und einem Teil der Zylinder schalten kann. Wie in der oben genannten japanischen Patentoffenlegungsschrift 2004-27971 offenbart ist, kann ein solcher Verbrennungsmotor mit einem AGR-System ausgestattet sein.
  • In dem ein AGR-System beinhaltenden Verbrennungsmotor wird während eines Übergangsbetriebs, in dem ein Lastwechsel erfolgt, eine Veränderung des Öffnungswinkels des AGR-Ventils zusammen mit der Veränderung des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils ausgeführt. Die Menge des AGR-Gases, das an das Einlasssystem rückgeführt wird, wird anhand des Unterdrucks des Druckluftbehälters bzw. Ausgleichsbehälters und des Öffnungswinkels des AGR-Ventils bestimmt, und dies ist darin begründet, dass, wenn der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils verändert wird, auch eine Veränderung des Unterdrucks des Druckluftbehälters eintritt. Durch die gemäß einem Lastwechsel erfolgende Veränderung des Öffnungswinkels des AGR-Ventils ist eine Steuerung der AGR-Gasmenge, die an das Einlasssystem rückgeführt wird, möglich, und kann zudem die Soll-AGR-Rate während des Übergangsbetriebs stabil gehalten werden.
  • Eine Veränderung des Öffnungswinkels des AGR-Ventils gemäß einem Lastwechsel wie diesem kann in der selben Weise in dem Verbrennungsmotor ausgeführt werden, der die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder schalten kann. Jedoch ist der Unterdruck selbst bei gleichbleibender Last während eines Vollzylinderbetriebs und eines Teilzylinderbetriebs jeweils unterschiedlich. Zudem ist selbst bei einem gleichbleibenden Betrag einer Lastveränderung der unweigerlich notwendige Betrag der Veränderung des Unterdrucks des Druckluftbehälters während des Vollzylinderbetriebs und des Teilzylinderbetriebs jeweils unterschiedlich. In Anbetracht dessen, dass der Unterdruck des Druckluftbehälters eng mit der AGR-Menge verwandt ist, und um die AGR-Rate während eines Übergangsbetriebes ungeachtet eines Vollzylinderbetriebs oder eines Teilzylinderbetriebs korrekt bzw. passend beizubehalten, gilt es als wünschenswert, den Öffnungswinkel des AGR-Ventils mit Hilfe des Verfahrens zu steuern, das der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder entspricht.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Mit der Entwicklung der vorliegenden Erfindung soll dem vorstehend erläuterten Problem begegnet werden, und es ist eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der eine AGR-Rate während eines Übergangsbetriebs, wenn entweder ein Vollzylinderbetrieb oder ein Teilzylinderbetrieb ausgeführt wird, korrekt beibehalten kann.
  • Bei einer Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Steuerungsvorrichtung, deren Steuerungsziel ein Verbrennungsmotor ist, wobei die Steuerungsvorrichtung ein Drosselklappenventil in einer Einlass- bzw. Saugleitung stromauf eines Druckluftbehälters und ein AGR-Ventil in einer AGR-Leitung, die die Saugleitung stromabwärts des Drosselklappenventils und eine Abgasleitung miteinander verbindet, beinhaltet, und eine Anzahl von in Betrieb befindlichen Zylindern zwischen einer vollen Anzahl von Zylindern und einem Teil der Zylinder schalten kann. Die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Drosselklappenventil-Betätigungseinrichtung und eine AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung als Einrichtungen zum Steuern des Verbrennungsmotors. Die Drosselk1appenventil-Betätigungseinrichtung betätigt das Drosselklappenventil, so dass es einen Öffnungsgrad bzw. -winkel aufweist, der einem Fahrpedalverstellweg und der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder entspricht, so dass während eines Vollzylinderbetriebs und eines Teilzylinderbetriebs die abgegebenen Leistungen im Hinblick auf den Fahrpedalverstellweg gleich groß sind. Die AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung betätigt das AGR-Ventil, so dass es einen Öffnungsgrad bzw. -winkel aufweist, der einem Drosselklappenventil-Öffnungswinkel und der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder entspricht, so dass eine AGR-Rate einem Soll-Wert entspricht. Genauer gesagt verändert die AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung den Öffnungswinkel des AGR-Ventils während des Vollzylinderbetriebs mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit und verändert den Öffnungswinkel des AGR-Ventils während des Teilzylinderbetriebs mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit, wenn der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils aufgrund einer Veränderung des Fahrpedal-Verstellwegs verändert wird. Die AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung verändert den Öffnungswinkel des AGR-Ventils vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit, die einer Veränderungsgeschwindigkeit eines Drucks in dem Druckluftbehälter entspricht.
  • Während des Vollzylinderbetriebs und während des Teilzylinderbetriebs sind die Luftmengen pro Zeiteinheit zum Erzeugen einer konstanten Abgabeleistung im Wesentlichen identisch, doch variiert der Druck in dem Druckluftbehälter entsprechend der Differenz der Ladeeffizienz der Luft pro Zylinder, und die Menge der in dem Druckluftbehälter vorhandenen Luft variiert dadurch ebenfalls. Wird der Fahrpedalverstellweg verändert, wird der Druck im Druckluftbehälter durch die Betätigung des Drosselklappenventils so reguliert, dass die Veränderung der Abgabeleistung entsprechend dem Veränderungsbetrag realisiert bzw. umgesetzt wird. Dabei variiert die Luftmenge, die zur Veränderung des Drucks im Druckluftbehälter mit Hilfe des Drosselklappenventils benötigt wird, in Abhängigkeit von der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder. Insbesondere ist die benötigte Luftmenge während des Vollzylinderbetriebs kleiner und die benötigte Luftmenge während des Teilzylinderbetriebs größer. Die Durchlassgeschwindigkeit ist zu dem Zeitpunkt, wenn Luft durch das Drosselklappenventil bewegt wird, im Wesentlichen konstant, und wenn daher die für die Druckveränderung benötigte Luftmenge variiert, variiert somit auch der für eine Druckveränderung benötigte Zeitaufwand. Insbesondere ist dabei der für die Druckveränderung benötigte Zeitaufwand während des Vollzylinderbetriebs kürzer, und der für die Druckveränderung benötigte Zeitaufwand während des Teilzylinderbetriebs ist länger.
  • Entsprechend der Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Öffnungswinkel des AGR-Ventils während des Vollzylinderbetriebs mit einer relativ hohen Geschwindigkeit verändert, und somit kann die Veränderung des Öffnungswinkels des AGR-Ventils an die rasche Druckveränderung im Druckluftbehälter angepasst werden. Während des Teilzylinderbetriebs hingegen wird der Öffnungswinkel des AGR-Ventils mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit verändert, und daher kann die Veränderung des Öffnungswinkels des AGR-Ventils an die langsame Druckveränderung in dem Druckluftbehälter angepasst werden. Auf diese Weise kann entsprechend der Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Öffnungswinkel des AGR-Ventils verändert werden, indem er an die Druckveränderung in dem Druckluftbehälter angepasst wird, und daher kann entweder während des Vollzylinderbetriebs oder des Teilzylinderbetriebs die AGR-Rate während eines Übergangsbetriebs korrekt bzw. passend beibehalten werden.
  • Wenn zudem gemäß einem weiteren Modus der vorliegenden Erfindung die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von einem Teil der Zylinder auf die volle Anzahl von Zylindern geschaltet wird, wird das Drosselklappenventil so geschlossen, dass es einen Öffnungswinkel, der einem Vollzylinderbetrieb entspricht, nach oder zu einem Zeitpunkt aufweist, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder auf die volle Anzahl der Zylinder geschaltet wird, und das AGR-Ventil wird so geschlossen, dass es einen Öffnungswinkel, der dem Drosselklappenventil zum Zeitpunkt des Vollzylinderbetriebs entspricht, aufweist, bevor das Drosselklappenventil so geschlossen wird, dass es einen Öffnungswinkel aufweist, der dem Vollzylinderbetrieb entspricht.
  • Indem ein Schließvorgang des Drosselklappenventils und ein Schließvorgang des AGR-Ventils zu diesen Steuerzeitpunkten ausgeführt wird, kann ein Drehmomentmangel während des Übergangs verhindert werden, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von einem Teil der Zylinder auf die volle Anzahl der Zylinder geschaltet wird, und es kann verhindert werden, dass die AGR-Rate einen zu hohen Wert erreicht.
  • Wenn entsprechend einem weiteren Modus der vorliegenden Erfindung die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von einem Teil der Zylinder auf die volle Anzahl der Zylinder geschaltet wird, wird das Drosselklappenventil so geöffnet, dass es einen Öffnungswinkel, der einem Teilzylinderbetrieb entspricht, vor oder zu dem Zeitpunkt aufweist, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder auf einen Teil der Zylinder geschaltet wird, und das AGR-Ventil wird so geöffnet, dass es einen Öffnungswinkel, der dem Drosselklappenventil-Öffnungswinkel zum Zeitpunkt des Teilzylinderbetriebs entspricht, aufweist, nachdem das Drosselklappenventil so geöffnet worden ist, dass es einen Öffnungswinkel aufweist, der dem Teilzylinderbetrieb entspricht.
  • Indem ein Öffnungsvorgang des Drosselklappenventils und ein Öffnungsvorgang des AGR-Ventils zu diesen Steuerzeitpunkten ausgeführt wird, kann ein Drehmomentmangel während der Zeit des Übergangs, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von der vollen Anzahl von Zylindern auf einen Teil der Zylinder geschaltet wird, verhindert werden, und zudem kann verhindert werden, dass die AGR-Rate eine zu hohen Wert erreicht.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Verbrennungsmotors zeigt, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird.
  • 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Einstellvorgangs einer Betriebsgeschwindigkeit eines AGR-Ventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das einen Schließsteuerzeitpunkt eines Drosselklappenventils und einen Schließsteuerzeitpunkt des AGR-Ventils zeigt, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von einem Teil der Zylinder auf die volle Anzahl der Zylinder geschaltet wird.
  • 4 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm als ein Vergleichsbeispiel zu 3.
  • 5 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das einen Öffnungssteuerzeitpunkt des Drosselklappenventils und einen Öffnungssteuerzeitpunkt des AGR-Ventils zeigt, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von der vollen Anzahl der Zylinder auf einen Teil der Zylinder geschaltet wird.
  • 6 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm als ein Vergleichsbeispiel zu 5.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachstehend erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter jeweiliger Bezugnahme auf 1 bis 6.
  • 1 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Verbrennungsmotors zeigt, bei dem eine Steuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Bei einem Verbrennungsmotor 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um einen Viertakt-Ottomotor, dessen acht Zylinder in V-Form angeordnet sind. Die acht Zylinder, über die der Verbrennungsmotor 2 verfügt, sind in zwei Gruppen A und B aufgeteilt, die jeweils über zwei Zylinder in einer Bank verfügen. Die vier Zylinder, die zur Gruppe B gehören, beinhalten nicht gezeigte Ventilstoppmechanismen, so dass sie einen Stopp vornehmen können, wobei die Einlassventile und die Auslassventile der Zylinder geschlossen sind. Wenn die Einlassventile und die Auslassventile gestoppt worden sind, werden die Zylinder in einen inaktiven Zustand versetzt, und die Kraftstoffzuführung zu den Zylindern wird ebenfalls gestoppt bzw. unterbrochen. Insbesondere handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor 2 der vorliegenden Ausführungsform um einen variablen Zylindermotor, der die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder zwischen der vollen Anzahl der Zylinder (acht Zylindern) und einem Teil der Zylinder (vier Zylinder) umschalten kann. In Bezug auf die vorliegende Erfindung, unterliegen die Konfiguration und die Betriebsabläufe der Ventilstoppmechanismen keinen Einschränkungen, wenn zumindest die Anzahl der Zylinder geschaltet werden kann.
  • Ein Druckluftbehälter 6 ist in einer Saugleitung 4 ausgebildet, die den jeweiligen Zylindern Luft zuführt. Ein elektronisch gesteuertes Drosselklappenventil 8 ist in der Saugleitung stromauf des Druckluftbehälters 6 angeordnet. Zudem ist eine AGR-Leitung 12, die mit einer Abgasleitung 10 verbunden ist, mit dem Druckluftbehälter 6 verbunden. Die AGR-Leitung 12 ist mit einem AGR-Ventil 14 versehen. Der Betrieb des Drosselklappenventils 8 und des AGR-Ventils 14 erfolgt durch eine ECU (Elektronische Steuerungseinheit) 20. Bei der ECU 20 handelt es sich um eine Steuerungsvorrichtung, die eine allgemeine Steuerung des gesamten Systems des Verbrennungsmotors 2 ausführt, wobei das Schalten der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder ebenfalls durch die ECU 20 erfolgt.
  • Die ECU 20 führt den Schaltvorgang der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder aus, indem sie diese anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lastzustands des Verbrennungsmotors 2 bestimmt. Zudem schaltet die ECU 20 ein Kennfeld zum Bestimmen eines Öffnungswinkels eines Drosselklappenventils anhand des Fahrpedal-Verstellwegs entsprechend der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder. Dies ist darin begründet, dass, je nachdem, ob ein Achtzylinderbetrieb oder ein Vierzylinderbetrieb ausgeführt wird, eine Differenz bezüglich der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 2 entsteht, die bei einem konstanten Öffnungswinkel des Drosselklappenventils auftreten kann. Die ECU 20 betätigt das Drosselklappenventil 8, so dass es einen Öffnungswinkel aufweist, der dem Fahrpedalverstellweg und der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder entspricht, so dass die Abgabeleistungen des Verbrennungsmotors 2 in Bezug auf den Fahrpedal-Verstellweg während eines Achtzylinderbetriebs und während eines Vierzylinderbetriebs gleich groß werden.
  • Zudem schaltet die ECU 20 das Kennfeld zum Bestimmen des AGR-Ventil-Öffnungswinkels anhand einer Last entsprechend der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder. Während des Achtzylinderbetriebs und des Vierzylinderbetriebs sind die Luftmengen (Einheit: g/s) pro Zeiteinheit im Wesentlichen identisch, um zu bewirken, dass der Verbrennungsmotor 2 eine konstante Abgabeleistung erzeugt, jedoch kann die Ladewirkungseffizienz der Luft pro Zylinder variieren. Wenn z. B. die Ladeeffizienz während des Achtzylinderbetriebs 25% beträgt, ist während des Vierzylinderbetriebs eine Ladeeffizienz von etwa 50% notwendig. Entsprechend der Differenz der Ladeeffizienz tritt dann eine Druckdifferenz im Druckluftbehälter 6 auf, und die AGR-Ventil-Öffnungswinkel, die zum Erreichen einer identischen AGR-Rate notwendig sind, variieren zwischen dem Achtzylinderbetrieb und dem Vierzylinderbetrieb. Die ECU 20 betätigt das AGR-Ventil 14, so dass es den Öffnungswinkel aufweist, der der Last und der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder entspricht, so dass die AGR-Rate zur Last während des Achtzylinderbetriebs und während des vier Zylinderbetriebs konstant wird. Die Berechnung der Last erfolgt dabei anhand des Drosselklappenventil-Öffnungswinkels.
  • 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung des Fahrpedalverstellwegs und des Drosselklappenventil-Öffnungswinkels und des AGR-Ventil-Öffnungswinkels für jeweils die Zeit während des Achtzylinderbetriebs und die Zeit während des Vierzylinderbetriebs darstellt. Wie in 2 gezeigt ist, ist der dem gleichen Fahrpedal-Verstellweg entsprechende Drosselklappenventil-Öffnungswinkel während des Vierzylinderbetriebs größer als während des Achtzylinderbetriebs. Zudem ist der AGR-Ventil-Öffnungswinkel, der dem gleichen Fahrpedal-Verstellweg entspricht, während des Vierzylinderbetriebs größer als während es Achtzylinderbetriebs. Demzufolge ist sowohl der Betrag der Vergrößerung des Drosselklappenventil-Öffnungswinkels, wenn der Fahrpedal-Verstellweg vergrößert wird, als auch der Betrag der Vergrößerung des AGR-Ventil-Öffnungswinkels während des Vierzylinderbetriebs größer als während des Achtzylinderbetriebs.
  • Wenn Fahrpedal-Verstellweg vergrößert wird, verändert die ECU 20 den Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 8 entsprechend dem Veränderungsbetrag des Fahrpedal-Verstellwegs und den Öffnungswinkel des AGR-Ventils 14 entsprechend dem Lastwechsel, der anhand des Drosselklappenventil-Öffnungswinkels bestimmt wird. Dabei wird in Bezug auf das Drosselklappenventil 8 der Drosselklappenventil-Öffnungswinkel durch die ECU 20 mit einer Geschwindigkeit, die der Veränderungsgeschwindigkeit des Fahrpedal-Verstellwegs entspricht, ungeachtet der in Betrieb befindlichen Anzahl von Zylindern verändert. In Bezug auf das AGR-Ventil 14 hingegen, wird der AGR-Ventil-Öffnungswinkel durch die ECU 20 während des Achtzylinderbetriebs mit einer relativ hohen Geschwindigkeit verändert, und der AGR-Ventil-Öffnungswinkel wird durch die ECU 20 während des Vierzylinderbetriebs mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit verändert.
  • Der Grund, warum die Betriebsgeschwindigkeit des AGR-Ventils 14 entsprechend der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder variiert wird, ist folgender:
    Wenn der Fahrpedal-Verstellweg verändert wird, wird auch der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils 8 verändert, so dass auch die Veränderung der Abgabeleistung entsprechend dem Veränderungsbetrag erreicht und der Druck im Druckluftbehälter 6 reguliert wird. Dabei variiert die Luftmenge (Einheit: g), die zum Verändern des Drucks im Druckluftbehälter 6 durch das Drosselklappenventil 8 benötigt wird, abhängig von der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder. Die erforderliche Luftmenge ist während des Achtzylinderbetriebs kleiner, wohingegen die erforderliche Luftmenge während des Vierzylinderbetriebs größer ist. Wenn z. B. der Betrag der Vergrößerung der Luftmenge in dem Druckluftbehälter 6, die während des Achtzylinderbetriebs benötigt wird, 2 g beträgt, ist während des Vierzylinderbetriebs ein Vergrößerungsbetrag der Luftmenge von etwa 4 g notwendig. Die Durchlassgeschwindigkeit, während die Luft durch das Drosselklappenventil hindurchströmt, ist im Wesentlichen konstant, und wenn daher die für die Druckveränderung benötigte Luftmenge variiert, variiert somit auch die für die Druckveränderung benötigte Zeit. Insbesondere ist die für die Druckveränderung benötigte Zeit während des Achtzylinderbetriebs kürzer und die für die Druckveränderung benötigte Zeit ist während des Vierzylinderbetriebs länger. Wenn z. B. die Veränderungszeit des Drucks im Druckluftbehälter 6, die während des Achtzylinderbetriebs benötigt wird, 0,1 Sekunden beträgt, ist während des Vierzylinderbetriebs eine Veränderungszeit von etwa 0,2 Sekunden notwendig.
  • Wenn das AGR-Ventil 14 angesichts der vorstehenden Erläuterungen während des Achtzylinderbetriebs mit einer relativ hohen Geschwindigkeit geöffnet wird, kann die Veränderung des Öffnungswinkels des AGR-Ventils 14 an den schnellen Druckanstieg im Druckbehälter 6 angepasst werden.
  • Wenn im umgekehrten Fall das AGR-Ventil 14 während des Vierzylinderbetriebs mit einer relative niedrigen Geschwindigkeit geöffnet wird, kann die Veränderung des Öffnungswinkels des AGR-Ventils 14 an den langsamen Druckanstieg im Druckluftbehälter 6 angepasst werden. Auf diese Weise kann die AGR-Rate während eines Beschleunigungsvorgangs während entweder dem Achtzylinderbetrieb oder dem Vierzylinderbetrieb korrekt beibehalten werden, indem der Öffnungswinkel des AGR-Ventils 14 entsprechend dem Druckanstieg im Druckluftbehälter 6 verändert wird.
  • Der betreffend der vorstehend erwähnten Betriebsgeschwindigkeit des AGR-Ventils 14 vorgenommene Bestimmungsvorgang wird darüber hinaus auf den Fall angewendet, in dem der Fahrpedal-Verstellweg verringert wird. Dabei wird bei Verringerung des Fahrpedal-Verstellwegs insbesondere das AGR-Ventil 14 während des Achtzylinderbetriebs mit einer relativ hohen Geschwindigkeit geschlossen und das AGR-Ventil 14 während des Vierzylinderbetriebs mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit geschlossen. Dabei kann der Öffnungswinkel des AGR-Ventils 14 so verändert werden, dass er der Druckreduktion im Druckluftbehälter 6 entspricht, und die AGR-Rate kann während des Abbremsvorgangs entweder während des Achtzylinderbetriebs oder des Vierzylinderbetriebs korrekt beibehalten werden.
  • Anschließend werden jeweils der Betrieb des Drosselklappenventils 8 und des AGR-Ventils 14 während des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder beschrieben. Wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder geschaltet wird, während die Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 2 konstant beibehalten wird, wird der Druck im Druckluftbehälter 6 durch Verändern des Öffnungswinkels des Drosselklappenventils 8 reguliert, und die AGR-Rate muss auf einem Soll-Wert beibehalten werden, indem der Öffnungswinkel des AGR-Ventils 14 verändert wird. Als ein jeweiliger Betriebssteuerzeitpunkt des Drosselklappenventils 8 und des AGR-Ventils 14 kommt in diesem Fall der gleichzeitig mit dem Schalten der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder erfolgende Steuerzeitpunkt als eine Möglichkeit in Frage, wie in den jeweiligen Zeitsteuerungsdiagrammen von 4 und 6 gezeigt ist.
  • In dem in dem Zeitsteuerungsdiagramm von 4 gezeigten Beispiel wird das Drosselklappenventil 8 entsprechend dem Steuerzeitpunkt des Umschaltens vom Vierzylinderbetrieb auf den Achtzylinderbetrieb zur schließenden Seite hin betätigt, und das AGR-Ventil 14 wird zum selben Steuerzeitpunkt zur schließenden Seite hin betätigt. In dem in dem Zeitsteuerungsdiagramm von 6 gezeigten Beispiel wird das Drosselklappenventil 8 entsprechend dem Steuerzeitpunkt des Umschaltens vom Achtzylinderbetrieb auf den Vierzylinderbetrieb zur öffnenden Seite hin betätigt, und das AGR-Ventil 14 wird zum selben Steuerzeitpunkt zur öffnenden Seite hin betätigt. Wie jedoch aus dem Diagramm der zeitlichen Veränderung der AGR-Rate, die in den jeweiligen Zeichnungen gezeigt ist, zu ersehen ist, kommt es infolge des vorübergehend unwirksam gewordenen Druckausgleichs, wenn solche Steuerzeitpunkte übernommen werden, wahrscheinlich zu einer deutlichen Variation der AGR-Rate.
  • Bei solchen Variationen der AGR-Rate ist insbesondere in Bezug auf einen abrupten Anstieg der AGR-Rate Vorsicht geboten. Durch einen abrupten Anstieg der AGR-Rate wird die Verbrennung instabil, und es kann wahrscheinlich zu Fehlzündungen kommen. Durch eine Fehlzündung wird eine Drehmomentvariation verursacht, eine große Menge unverbrannten Gases erzeugt, und es kann ferner eine Funktionsverschlechterung des Katalysators bewirkt werden. Wenn hingegen die AGR-Rate abrupt abnimmt, kommt es wahrscheinlich zu einem Klopfen des Motors, doch kann dem durch ein anderes Verfahren begegnet werden, beispielsweise durch eine Abregelung des Zündwinkels bzw. Spätverstellung des Zündzeitpunkts.
  • Zudem tritt außerdem eine Drehmomentvariation wahrscheinlich dann auf, wenn der Steuerzeitpunkt des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder und der Betriebssteuerzeitpunkt des Drosselklappenventils 8 nicht gut aufeinander abgestimmt sind. Wenn z. B. der Druck im Druckluftbehälter reduziert wird, bevor der Umschaltvorgang vom Vierzylinderbetrieb auf den Achtzylinderbetrieb abgeschlossen ist, wird die Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 2 infolge Luftmangels vorübergehend reduziert. Diese Reduktion der Abgabeleistung kann durch die anderen Einrichtungen kompensiert werden. Zudem kommt es im Gegensatz dazu aufgrund einer viel zu großen Luftmenge zur Entstehung einer viel zu hohen Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 2. In diesem Fall jedoch kann die hohe Abgabeleistung durch eine Abregelung des Zündwinkels oder dergleichen reguliert werden.
  • Im Hinblick auf die vorstehende Erläuterung ist es in Bezug auf den jeweiligen Betrieb des Drosselklappenventils 8 und des AGR-Ventils 14 während des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von Bedeutung, die Variation der AGR-Rate, insbesondere den abrupten Anstieg der AGR-Rate, zu verhindern. Ferner ist es ebenso wichtig, die Reduktion der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 2 zu verhindern. Somit findet gemäß der vorliegenden Ausführungsform zum Zeitpunkt des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder der Betrieb des Drosselklappenventils 8 und der Betrieb des AGR-Ventils 14 zum nachstehend genannten Steuerzeitpunkt statt.
  • 3 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das den Steuerzeitpunkt des Schließvorgangs des Drosselklappenventils 8 und den Steuerzeitpunkt des Schließvorgangs des AGR-Ventils 14 während des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von vier Zylindern auf acht Zylinder zeigt. 3 zeigt ein Diagramm einer jeweiligen zeitlichen Veränderung des Drucks im Druckluftbehälter und der AGR-Rate in Kombination. In 3 wird der Steuerzeitpunkt, zu dem die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von vier Zylindern auf acht Zylinder geschaltet wird, als t10 bezeichnet, der Steuerzeitpunkt, zu dem das Drosselklappenventil 8 so geschlossen wird, dass es den Öffnungswinkel aufweist, der dem Achtzylinderbetrieb entspricht, als t11 bezeichnet, und der Steuerzeitpunkt, zu dem das AGR-Ventil 14 so geschlossen wird, dass es den Öffnungswinkel aufweist, der dem Drosselklappenventil-Öffnungswinkel während des Achtzylinderbetriebs entspricht, als t12 bezeichnet.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird der Steuerzeitpunkt t11 des Schließvorgangs des Drosselklappenventils 8 auf den gleichen Steuerzeitpunkt eingestellt wie der Steuerzeitpunkt t10 des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder oder der Steuerzeitpunkt nach dem Steuerzeitpunkt des Umschaltens. Insbesondere betätigt dabei die ECU 20 das Drosselklappenventil 8 nach Beenden des Umschaltens vom Vierzylinderbetrieb auf den Achtzylinderbetrieb zur schließenden Seite hin. Wenn der Schließvorgang des Drosselklappenventils 8 zu diesem Steuerzeitpunkt ausgeführt wird, tritt zum Zeitpunkt des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder kein Luftmangel auf, und die Reduktion der Abgabeleistung während des Übergangs kann verhindert werden.
  • Der Steuerzeitpunkt t12 des Schließvorgangs des AGR-Ventils 14 wird auf den Steuerzeitpunkt vor dem Steuerzeitpunkt t11 des Schließvorgangs des Drosselklappenventils 8 eingestellt. Insbesondere betätigt die ECU 20 das AGR-Ventil 14 zur schließenden Seite hin, und betätigt danach das Drosselklappenventil 8 zur schließenden Seite hin, um den Druck im Druckluftbehälter zu verringern. Einer derartigen Einstellung des Steuerzeitpunkts entsprechend kann eine Verringerung des Drucks des Druckluftbehälters vor dem Schließen des AGR-Ventils 14 verhindert werden, und somit wird verhindert, dass die AGR-Rate aufgrund des Anstiegs der AGR-Menge einen viel zu hohen Wert erreicht. Während der Zeitspanne, bis das Drosselklappenventil 8 zur schließenden Seite hin betätigt wird, nachdem das AGR-Ventil 14 zur schließenden Seite hin betätigt worden ist, befindet sich die AGR-Rate aufgrund der Verringerung der AGR-Menge in einem den Soll-Wert unterschreitenden Zustand. In diesem Fall kommt es aufgrund einer mangelhaften AGR-Rate wahrscheinlich zu einem Klopfen des Motors, jedoch kann das Klopfen durch eine Abregelung des Zündwinkels unterdrückt werden.
  • Die auf den Ablauf bezogene Beziehung des Steuerzeitpunkts t10 des Schalten der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder zu dem Steuerzeitpunkt t12 des Schließvorgangs des AGR-Ventils 14 unterliegt keinen Einschränkungen. In 3 wird der Schließvorgang des AGR-Ventils 14 zuerst ausgeführt, doch das AGR-Ventil 14 kann zur schließenden Seite hin betätigt werden, nachdem der Schaltvorgang der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder beendet worden ist.
  • 5 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das den Steuerzeitpunkt des Öffnungsvorgangs des Drosselklappenventils 8 während des Schattens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von acht auf vier Zylinder zeigt, und den Steuerzeitpunkt des Öffnungsvorgangs des AGR-Ventils 14. 5 zeigt ein Diagramm einer jeweiligen zeitlichen Veränderung bzw. einer Veränderung im Zeitverlauf des Drucks im Druckluftbehälter und der AGR-Rate in Kombination. In 5 wird der Steuerzeitpunkt, zu dem die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder von acht Zylindern auf vier Zylinder geschaltet wird, als t20 bezeichnet, der Steuerzeitpunkt, zu dem das Drosselklappenventil 8 so geöffnet wird, dass es einen Öffnungswinkel entsprechend dem Vierzylinderbetrieb aufweist, als t21 bezeichnet, und der Steuerzeitpunkt, zu dem das AGR-Ventil 14 so geöffnet wird, dass es einen Öffnungswinkel aufweist, der dem Drosselklappenventil-Öffnungswinkel während des Vierzylinderbetriebs entspricht, als t22 bezeichnet.
  • Wie in 5 gezeigt ist, wird der Steuerzeitpunkt t21 des Öffnungsvorgangs des Drosselklappenventils 8 auf den gleichen Steuerzeitpunkt wie der Steuerzeitpunkt t20 des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder oder den Steuerzeitpunkt vor dem Steuerzeitpunkt des Umschaltens eingestellt. Insbesondere betätigt die ECU 20 das Drosselklappenventil 8 hin zur öffnenden Seite, bevor der Umschaltvorgang vom Achtzylinderbetrieb auf den Vierzylinderbetrieb abgeschlossen worden ist. Wenn der Öffnungsvorgang des Drosselklappenventils 8 zu einem solchen Steuerzeitpunkt ausgeführt wird, tritt zum Zeitpunkt des Schaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder kein Luftmangel auf, und eine Reduktion der Abgabeleistung während der Übergangszeit kann verhindert werden.
  • Der Steuerzeitpunkt t22 des Öffnungsvorgangs des AGR-Ventils 14 wird auf den Steuerzeitpunkt nach dem Steuerzeitpunkt t21 des Öffnungsvorgangs des Drosselklappenventils 8 eingestellt. Insbesondere erhöht die ECU 20 den Druck im Druckluftbehälter durch Betätigen des Drosselklappenventils 8 zur öffnenden Seite hin und betätigt anschließend das AGR-Ventil 14 zur öffnenden Seite hin. Einer derartigen Einstellung des Steuerzeitpunkts entsprechend kann ein Öffnen des AGR-Ventils 14 in dem Zustand, in dem der Druck des Druckluftbehälters niedrig ist, verhindert werden. Somit wird verhindert, dass die AGR-Rate aufgrund des Anstiegs der AGR-Menge viel zu hoch wird. Während der Zeitspanne, bis das AGR-Ventil 14 zur öffnenden Seite hin betätigt wird, nachdem das Drosselklappenventil 8 zur öffnenden Seite hin betätigt worden ist, befindet sich die AGR-Rate aufgrund der Verringerung der AGR-Menge in einem den Soll-Wert unterschreitenden Zustand. In diesem Fall kommt es aufgrund einer unzureichenden AGR-Rate wahrscheinlich zu einem Klopfen des Motors, jedoch kann das Klopfen durch eine Abregelung des Zündwinkels unterdrückt werden.
  • Die auf den Ablauf bezogene Beziehung des Steuerzeitpunkts t20 des Umschaltens der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder und des Steuerzeitpunkts t22 des Öffnungsvorgangs des AGR-Ventils 14 unterliegt keinen Einschränkungen. In 3 wird der Öffnungsvorgang des AGR-Ventils 14 zu einem späteren Zeitpunkt ausgeführt, doch das AGR-Ventil 14 kann zur öffnenden Seite hin betätigt werden, bevor der Schaltvorgang der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder abgeschlossen ist.
  • Im Vorstehenden erfolgte eine Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterte Ausführungsform beschränkt und kann unterschiedlich modifiziert werden, ohne vom Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung kann daher z. B. auf andere Mehrzylindermotoren außer auf einen Achtzylindermotor, z. B. einen Sechszylindermotor und einen Vierzylindermotor, angewendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Verbrennungsmotor
    4
    Saugleitung
    6
    Druckluftbehälter
    8
    Drosselklappenventil
    10
    Abgasleitung
    12
    AGR-Leitung
    14
    AGR-Ventil
    20
    ECU
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 7-332165 [0002]
    • JP 2007-309298 [0002]
    • JP 2004-27971 [0002, 0003]

Claims (4)

  1. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einem Drosselklappenventil in einer Saugleitung stromauf eines Druckluftbehälters und einem AGR-Ventil in einer AGR-Leitung, welche die Saugleitung stromabwärts des Drosselklappenventils mit einer Abgasleitung verbindet, und die eine Anzahl von in Betrieb befindlichen Zylindern zwischen einer vollen Anzahl von Zylindern und einem Teil der Zylinder schalten kann, wobei die Steuerungsvorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine Drosselklappenventil-Betätigungseinrichtung, die das Drosselklappenventil so betätigt, dass es einen Öffnungswinkel, der einem Fahrpedal-Verstellweg und der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder entspricht, aufweist, so dass Abgabeleistungen in Bezug auf den Fahrpedal-Verstellweg während eines Vollzylinderbetriebs und während eines Teilzylinderbetriebs gleich groß werden; und eine AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung, die das AGR-Ventil so betätigt, dass es einen Öffnungswinkel, der einem Öffnungswinkel des Drosselklappenventils und der Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder entspricht, aufweist, so dass eine AGR-Rate einem Soll-Wert entspricht, wobei die AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung den Öffnungswinkel des AGR-Ventils während des Vollzylinderbetriebs mit einer relativ hohen Geschwindigkeit verändert, und den Öffnungswinkel des AGR-Ventils während des Teilzylinderbetriebs mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit verändert, wenn der Öffnungswinkel des Drosselklappenventils aufgrund einer Veränderung des Fahrpedal-Verstellwegs verändert wird.
  2. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung den Öffnungswinkel des AGR-Ventils mit einer Geschwindigkeit verändert, die einer Veränderungsgeschwindigkeit eines Drucks in dem Druckluftbehälter entspricht.
  3. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder des Verbrennungsmotors von einem Teil der Zylinder auf die volle Anzahl der Zylinder geschaltet wird, die Drosselklappenventil-Betätigungseinrichtung das Drosselklappenventil so schließt, dass es einen Öffnungswinkel, der dem Vollzylinderbetrieb entspricht, nach oder zu einem Zeitpunkt aufweist, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder auf die volle Anzahl von Zylindern geschaltet wird, und die AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung das AGR-Ventil so schließt, dass es einen Öffnungswinkel, der dem Drosselklappenventil-Öffnungswinkel während des Vollzylinderbetriebs entspricht, aufweist, bevor das Drosselklappenventil so geschlossen wird, dass es den Öffnungswinkel aufweist, der dem Vollzylinderbetrieb entspricht,
  4. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder des Verbrennungsmotors von der vollen Anzahl der Zylinder auf einen Teil der Zylinder geschaltet wird, die Drosselklappenventil-Betätigungseinrichtung das Drosselklappenventil so öffnet, dass es einen Öffnungswinkel, der dem Teilzylinderbetrieb entspricht, vor oder zu einem Zeitpunkt aufweist, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder auf einen Teil der Zylinder geschaltet wird, und die AGR-Ventil-Betätigungseinrichtung das AGR-Ventil so öffnet, dass es einen Öffnungswinkel, der dem Drosselklappenventil-Öffnungswinkel während des Teilzylinderbetriebs entspricht, aufweist, nachdem das Drosselklappenventil so geöffnet worden ist, dass es den Öffnungswinkel aufweist, der dem Teilzylinderbetrieb entspricht.
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