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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Einlasssteuergerät und ein Verfahren einer Einlasssteuerung für eine Brennkraftmaschine.
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Hintergrund
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In einer Maschine für eine Baumaschine, wie z.B. ein Bulldozer bzw. eine Planierraupe und ein großer Kipplastwagen, kann es einen Fall geben, dass eine abrupte Verzögerung aus einem Fahrzustand in einem mittelhohen bzw. mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereich und einem mittelhohen bzw. mittleren bis hohen Lastbereich auftritt. Insbesondere tritt in einem Fall mit einem Bulldozer das Vorangehende auf, wenn ein Verzögerungspedal niedergedrückt wird, während eines Bodenbeförderungsbetriebs bei einer mittelhohen bzw. mittleren bis hohen Geschwindigkeit. In einem Fall mit einem Kipplastwagen tritt das Vorangehende auf, wenn ein Beschleunigerpedal unabsichtlich zurückgeführt wird, während eines Bergauffahrens bei einer mittleren bis hohen Geschwindigkeit in einem mit Sediment beladenen Zustand.
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In solch einem Fall, wenn ein Abgasturbolader an der Brennkraftmaschine montiert ist, wie in 9 dargestellt ist, wird ein Betriebspunkt M1 des Abgasturboladers zu einem Betriebspunkt M2 hin versetzt, in dem eine Kurvenlinie, die durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist, von einem mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereich und einer mittleren bis hohen Lastbereichsseite zu einer niedrigen Geschwindigkeitsbereichsseite passiert, um so ein Zusammenpassen mit der Maschine bei dem Betriebspunkt P2 zu erreichen. Der Abgasturbolader rotiert eine Turbine unter Verwendung eines Abgases, das von der Brennkraftmaschine abgeben wird, und führt ein Ansaugaufladen an der Brennkraftmaschine durch, durch ein Antreiben eines Kompressors mit einer Drehkraft der Turbine. In diesem Fall bezeichnet die horizontale Achse von 9 eine Einlass- bzw. Ansaugströmungsrate des Abgasturboladers und die vertikale Achse von 9 bezeichnet ein Druckverhältnis des Kompressors.
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Jedoch, da der Betriebspunkt zeitweilig in einen Schwankungs- bzw. Pumpbereich (surge area) über eine Pumpgrenze (surge line) bei einem bestimmten Zwischenpunkt eintritt, während der Betriebspunkt aufgrund einer abrupten Verzögerung von dem Betriebspunkt M1 zu dem Betriebspunkt M2 hin umgeschaltet wird, tritt ein Pumpen auf, um einen Betrieb des Abgasturboladers mit einer Fluktuation bzw. Schwankung eines Einlassdrucks zu destabilisieren. Dem ist so, da eine Drehung des Abgasturboladers aufgrund seiner Trägheit bei einer hohen Geschwindigkeit ungeachtet eines Zustands verbleibt, dass ein wesentlicher Teil einer Einlassluft nicht benötigt wird, da die Maschinendrehzahl als ein Ergebnis eines Niederdrückens eines Verzögerungspedals oder einer unbeabsichtigten Rückführungsbetätigung eines Beschleunigerpedals abrupt abfällt. Dann kann das Pumpen eine starke selbsterregte Vibration bzw. Schwingung auf der Kompressorsseite verursachen und kann in einigen Fällen einen Bruch verursachen.
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Basierend auf solch einer Situation wurde ein Einlasssteuergerät vorgeschlagen, das einen Einströmwiderstand einer Einlassluft auf einer Auslassdurchgangsseite des Kompressors verringert, in dem eine Einlassluft von der Auslassdurchgangsseite des Kompressors zu einer Einlassdurchgangsseite der Turbine zugeführt wird durch ein Steuern eines Öffnungs-Schließ-Ventils eines Abgasrezirkulationsdurchgangs von einem vollständig geschlossenen Zustand in einen vollständig geöffneten Zustand, während ein Abgasrezirkulationsdurchgang umgekehrt zu einer normalen Verwendung in einem Fall verwendet wird, dass die Brennkraftmaschine aus einem Antriebszustand in einem mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereich und einem mittleren bis hohen Lastbereich (siehe Patentliteratur 1) heraus verzögert wird. Gemäß solch einem Einlasssteuergerät, da ein Eintreten des Betriebspunkts des Abgasturboladers in einen Pumpbereich unterdrückt werden kann, kann ein Pumpvorfall bzw. -ereignis bei dem Abgasturbolader unterdrückt werden, indem der Betriebspunkt des Abgasturboladers auf einem Kurvenzug entlang läuft bzw. passiert, der z.B. durch eine doppelt gepunktete Strichlinie in 9 dargestellt ist.
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US 7 322 194 B2 offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Motors mit einem Ansaugkrümmer und einem Abgaskrümmer, wobei ein Abgasrückführventilpfad mit einem Ventil zwischen dem Ansaug- und Abgaskrümmer versehen ist und der Motor einen Turbolader aufweist. Das Verfahren umfasst zumindest während eines verringerten Motorausgangsdrehmomentzustands ein Erhöhen der Öffnung des Abgasrückführventils und ein Einstellen einer Abgasexpansion durch eine Turbine des Turboladers, um die Expansion durch den Turbolader zu verringern und dadurch die Gefahr eines Turboladerpumpens zu verringern.
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Literaturstellenliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
WO 06/011553 -
Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Nebenbei, um Feinstaub (PM) zu verringern, der im Abgas enthalten ist, ist ein DPF (Dieselpartikelfilter) an einem Abgasrohr bzw. einer Abgasleitung angeordnet, die nachfolgend mit der Abgasturbine verbunden ist. Der DPF gibt Abgas nach einem Verringern von PM, wie z.B. Ruß, der in Abgas enthalten ist, zur Außenseite hin ab. Wenn viel Feinstaub durch den DPF aufgefangen wird, wird die Filterfunktion verringert. Wenn PM weiter verringert wird, wird sich das Abgasrohr verstopfen. Deshalb wird ein Regenerationsprozess, um gefangenen Feinstaub zu verbrennen, an dem DPF durchgeführt. Der Regenerationsprozess hat einen natürlichen Regenerationsprozess zum natürlichen Verbrennen von Feinstoff, wenn sich eine Abgastemperatur in Übereinstimmung mit einer Erhöhung einer Last erhöht, und einen Zwangsregenerationsprozess. Wenn PM bzw. Feinstaub erhöht wird, wird bzw. soll der Zwangsregenerationsprozess durchgeführt werden. In dem Zwangsregenerationsprozess wird Feinstaub bzw. PM zwangsweise durch ein Erhöhen einer Abgastemperatur und ein Durchführen einer Dosierung, um Kraftstoff vorangehend zu dem DPF einzuspritzen, zwangsweise verbrannt. Der Zwangsregenerationsprozess hat einen automatischen Zwangsregenerationsprozess und einen manuellen Zwangsregerationsprozess. Wenn eine Möglichkeit besteht, dass der DPF verstopft wird, indem ein Feinstaubmenge extrem erhöht wird, wird der manuelle Zwangsregenerationsprozess basierend auf einer manuellen Anweisung gemäß einer Warnung durchgeführt. In dem manuellen Zwangsregenerationsprozess wird Feinstaub bzw. PM zwangsweise verbrannt, durch ein Stoppen eines Fahrzeugs, Erhöhen einer Abgastemperatur, indem der Abgasrezirkulationsdurchgang vollständig geschlossen wird, ein weiteres Erhöhen einer Abgastemperatur durch ein Verringern einer Arbeit an einem Turbinenschaufelrotor mit Abgas und einem Durchführen der vorangehend erwähnten Dosierung.
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In diesem Fall gab es einen Wunsch bzw. ein Bedürfnis, einen Niederlastbetrieb durchzuführen, wie z.B. einen Oberflächengefällebetrieb und einen Hängebetrieb selbst während des manuellen Zwangsregenerationsprozesses. In einem Fall eines Durchführens eines Niederlastbetriebs bzw. eines Betriebs mit geringer Last während des manuellen Zwangsregenerationsprozesses, ist der Abgasrezirkulationsdurchgang in einem vollständig geschlossenen Zustand, in dem er unter dem manuellen Zwangsregenerationsbetrieb ist und eine Arbeit bzw. ein Abtrieb auf den Turbinenschaufelrotor wird durch einen Umgehungsdurchgang verringert, indem eine variable Turbodüse in einem vollständig geschlossenen Zustand ist. Deshalb wird eine Einlassluft von dem Kompressor aufgrund einer Trägheit der sich drehenden Turbine zugeführt, wenn eine Menge von Kraftstoff, die eingespritzt wird, abrupt verringert wird, während eines Niederlastbetriebs. Entsprechend gab es ein Problem eines Auftretens eines Pumpens selbst bei einer Niederlastbetätigung bzw. -betrieb.
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Um die vorangehenden Punkte anzusprechen, ist eines eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einlasssteuergerät und ein Verfahren einer Einlasssteuerung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, die zu einer Steuerung in der Lage ist, um den manuellen Zwangsregenerationsprozess durchzuführen und ein Pumpen zu unterdrücken, selbst wenn ein Niederlastbetrieb während des manuellen Zwangsregenerationsbetriebs durchgeführt wird.
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Lösung des Problems
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Um die Probleme zu bewältigen und die Aufgabe zu erreichen, weist ein Einlasssteuergerät für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes auf: einen Abgasrezirkulationsdurchgang, der einen Teil eines Abgases entnimmt, das von der Brennkraftmaschine abgegeben ist, um das entnommene Abgas zu einer Einlassdurchgangsseite der Brennkraftmaschine zu rezirkulieren; ein Öffnungs-Schließ-Ventil, das an dem Abgasrezirkulationsdurchgang angeordnet ist und das eine Strömungsrate des Abgases steuert, um durch den Abgasrezirkulationsdurchgang zirkuliert zu werden; eine Kraftstoffeinspritzmengenerfassungseinheit, die eine Kraftstoffmenge erfasst, die in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird; eine Turbine, die sich durch das Abgas dreht, das von der Brennkraftmaschine abgegeben wird; einen Kompressor, der mit der Drehung der Turbine angetrieben wird und der externe Luft bzw. Außenluft ansaugt und komprimiert, um die Luft zu der Brennkraftmaschine zuzuführen; eine variable Turbodüse, die eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das zu der Turbine zuzuführen ist, mit einer Düsenöffnungseinstellung eines Gleitmechanismus steuert und die einen Umgehungsdurchgang ausbildet, der Abgas zu dem stromabwärts der Turbine liegenden Dieselpartikelfilter abgibt, um eine Arbeit bzw. einen Abtrieb auf die Turbine über den Gleitmechanismus zu verringern, wenn der Gleitmechanismus vollständig geschlossen ist; und eine Öffnungssteuereinheit, die dann, wenn ein Niederlastbetrieb während eines manuellen Zwangsregenerationsprozesses eines Dieselpartikelfilters durchgeführt wird, der eine Menge von Partikelmaterial verringert, das in einem Abgas enthalten ist, welches von einer Dieselmaschine abgegeben wird, eine Steuerung durchführt, das Öffnungs-Schließ-Ventil auf eine vollständig geschlossenen Zustand und die variable Turbodüse auf einen vollständig geschlossenen Zustand einzustellen, und die dann, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs, die durch die Kraftstoffeinspritzmengenerfassungseinheit erfasst ist, Null wird, eine Steuerung durchführt, um das Öffnungs-Schließ-Ventil von dem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand und die variable Turbodüse von dem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand einzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren der Einlasssteuerung für eine Brennkraftmaschine folgendes auf: einen Abgasrezirkulationsdurchgang, der einen Teil eines Abgases entnimmt, das von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, um das entnommene Abgas zu einer Einlassdurchgangsseite der Brennkraftmaschine zu rezirkulieren; ein Öffnungs-Schließ-Ventil, das an dem Abgasrezirkulationsdurchgang angeordnet ist und das eine Strömungsrate des Abgases steuert, um durch den Abgasrezirkulationsdurchgang zirkuliert zu werden; eine Turbine, die durch das Abgas, das von der Brennkraftmaschine abgegeben wird, gedreht wird; einen Kompressor, der mit einer Drehung der Turbine angetrieben wird und der externe Luft bzw. Außenluft ansaugt und komprimiert, um die Luft zu der Brennkraftmaschine zuzuführen; eine variable Turbodüse, die eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das zu der Turbine zugeführt werden soll, mit einer Düsenöffnungseinstellung eines Gleitmechanismus steuert und die einen Umgehungsdurchgang ausbildet, der Abgas zu dem stromabwärts der Turbine liegenden Dieselpartikelfilter abgibt, um eine Arbeit bzw. einen Abtrieb auf die Turbine über den Gleitmechanismus zu verringern, wenn der Gleitmechanismus vollständig geschlossen ist, wobei das Verfahren folgendes aufweist: einen Erfassungsschritt, um eine Anweisung eines manuellen Zwangsregenerationsprozesses eines Dieselpartikelfilters zu erfassen, der eine Menge von Feinstaub bzw. Partikelmaterial verringert, das in dem von einer Dieselmaschine abgegebenen Abgas enthalten ist; einen vollständigen Schließsteuerschritt, um eine Steuerung durchzuführen, um das Öffnungs-Schließ-Ventil auf einen vollständig geschlossenen Zustand und die variable Turbodüse auf einen vollständig geschlossenen Zustand einzustellen, wenn die Anweisung des manuellen Zwangsregenerationsprozesses in dem Erfassungsschritt erfasst wird; und einen vollständigen Öffnungssteuerschritt, um eine Steuerung durchzuführen, um das Öffnungs-Schließ-Ventil von dem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand und um die variable Turbodüse von dem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand einzustellen, wenn eine Kraftstoffmenge, die eingespritzt wird, Null wird.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn ein Niederlastbetrieb während eines manuellen Zwangsregenerationsprozesses eines Dieselpartikelfilters durchgeführt wird, der eine Menge an Partikelmaterial bzw. Feinstaub verringert, der in einem von einer Dieselmaschine abgegebenen Abgas enthalten ist, wird es gesteuert, einen Umgehungsdurchgang auszubilden, der Abgas nicht zu einer Turbine zuführt, durch ein Einstellen eines Öffnungs-Schließ-Ventils, das an einem Abgasrezirkulationsdurchgang angeordnet ist, auf einen vollständig geschlossenen Zustand und einer variablen Turbodüse der Turbine auf einen vollständig geschlossenen Zustand, und das Öffnungs-Schließ-Ventil von dem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand und die variable Turbodüse von dem vollständig geschossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand einzustellen, wenn eine eingespritzte Kraftstoffmenge Null wird. Deshalb kann ein Pumpenereignis bzw. eine Auftreten eines Pumpens unterdrückt werden, selbst wenn ein Niederlastbetrieb während des manuellen Zwangsregenerationsprozesses durchgeführt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 2A ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau in der Nähe einer variablen Turbodüse in einem Zustand darstellt, in dem die variable Turbodüse vollständig geöffnet ist.
- 2B ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau in der Nähe der variablen Turbodüse in einem Zustand darstellt, in dem die variable Turbodüse vollständig geschlossen ist.
- 3 ist ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen einem manuellen Zwangsregenerationsprozess und einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine darstellt.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur eines Einlasssteuerprozesses mit einem Aktuatorsteuergerät beschreibt.
- 5 ist ein Zeitdiagramm, das einen Einlasssteuerprozess mit dem Aktuatorsteuergerät darstellt.
- 6 ist eine Ansicht, die eine zeitliche Veränderung einer Kraftstoffeinspritzmenge, einer Öffnung eines EGR-Ventils, einer Düsenöffnung der variablen Turbodüse, einen Einlassdruck und einen PM-Betrag bzw. Feinstaubmenge in einem Fall darstellt, in dem die Öffnung des EGR-Ventils (AGR-Ventil) nicht gesteuert wird, wenn eine Baumaschine während einer manuellen Zwangsregeneration und eines Niederlastbetriebs abrupt verzögert wird.
- 7 ist eine Ansicht, die eine zeitliche Variation bzw. Veränderung einer Kraftstoffeinspritzmenge, der Öffnung des EGR-Ventils, der Düsenöffnung der variablen Turbodüse, des Einlassdrucks und der Feinstaubmenge in einem Fall darstellt, in dem der Grad der Öffnung des EGR-Ventils aus einem vollständig geschlossenen Zustand zu einem vollständig geöffneten Zustand hin gesteuert wird, wenn die Baumaschine während der manuellen Zwangsregeneration und des Niederlastbetriebs abrupt verzögert wird.
- 8 ist eine Ansicht, die eine zeitliche Veränderung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs, der Öffnung des EGR-Ventils, der Düsenöffnung der variablen Turbodüse, des Einlassdrucks und der Feinstaubmenge in einem Fall darstellt, in dem die Baumaschine mit dem Einlassteuergerät der vorliegenden Ausführungsform abrupt verzögert wird.
- 9 ist eine erklärende Ansicht zur Variation bzw. Änderung eines Betriebspunkts eines Abgasturboladers, wenn eine abrupte Verzögerung jeweils von einem Zustand eines Betriebs bei einem mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereich und einem mittleren bis hohen Lastbereich und einem Zustand eines Betriebs bei einem niedrigen bis mittleren Geschwindigkeitsbereich und einem niedrigen bis mittleren Lastbereich auftritt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden wird ein Aufbau einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren ihrer Einlasssteuerung als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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[Aufbau einer Brennkraftmaschine]
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Zuerst wird ein Aufbau einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 beschrieben werden.
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1 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt ist, weist eine Brennkraftmaschine 1, die durch eine Dieselmaschine aufgebaut ist, einen Maschinenhauptkörper 2 mit einer Vielzahl (vier in der vorliegenden Ausführungsform) von Brennkammern, die in dessen Inneren ausgebildet sind, einem Einlassrohr 3, das eine Einlassluft zu den entsprechenden Brennräumen bzw. Brennkammern in den Maschinenhauptkörper 2 zuführt, ein Abgasrohr 4, das das von den entsprechenden Brennräumen in dem Maschinenhauptkörper 2 abgegebene Abgas abgibt, einen Kühlmechanismus 5, einen Abgasturbolader 6, einen DPF 7 und ein Abgasrezirkulationssystem 8 auf.
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Ein Einlasskrümmer 3A ist zwischen dem Maschinenhauptkörper 2 und dem Einlassrohr 3 derart befestigt, dass eine Einlassluft von dem Einlassrohr 3 zu den entsprechenden Brennräumen in dem Maschinenhauptkörper verteilt wird. Ein Abgaskrümmer 4A ist zwischen dem Maschinenhauptkörper 2 und dem Abgasrohr bzw. Auslassrohr 4 derart befestigt, dass ein Abgas, das von den entsprechenden Brennräumen in den Maschinenhauptkörper 2 abgegeben wird, kollektiv in das Abgasrohr 4 einströmt.
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Ein Nachkühler bzw. Ladeluftkühler 11, der Luft kühlt, die durch den Abgasturbolader 6 komprimiert ist, ist in dem Einlassrohr 3 angeordnet. Der Kühlmechanismus 5 weist eine Pumpe 12 auf, die durch eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) und dergleichen angetrieben wird, die in dem Maschinenhauptkörper 2 angeordnet ist. Kühlwasser, das durch die Pumpe 12 unter Druck zugeführt wird, wird durch einen Kühler 13 luftgekühlt, der an dem Kühlmechanismus 5 nach Kühlabschnitten angeordnet ist, die es erfordern, gekühlt zu werden, wie z.B. der Maschinenhauptkörper 2, der Abgasturbolader 6, ein Ölkühler (nicht dargestellt) und dergleichen. Der Ladeluftkühler 11 und der Kühler 13 sind an dem Maschinenhauptkörper 2 angeordnet und deren Kühltätigkeit wird mit einem Ventilator 14 beschleunigt, der durch die Kurbelwelle (nicht dargestellt) und dergleichen drehend angetrieben wird.
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Der Abgasturbolader 6 weist eine Turbine 21, die an einem mittleren Abschnitt des Abgasrohrs 4 angeordnet ist, einen Kompressor 22, der an einem mittleren Abschnitt des Einlassrohrs 3 angeordnet ist und durch ein Verriegeltsein mit der Turbine 21 angetrieben wird, eine variable Turbodüse 23, die eine Strömungsgeschwindigkeit eines Abgases, das zu der Turbine 21 zugeführt werden soll, steuert, und einen variablen Turbinenaktuator 23a auf, der den Grad einer Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 steuert. Der Abgasturbolader 6 steuert eine Umdrehungszahl bzw. Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine 21 durch ein Steuern des Grads der Öffnung der variablen Turbodüse 23 mit dem variablen Turboaktuator 23a. Eine Aufladung bzw. eine Turboaufladung der Luft an dem Maschinenhauptkörper 2 wird durchgeführt, indem der Kompressor 22 mit einer Drehung der Turbine 21 betrieben wird. In diesem Fall, wenn die variable Turbodüse 23 vollständig geschlossen ist, wird ein Abgeben von Abgas über einen Umgehungsdurchgang 24 auf die Seite des DPF 7 durchgeführt. Das heißt, wenn die variable Turbodüse 23 geöffnet wird, wird ein Turbinenschaufelrotor 21a veranlasst, durch ein Zuführen des Abgases dorthin zu arbeiten. Wenn die variable Turbodüse 23 vollständig geschlossen wird, wird eine Arbeit bzw. ein Abtrieb auf den Turbinenschaufelrotor 21a verringert, um eine Abgastemperatur durch Ausgeben eines Abgases über den Umgehungsdurchgang 24 auf die Seite des DPF 7 zu erhöhen.
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In diesem Fall wird ein Beispiel der variablen Turbodüse 23 mit Bezug auf 2A und 2B beschrieben werden. 2A ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau in der Nähe der variablen Turbodüse 23 darstellt, wenn die variable Turbodüse 23 vollständig geöffnet ist. Ferner ist 2B eine Schnittansicht, die einen Aufbau in der Nähe der variablen Turbodüse 23 darstellt, wenn die variable Turbodüse 23 vollständig geschlossen ist. Die Turbine 23 variiert eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases unter Verwendung der variablen Turbodüse 23, die einen Düsenöffnungsbereich mit einem Gleitmechanismus variiert. In 2A und 2B ist ein kreisförmiger Einlassdurchgang 106 zwischen einer Einlasskammer 104, die mit dem Abgasrohr bzw. der Abgasleitung 4 verbunden ist, und einem Auslassdurchgang 105 ausgebildet, an dem der Turbinenschaufelrotor 21a angeordnet ist. Der Grad einer Öffnung des Einlassdurchgangs 106 wird eingestellt, indem ein kreisförmiger Düsenring 108 in der axialen Richtung (in der Rechts-Links-Richtung in den Zeichnungen) als der Gleitmechanismus geglitten wird. Der Düsenring 108 weist eine kreisförmige radiale Wand 107, die sich in der Radialrichtung erstreckt, einen inneren kreisförmigen Flansch 120, der sich zu einer Seite einer kreisförmigen Aussparung 122 erstreckt, und einen äußeren kreisförmigen Flansch 121 auf. Eine Düsenschaufel 110 ist an dem Einlassdurchgang 106 entlang der Außenumfangsrichtung des Turbinenschaufelrotors 21a angeordnet. Dann wird ein Schlitz, der der Düsenschaufel 110 entspricht, an der radialen Wand 107 ausgebildet und die Düsenschaufel 110 wird an dem Schlitz eingesetzt. Ferner ist ein Führungsstab 130 mit dem Düsenring 108 über eine Verbindungsplatte 131 verbunden. Eine Bewegung des Führungsstabs 130 in der axialen Richtung (die Rechts-Links-Richtung in den Zeichnungen) wird durch den variablen Turboaktuator 23a gesteuert. Der Düsenring 108 wird in der axialen Richtung durch ein Steuern des variablen Turboaktuators 23a geglitten. Daher wird der Grad der Öffnung des Einlassdurchgangs 106 eingestellt und der Turbinenschaufelrotor 21a wird in Übereinstimmung mit einer Menge eines Abgases gedreht, die von der Einlasskammer 104 aus an dem Turbinenschaufelrotor 21a einströmt.
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Ferner ist eine Öffnung 132, die in der Umfangsrichtung angeordnet ist, an dem äußeren kreisförmigen Flansch 121 ausgebildet. Währenddessen ist eine kreisförmige Nut an einem Turbinengehäuse 103 ausgebildet, das den äußeren kreisförmigen Flansch 121 berührt, und eine Ringdichtung 126 ist an der Nut angeordnet. Die Öffnung 132 ist ausgebildet, um sich von der Ringdichtung 126 aus auf der Seite des Führungsstabs 130 zu befinden, wenn der Düsenring 108 vollständig geöffnet ist, wie in 2A dargestellt ist, und um sich von der Ringdichtung 126 aus auf der Seite des Einlassdurchgangs 106 zu befinden, wenn der Düsenring 108 vollständig geschlossen ist, wie in 2B dargestellt ist. Dementsprechend, wie in 2B dargestellt ist, wenn der Düsenrichtung vollständig geschlossen ist, ist der Einlassdurchgang 106 geschlossen, indem die radiale Wand 107 und eine radiale Wand 109 auf der Seite des Turbinengehäuses 103 in Kontakt stehen, und ein Abgas strömt über die Öffnung 132 zu der kreisförmigen Aussparung 122 ein. In diesem Fall, da eine Ringdichtung nicht zwischen dem inneren kreisförmigen Flansch 120 und dem Turbinengehäuse 103 angeordnet ist, strömt Abgas in der kreisförmigen Aussparung 122 über einen Spielraum bzw. einen Abstand zwischen dem inneren kreisförmige Flansch 120 und dem Turbinengehäuse 103 zu dem Auslassdurchgang 105 aus. Da die Ausströmrichtung des Abgases, das von dem inneren kreisförmige Flansch 120 und dem Turbinengehäuse 103 ausströmt, gemacht ist, um die Axialrichtung des Turbinenschaufelrotors 21a zu sein, führt ein Abgas eine geringe Arbeit an dem Turbinenschaufelrotor 21a aus und strömt zu dem Auslassdurchgang 105 als ein Abgas in einem hohen Temperaturzustand aus. Ein Umleitungsdurchgang 24a eines Abgases zu dem Zeitpunkt, wenn der Düsenring 108 vollständig geschlossen ist, ist der Umgehungsdurchgang 24, der in 1 dargestellt ist. In diesem Fall kann eine Verringerung bzw. eine Abnahme in einer Effizienz des Abgasturboladers 6 durch ein Variieren der Anzahl, Abmessungen, Formen und Positionen der Öffnungen 132 variiert werden.
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Zurückkehrend zu 1 ist eine Dosierungsdüse 25, die einen dosierten Kraftstoff einspritzt, der von einer Dosierkraftstoffzuführvorrichtung 26 zugeführt wird, zwischen der Turbine 21 und dem DPF 7 angeordnet. Eine Einspritzung des dosierten Kraftstoffs wird durchgeführt, wenn ein Zwangsregenerationsprozess angeordnet ist.
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Der DPF 7 gibt Abgas nach einem Verringern einer Menge von Feinstaub bzw. PM ab, das in dem Abgas enthalten ist, das von dem Abgasrohr 4 abgegeben wird. PM bzw. Feinstaub wird in dem DPF 7 angesammelt. Der vorangehend genannte Zwangsregenerationsprozess und dergleichen wird durchgeführt, um einen übermäßig angesammelten Zustand zu eliminieren.
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Das Abgasrezirkulationssystem 8 weist einen Abgasrezirkulationsdurchgang 31 auf, der eine Kommunikation bzw. eine Verbindung zwischen dem Abgaskrümmer 4A und dem Einlassrohr 3 vorsieht. Der Abgasrezirkulationsdurchgang 31 rezirkuliert einen Teil des Abgases, das von dem Abgaskrümmer 4A zu dem Einlassrohr 3 hin entnommen wird. Der Abgasrezirkulationsdurchgang 31 ist mit einem EGR-Ventil 32 versehen als ein Öffnungs-Schließ-Ventil, das den Abgasrezirkulationsdurchgang 31 öffnet und schließt, einem EGR-Ventilaktuator 32a, der den Grad einer Öffnung des EGR-Ventils 32 steuert, und einem EGR-Kühler 33, der Abgas von dem Auslasskrümmer 4A kühlt. Das Abgasrezirkulationssystem 8 verringert eine Sauerstoffkonzentration in einer Einlassluft und verringert eine Verbrennungstemperatur in dem Maschinenhauptkörper 2 durch ein Rückströmen eines Teils des Abgases zu dem Einlasskrümmer 3A über den Abgasrezirkulationsdurchgang 31. Daher ist es möglich, eine Menge eines Stickstoffoxids, das in dem Abgas enthalten ist, zu verringern.
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Als ein Steuersystem weist die Brennkraftmaschine 1 einen Maschinendrehzahlsensor 41, einen Kraftstoffeinspritzmengensensor 42, einen Einlassdrucksensor 43, einen Auslassdrucksensor 44, einen Turbinendrehzahlsensor 45, einen DPF-Regenerationsanordnungsabschnitt 46, einen Maschinencontroller bzw. ein Maschinensteuergerät 47 und ein Aktuatorsteuergerät 48 auf. Der Maschinendrehzahlsensor 41 erfasst eine Drehzahl der Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Maschinenhauptkörpers 2 und gibt ein Signal, das eine Drehzahl der Kurbelwelle (nicht dargestellt) anzeigt, an den Maschinencontroller bzw. das Maschinensteuergerät 47 ein.
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Der Kraftstoffeinspritzmengensensor 42 erfasst eine Menge des Kraftstoffs, der in die Brennräume des Maschinenhauptkörpers 2 eingespritzt wird, durch ein Erfassen einer Position eines Reglers einer Kraftstoffeinspritzpumpe (nicht dargestellt) oder eine Berechnung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs aus einem Kraftstoffdruck bei einer Common Rail, einer Öffnungszeit eines elektromagnetischen Ventils der Kraftstoffeinspritzdüse und dergleichen, wenn die Common Rail angeordnet bzw. vorgesehen ist. Der Kraftstoffeinspritzmengensensor 42 gibt ein Signal, das die Menge des eingespritzten Kraftstoffs angibt, an das Maschinensteuergerät 47 ein. Der Kraftstoffeinspritzmengensensor 42 funktioniert als eine Kraftstoffeinspritzmengenerfassungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Der Einlassdrucksensor 43 erfasst einen Einlassdruck zwischen einem Einlassdurchgang des Kompressors 22 und dem Einlasskrümmer 3A und gibt ein Signal, das einen Einlassdruck angibt, an das Aktuatorsteuergerät 48 ein. Der Abgasdrucksensor 44 erfasst einen Abgasdruck zwischen dem Abgaskrümmer 4A und einem Einlassdurchgang der Turbine 21 und gibt ein Signal, das einen Abgasdruck angibt, an das Aktuatorsteuergerät 48 ein. Der Turbinendrehzahlsensor 45 erfasst eine Drehzahl der Turbine 21 und gibt ein Signal, das die Drehzahl der Turbine 21 angibt, an das Aktuatorsteuergerät 48 ein. Der DPF-Regenerationsanweisungsabschnitt 46 weist an, den Zwangsregenerationsprozess (ein automatischer Zwangsregenerationsprozess und ein manueller Zwangsregenerationsprozess) des DPF 7 in Übereinstimmung mit einer Anweisung von einer Betriebsperson oder einer Steuervorrichtung durchzuführen.
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Das Maschinensteuergerät 47 wird mit einem Mikrocomputer verwirklicht, der eine CPU, einen RAM, ein ROM, Eingabe-Ausgabe-Kreise und dergleichen aufweist. Die CPU in dem Maschinensteuergerät 47 steuert einen Betrieb der Brennkraftmaschine 1, indem es ein Steuerprogramm, das in dem ROM gespeichert ist, in den RAM lädt und das in den RAM geladene Steuerprogramm durchführt. Insbesondere bestimmt das Maschinensteuergerät 47 einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1, wie z.B. eine Verzögerungshandlung basierend auf Signalen von dem Maschinendrehzahlsensor 41, dem Kraftstoffeinspritzmengensensor 42, einem Verzögerungspedal (nicht dargestellt) und einem Beschleunigerpedal, und steuert die Menge eines einzuspritzenden Kraftstoffs, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und dergleichen zu den Brennräumen in dem Maschinenhauptkörper 2 in Übereinstimmung mit dem bestimmten Betriebszustand. Das Maschinensteuergerät 47 überträgt Signale von dem Maschinendrehzahlsensor 41 und dem Kraftstoffeinspritzmengensensor 42 an das Aktuatorsteuergerät 48. In einem Fall, in dem die manuelle Zwangsregenerationsanweisung von dem DPF-Regenerationsanweisungsabschnitt 46 vorgesehen ist, führt hier das Maschinensteuergerät 47 eine verbindliche bzw. zwingende Steuerung durch, um eine niedrige Maschinendrehzahl und ein niedriges Maschinendrehmoment vorzusehen. Das Maschinensteuergerät 47 funktioniert als eine Verzögerungshandlungserfassungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall, selbst zum Bestimmen des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 kann das Maschinensteuergerät 47 als eine Kraftstoffeinspritzmengenerfassungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung funktionieren.
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Das Aktuatorsteuergerät 48 wird mit einem Mikrocomputer verwirklicht, der eine CPU, einen RAM, ein ROM, Eingabe-Ausgabe-Kreisläufe und dergleichen aufweist, und ist mit einem Eingabeabschnitt 51, einem Steuerabschnitt 52 und einem Ausgabeabschnitt 53 versehen. Der Eingabeabschnitt 51 empfängt Signale, die von dem Kraftstoffeinspritzmengensensor 42, dem Einlassdrucksensor 43, dem Abgas- bzw. Auslassdrucksensor 44 und dem Turbinendrehzahlsensor 45 ausgegeben sind, und gibt die aufgenommenen Signale an den Steuerabschnitt 52 ein. Der Steuerabschnitt 52 steuert den Grad der Öffnung der variablen Turbodüse 23 mit dem variablen Turboaktuator 23a und steuert den Grad der Öffnung des EGR-Ventils 32 mit dem EGR-Ventilaktuator 32a basierend auf den Signalen, die von dem Eingabeabschnitt 51 eingegeben sind. Der Ausgabeabschnitt 53 gibt ein Öffnungssteuersignal von dem Steuerabschnitt 52 an den variablen Turboaktuator 23a und den EGR-Ventilaktuator 32a aus. Das Aktuatorsteuergerät 48 funktioniert als eine Öffnungssteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Ferner, in einem Fall, in dem eine Anweisung zum Durchführen des Zwangsregenerationsprozesses von dem DPF-Regenerationsanweisungsabschnitt 46 aufgenommen wird bzw. empfangen wird, gibt das Aktuatorsteuergerät 48 eine Anweisung an die Dosierungskraftstoffzuführvorrichtung 26 aus, um Kraftstoff von der Dosierungsdüse 25 aus einzuspritzen.
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In diesem Fall wird eine Beschreibung des manuellen Zwangsregenerationsprozesses des DPF 7 und des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 unter Verwendung von 3 durchgeführt werden. Traditionell wurde lediglich der manuelle Zwangsregenerationsprozess durchgeführt, in dem ein Fahrzeug stoppt, ohne beladen zu sein bzw. ohne unter Last zu sein. In der vorliegenden Ausführungsform, selbst in dem manuellen Zwangsregenerationsprozess ist es möglich, einen Niederlastbetrieb durchzuführen, wie durch einen Bereich A2 in 3 dargestellt ist, d.h., ein Betrieb in dem Bereich mit einer niedrigen Last und einer niedrigen Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 kann durchgeführt werden, während ein Auftreten eines Pumpens unterdrückt wird. 3 ist ein Kennfeld M, das den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 darstellt. In 3 stellt ein Bezugszeichen Nm eine vorbestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 (Maschinendrehzahl) als eine Grenze zwischen einem niedrigen bis mittleren Geschwindigkeitsbereich und einem mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereich dar. Insbesondere bezeichnet das Bezugszeichen Nm eine Maschinendrehzahl (z.B. 1450 rpm), die mit einer Formel berechnet wird, die {(NH - NL) / 2} + NL ist, wenn eine niedrige Leerlaufdrehzahl und eine hohe Leerlaufdrehzahl durch NL (z.B. 800 rpm) bzw. NH (z.B. 2100 rpm) bezeichnet sind. Das heißt, der niedrige bis mittlere Geschwindigkeitsbereich bezeichnet einen Bereich, in dem die Maschinendrehzahl N nicht geringer als die niedrige Leerlaufdrehzahl NL ist und niedriger ist als die Maschinendrehzahl Nm. Der mittlere bis hohe Geschwindigkeitsbereich bezeichnet einen Bereich, in dem die Maschinendrehzahl N nicht niedriger als die Maschinendrehzahl Nm ist und niedriger als die hohe Leerlaufdrehzahl NH ist.
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Ferner bezeichnet in 3 ein Bezugszeichen Fi eine Leerlaufeinspritzmenge. Ferner bezeichnet ein Bezugszeichen 1/2 Fmax eine vorbestimmte Kraftstoffeinspritzmenge der Brennkraftmaschine 1 als eine Grenze zwischen einem niedrigen bis mittleren Lastbereich und einem mittleren bis hohen Lastbereich, in dem es einen halben Wert einer maximalen Kraftstoffeinspritzmenge Fmax der Brennkraftmaschine 1 bezeichnet. Das heißt, der niedrige bis mittlere Lastbereich bezeichnet einen Bereich, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge F nicht niedriger als die Leerlaufeinspritzmenge Fi ist und niedriger als die Kraftstoffeinspritzmenge 1/2 Fmax ist. Der mittlere bis hohe Lastbereich bezeichnet einen Bereich, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge F nicht geringer als die Kraftstoffeinspritzmenge 1/2 Fmax ist und niedriger als die maximale Kraftstoffeinspritzmenge ist. Entsprechend ist der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 in einem Bereich A1, der in 3 dargestellt ist, in dem mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereich und mittleren bis hohen Lastbereich. Ferner ist der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 in dem Bereich A2, der in 3 dargestellt ist, in dem niedrigen bis mittleren Geschwindigkeitsbereich und dem niedrigen bis mittleren Lastbereich. Dann, wie vorangehend beschrieben ist, ermöglicht die vorliegende Ausführungsform, den Niederlastbetrieb in dem Bereich A2 durchzuführen, ohne ein Pumpen zu verursachen, selbst wenn der manuelle Zwangsregenerationsprozess durchgeführt wird.
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[Einlasssteuerprozess]
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Mit der Brennkraftmaschine 1 mit dem vorangehend genannten Aufbau führt das Aktuatorsteuergerät 48 einen Einlasssteuerprozess, der im Folgenden beschrieben wird, derart durch, dass ein Pumpenvorfall bzw. -ereignis an dem Abgasturbolader 6 unterdrückt wird, selbst wenn ein Niederlastbetrieb in dem Bereich A2 während des manuellen Zwangsregenerationsprozesses durchgeführt wird. In diesem Fall kann während des manuellen Zwangsregenerationsprozesses lediglich der Niederlastbetrieb durchgeführt werden. In diesem Fall, wie vorangehend beschrieben ist, steuert während des manuellen Zwangsregenerationsprozesses das Maschinensteuergerät 47 verbindlich bzw. zwangsweise, um eine niedrige Maschinendrehzahl und ein niedriges Maschinendrehmoment zu haben. Im Folgenden wird eine Prozedur des Einlasssteuerprozesses, der durch das Aktuatorsteuergerät 48 durchgeführt werden soll, mit Bezug auf ein Flussdiagramm beschrieben werden, das in 4 dargestellt ist.
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4 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur des Einlasssteuerprozesses beschreibt, der durch das Aktuatorsteuergerät 48 durchzuführen ist. Der Einlasssteuerprozess, der durch das Aktuatorsteuergerät 48 durchzuführen ist, wird zu dem Zeitpunkt gestartet, wenn ein Zündschalter der Baumaschine, auf der die Brennkraftmaschine 1 montiert ist, von einem AUS-Zustand zu einem AN-Zustand umgeschaltet wird und der Einlasssteuerprozess zu Schritt S1 fortschreitet. Der Einlasssteuerprozess wird wiederholt durchgeführt für jeden vorbestimmten Steuerzyklus, während der Zündschalter der Baumaschine in dem AN-Zustand beibehalten wird.
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In einem Prozess von Schritt S1 bestimmt der Steuerabschnitt 52 des Aktuatorsteuergeräts 48, ob eine Anweisung zum Durchführen des manuellen Zwangsregenerationsprozesses des DPF 7 vorgesehen ist oder nicht, basierend auf dem Eingabesignal von dem DPF-Regenerationsanweisungsabschnitt 46, das über den Eingabeabschnitt 51 eingegeben wird. Als ein Ergebnis der Bestimmung, wenn die Anweisung zum Durchführen des manuellen Zwangsregenerationsprozesses des DPF 7 nicht vorgesehen ist („Nein“ in Schritt S1), beendet der Steuerabschnitt 52 eine Serie bzw. eine Reihe des Einlasssteuerprozesses. Andererseits, wenn die Anweisung zum Durchführen des manuellen Zwangsregenerationsprozesses DPF 7 vorgesehen ist („Ja“ in Schritt S1), führt der Steuerabschnitt 52 den Einlasssteuerprozess mit einer Verarbeitung von Schritt S2 fort.
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In der Verarbeitung von Schritt S2 werden die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 gesteuert, um in einem vollständig geschlossenen Zustand zu sein, mit einem Steuern des variablen Turboaktuators 23a und des EGR-Ventilaktuators 32A durch den Steuerabschnitt 52 der Aktuatorsteuervorrichtung bzw. des Aktuatorsteuergeräts 48. In diesem Fall gelangt der Umgehungsdurchgang 24 von einem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand. Abgas wird durch ein Steuern der Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 in den vollständig geschlossenen Zustand direkt über den Umgehungsdurchgang 24 zu der Seite des DPF 7 zugeführt. Folglich, da die Last bzw. der Abtrieb auf den Turbinenschaufelrotor 21a verringert wird, kommt eine Temperatur des Abgases, das zu dem DPF 7 zugeführt wird, in einem hohen Temperaturzustand. Ferner soll ein Abgas von dem Maschinenhauptkörper 2 ebenfalls in einem hohen Temperaturzustand sein, da das EGR-Ventil 32 in dem vollständig geschlossenen Zustand ist. Dementsprechend, wenn eine Temperatur des Abgases, das zu dem DPF 7 hin zugeführt wird, eine vorbestimmte Temperatur oder höher wird, wird der manuelle Zwangsregenerationsprozess durchgeführt, in dem ein Dosierungskraftstoff, der von der Dosierkraftstoffzuführvorrichtung 26 zugeführt wird, verbrannt wird und Feinstaub bzw. PM (insbesondere Ruß) aufgrund dessen verbrannt wird, dass er in einem hohen Temperaturzustand ist. Dementsprechend wird die Verarbeitung von Schritt S2 beendet und der Einlasssteuerprozess schreitet zu einer Verarbeitung von Schritt S3 fort.
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In der Verarbeitung von Schritt S3 bestimmt der Steuerabschnitt 52 des Aktuatorsteuergeräts 48, ob die Menge des eingespritzten Kraftstoffs Null wird oder nicht, basierend auf dem Eingabesignal von dem Kraftstoffeinspritzmengensensor 42. In diesem Fall wird es als die Verarbeitung von Schritt S3 außerdem möglich, zu bestimmen, ob eine abrupte Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 auftritt oder nicht, welche die eingespritzte Kraftstoffmenge veranlasst, Null zu werden. In diesem Fall ist es außerdem möglich, dass der Steuerabschnitt 52 bestimmt, dass eine abrupte Verzögerung an der Brennkraftmaschine 1 auftritt, wenn eine Maschinendrehzahlverringerung, ein Niederdrücken der Verzögerungseinrichtung, ein Lösen der Beschleunigereinrichtung oder dergleichen erfasst ist. Wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs Null wird („Ja“ in Schritt S3), führt der Steuerabschnitt 52 den Einlasssteuerprozess mit einer Verarbeitung von Schritt S4 fort. Andererseits, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs nicht Null wird („Nein“ in Schritt S3), beendet der Steuerabschnitt 52 die Serie bzw. die Abfolge der Einlasssteuerungsverarbeitung.
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In diesem Fall wird der Prozess von Schritt S3 insbesondere mit Bezug auf 5 beschrieben werden. In 5 bezeichnet die horizontale Achse eine Zeit T. Ferner bezeichnet die vertikale Achse an der linken Seite eines Graphen von 5 die Kraftstoffeinspritzmenge F und eine durchgezogene Linie L1 zeigt eine zeitliche Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge F. Ferner bezeichnet die vertikale Achse auf der rechten Seite des Graphen von 5 die Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und eine Strichlinie L2 stellt eine zeitliche Veränderung der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 dar. Wenn die Brennkraftmaschine 1 abrupt verzögert wird, wird die Kraftstoffeinspritzmenge F einmal durch das Maschinensteuergerät 47 abgeschnitten, um zu einem Zeitpunkt T, welcher T1 ist, Null zu sein, und dann springt sie auf die Leerlaufkraftstoffeinspritzmenge Fi zurück, wenn eine Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit T, welche T2 ist, startet, wie durch die durchgezogene Linie L1 in 5 dargestellt ist. Dementsprechend bestimmt das Aktuatorsteuergerät 48, dass die Brennkraftmaschine 1 zu einer Zeit T, welche T1 ist, in 5 abrupt verzögert wird, d.h., zu dem Zeitpunkt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge F Null wird. Dann, in einem Fall, dass die Kraftstoffeinspritzmenge F Null wird, führt der Steuerabschnitt 52 den Einlasssteuerprozess mit der Verarbeitung von Schritt S4 fort. Andererseits, in einem Fall, dass die Kraftstoffeinspritzmenge nicht Null wird, beendet der Steuerabschnitt 52 die Abfolge der Einlasssteuerungsverarbeitung. In diesem Fall, wenn der Grad der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 vollständig geschlossen ist, ist es unter dem manuellen Zwangsregenerationsprozess.
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In dem Prozess von Schritt S4 werden die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 gesteuert, um in einem vollständig geöffneten Zustand zu sein, mit einem Steuern des variablen Turboaktuators 23a und des EGR-Ventilaktuators 32a durch den Steuerabschnitt 52 des Aktuatorsteuergeräts 48. Insbesondere steuert der Steuerabschnitt 52 des Aktuatorsteuergeräts 48 den variablen Turboaktuator 23a und den EGR-Ventilaktuator 32a, sodass die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 gesteuert werden, um in dem vollständig geöffneten Zustand zu sein, wie durch die Strichpunktlinie L2 in 5 dargestellt ist. Eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das zu der Turbine 21 zugeführt wird, wird durch ein Steuern des Grads der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23, um in dem vollständig geöffneten Zustand zu sein, verringert. Ferner, aufgrund dessen, dass der Grad der Öffnung des EGR-Ventils 32 gesteuert wird, um in dem vollständig geöffneten Zustand zu sein, wird eine Einlassluft in dem Einlassdurchgang 3 zu der Seite des Einlassdurchgangs der Turbine 21 von der Seite des Auslassdurchgangs des Kompressors 22 über den Abgasrezirkulationsdurchgang 31 umgangen. Dementsprechend wird ein Einströmwiderstand der Einlassluft an der Seite des Auslassdurchgangs des Kompressors 22 klein. Deshalb, da ein Betriebspunkt des Abgasturboladers 6 von einem Betriebspunkt M0 zu einem Betriebspunkt M2 umgeschaltet wird, in dem ein Kurvenzug, der durch eine doppelt gepunktete Strichpunktlinie in 9 dargestellt ist, passiert wird, ist es möglich, einen Pumpenvorfall bzw. -ereignis des Abgasturboladers 6 aufgrund eines Eintretens des Betriebspunkts in einen Pumpbereich zu unterdrücken. Daher wird die Verarbeitung von Schritt S4 komplettiert und der Einlasssteuerprozess schreitet zu einem Prozess von Schritt S5 fort.
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In dem Prozess bzw. in der Verarbeitung von Schritt S5 bestimmt der Steuerabschnitt 52 des Aktuatorsteuergeräts 48, ob die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ungleich Null wird oder nicht, basierend auf dem Eingabesignal von dem Kraftstoffeinspritzmengensensor 42. Dann, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ungleich Null wird (zu der Zeit T2 in 4), bringt der Steuerabschnitt 52 des Aktuatorsteuergeräts 48 die Einlasssteuerungsverarbeitung zu einer Verarbeitung von Schritt S6 voran.
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In dem Prozess von Schritt S6 steuert der Steuerabschnitt 52 des Aktuatorsteuergeräts 48 den variablen Turboaktuator 23a und den EGR-Ventilaktuator 32a basierend auf dem Eingabesignal von dem Kraftstoffeinspritzmengensensor 42, so dass die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und die Öffnung des EGR-Ventils 32 von dem vollständig geöffneten Zustand zu dem vollständig geschlossenen Zustand hin verringert werden in Übereinstimmung mit einem Anstieg in der Menge des eingespritzten Kraftstoffs, wie durch eine Wellenform L2 in 5 dargestellt ist. Insbesondere verringert das Aktuatorsteuergerät 48 die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 von dem vollständig geöffneten Zustand zu dem vollständig geschlossenen Zustand hin, so dass die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 eine umgekehrt proportionale Beziehung zu der Menge des eingespritzten Kraftstoffs haben oder die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 mit einer vorbestimmten Exponentialfunktion in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs verringert werden. Gemäß solch einem Prozess, da eine Einlassluft zu dem Maschinenhauptkörper 2 in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Menge des eingespritzten Kraftstoffs erhöht wird und Kraftstoff in den Brennräumen vollständig zu verbrennen ist, kann der manuelle Zwangsregenerationsprozess durchgeführt werden, während eine Erhöhung einer Menge des in einem Abgas enthaltenen Feinstaubs unterdrückt wird. Daher ist die Verarbeitung von Schritt S6 komplettiert und der Einlasssteuerprozess bzw. die Einlasssteuerungsverarbeitung schreitet zu Schritt S7 fort.
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In dem Prozess von Schritt S7 bestimmt der Steuerabschnitt 52 des Aktuatorsteuergeräts 48, ob die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 beide in dem vollständig geschlossenen Zustand sind oder nicht. Als ein Ergebnis der Bestimmung, wenn beide von den Graden der Düsenöffnungen der variablen Turbodüsen 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 nicht in dem vollständig geschlossenen Zustand sind („Nein“ in Schritt S7), kehrt der Steuerabschnitt 52 den Einlasssteuerprozess zu dem Prozess von Schritt S6 zurück. Im Gegensatz dazu, wenn beide von den Graden der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 in dem vollständig geschlossenen Zustand sind („Ja“ in Schritt S7), beendet der Steuerabschnitt 52 die Abfolge der Einlasssteuerungsverarbeitung. Dann werden die vorangehend genannten Prozesse wiederholt für jeden vorbestimmten Steuerzyklus durchgeführt. Entsprechend kann selbst während des manuellen Zwangsregenerationsprozesses ein Niederlastbetrieb durchgeführt werden ohne ein Pumpen zu verursachen.
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6 ist eine Ansicht, die eine zeitliche Veränderung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs, des Grads der Öffnung des EGR-Ventils 32, des Grads der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23, eines Einlassdrucks und der PM-Menge in einem Fall darstellt, dass die Baumaschine während der manuellen Zwangsregeneration und während des Niederlastbetriebs abrupt verzögert wird. Wie in 6 dargestellt ist, in einem Fall, in dem der Grad der Öffnung des EGR-Ventils 32 nicht gesteuert wird, wenn die Baumaschine abrupt verzögert wird, tritt ein Pumpen an dem Abgasturbolader 6 auf, in dem der Einlassdruck fluktuiert wird.
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7 ist eine Ansicht, die eine zeitliche Veränderung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs, des Grads der Öffnung des EGR-Ventils 32, des Grads der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23, eines Einlassdrucks und der PM-Menge in einem Fall darstellt, in dem der Grad der Öffnung des EGR-Ventils 32 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu dem vollständig geöffneten Zustand gesteuert wird, wenn die Baumaschine während der manuellen Zwangsregeneration und während des Niederlastbetriebs abrupt verzögert wird. Wie in 7 dargestellt ist, in einem Fall, dass der Grad des EGR-Ventils 32 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu dem vollständig geschlossenen Zustand gesteuert wird, wenn die Baumaschine abrupt verzögert wird, ist es möglich, ein Pumpenereignis des Abgasturboladers 6 aufgrund einer Fluktuation in dem Einlassdruck zu unterdrücken. Jedoch wird mit der Steuerung von 7 der Grad des EGR-Ventils 32 in dem vollständig geöffneten Zustand beibehalten, bis die Menge des eingespritzten Kraftstoffs von Null zu der Leerlaufkraftstoffeinspritzmenge zurückgesprungen ist.
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Dementsprechend wird Kraftstoff zu dem Maschinenhauptkörper 2 in einem Zustand eingespritzt, dass eine Einlassluftmenge klein ist, bis der Grad des EGR-Ventils 32 zu dem vollständig geschlossenen Zustand von dem vollständig geöffneten Zustand aus zurückgekehrt ist, sodass Kraftstoff unvollständig verbrannt wird und eine Rußmenge, die in dem Abgas enthalten ist, erhöht wird.
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8 ist eine Ansicht, die eine zeitliche Veränderung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs, des Grads der Öffnung des EGR-Ventils 32, des Grads der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23, eines Einlassdrucks und der PM- bzw. Feinstaubmenge in einem Fall darstellt, dass die Baumaschine mit dem Einlasssteuergerät der vorliegenden Erfindung abrupt verzögert wird. Wie in 8 dargestellt ist, wird mit dem Einlasssteuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung ein Pumpenvorfall bzw. Pumpenereignis des Abgasturboladers 6 aufgrund einer Fluktuation in dem Einlassdruck durch ein Steuern der Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu dem vollständig geöffneten Zustand unterdrückt, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs Null wird. Ferner werden mit dem Einlasssteuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung die Grade der Düsenöffnung der variablen Turbodüse 23 und der Öffnung des EGR-Ventils 32 von einem vollständig geöffneten Zustand zu dem vollständig geschlossenen Zustand hin verringert, wenn die Menge des eingespritzten Kraftstoffs ungleich Null wird. Das heißt, mit dem Einlasssteuergerät der vorliegenden Erfindung wird eine Einlassluftmenge an den Maschinenhauptkörper 2 in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs erhöht. Deshalb gemäß dem Einlasssteuergerät der vorliegenden Erfindung, da die Einlassluft an den Maschinenhauptkörper 2 in Übereinstimmung mit einer Erhöhung bzw. einem Anstieg der Menge des eingespritzten Kraftstoffs erhöht wird und Kraftstoff in den Brennräumen vollständig verbrannt werden soll, kann ein Erhöhen der Feinstaubmenge bzw. PM-Menge, die in einem Abgas enthalten ist, niedergehalten werden.
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In dem Vorangehenden ist eine Beschreibung auf Ausführungsformen durchgeführt, auf die die Erfindung angewendet wird, die durch die Erfinder erfunden ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beschreibung und Zeichnungen der vorangehend genannten Ausführungsformen beschränkt, welche einen Teil einer Offenbarung der vorliegenden Erfindung bilden. Das heißt, andere Ausführungsformen, Beispiele, Implementationstechniken und dergleichen, welche durch einen Fachmann basierend auf den vorangehenden Ausführungsformen durchgeführt werden, sind alle in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Maschinenhauptkörper
- 3
- Einlassrohr
- 4
- Auslassrohr
- 5
- Kühlmechanismus
- 6
- Abgasturbolader
- 7
- DPF (Dieselpartikelfilter)
- 8
- Abgasrezirkulationssystem
- 21
- Turbine
- 21a
- Turbinenschaufelrotor
- 22
- Kompressor
- 23
- Variable Turbodüse
- 23a
- Variabler Turboaktuator
- 24
- Umgehungsdurchgang
- 25
- Dosierungsdüse
- 26
- Dosierungskraftstoffzuführvorrichtung
- 31
- Abgasrezirkulationsdurchgang
- 32
- EGR-Ventil
- 32a
- EGR-Ventilaktuator
- 33
- EGR-Kühler
- 41
- Maschinendrehzahlsensor
- 42
- Kraftstoffeinspritzmengensensor
- 43
- Einlassdrucksensor
- 44
- Auslassdrucksensor
- 45
- Turbinendrehzahlsensor
- 46
- DPF-Regenerationsanweisungsabschnitt
- 47
- Maschinensteuergerät
- 48
- Aktuatorsteuergerät
- 51
- Eingabeabschnitt
- 52
- Steuerabschnitt
- 53
- Ausgabeabschnitt
