DE112011102184B4 - Motorsteuergerät und Steuerverfahren - Google Patents

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Abstract

Motorsteuergerät zum Steuern eines Motors (1) mit einem variablen Ventilmechanismus (18), der eine Ventileigenschaft zu einer ersten Ventileigenschaft, gemäß welcher mindestens eines von einem Vorgang eines Voröffnens eines Einlassventils (14) während eines Auspufftakts vor einem Ventilöffnungszeitpunkt in einem Ansaugtakt und einem Vorgang des Wiederöffnens eines Auslassventils (15) während des Ansaugtakts im Anschluss an das Öffnen/Schließen desselben während des Auspufftakts durchgeführt wird, und zu einer zweiten Ventileigenschaft, gemäß welcher weder das Voröffnen des Einlassventils (14) noch das Wiederöffnen des Auslassventils (15) durchgeführt wird, schalten kann, wobei das Motorsteuergerät umfasst: einen ersten Abgasturbolader (61) mit einem in einem Einlasskanal (30) des Motors (1) angeordneten Kompressor (61a) und einer in dem Auslasskanal (40) angeordneten Turbine (61b); einen ersten Auslass-Bypasskanal (67), der die Turbine (61b) des ersten Abgasturboladers (61) umgeht; ein erstes Auslass-Bypassventil (68), das in dem ersten Auslass-Bypasskanal (67) angeordnet ist; eine Steuereinheit für das erste Auslass-Bypassventil (68) zum Steuern eines Öffnungsgrads des ersten Auslass-Bypassventils (68); eine Schaltforderungsdetektionseinheit zum Detektieren, wenn die von dem variablen Ventilmechanismus (18) vorgesehene Ventileigenschaft die erste Ventileigenschaft ist, des Vorhandenseins oder Fehlens einer Forderung nach Schalten zu der zweiten Ventileigenschaft infolge einer Zunahme einer Motorlast; eine Kraftstoffmengensteigerungseinheit zum Steigern, wenn das Vorhandensein der Schaltforderung durch die Schaltforderungsdetektionseinheit detektiert wird, einer dem Motor (1) zugeführten Kraftstoffmenge auf eine größere Menge als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft; und eine Ventileigenschaftschalteinheit zum Schalten, wenn das Vorhandensein der Schaltforderung von der Schaltforderungsdetektionseinheit detektiert wird, der von dem variablen Ventilmechanismus (18) vorgesehenen ...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein technisches Gebiet, das einen Motor mit einem variablen Ventilmechanismus betrifft, der eine Ventileigenschaft zu einer ersten Ventileigenschaft, gemäß welcher mindestens eines von einem Vorgang eines Voröffnens eines Einlassventils während eines Auspufftakts vor einem Ventilöffnungszeitpunkt in einem Ansaugtakt und einem Vorgang des Wiederöffnens eines Auslassventils während des Ansaugtakts im Anschluss an das Öffnen/Schließen desselben während des Auspufftakts durchgeführt wird, und zu einer zweiten Ventileigenschaft, gemäß welcher weder das Voröffnen des Einlassventils noch das Wiederöffnen des Auslassventils durchgeführt wird, schalten kann.
  • Technischer Hintergrund
  • Üblicherweise ist, wie z. B. in der JP 2000-186517 A gezeigt, ein Motor bekannt, bei dem zum Zweck des Verbesserns der Verbrennung oder dergleichen ein Auslassventil während eines Ansaugtakts im Anschluss an das Öffnen/Schließen desselben während eines Auspufftakts geöffnet (wiedergeöffnet) wird, um dadurch verbranntes Gas (Abgas) in einem Auslasskanal als internes AGR-Gas in einen Zylinder einzuleiten. In der JP 2000-186517 A wird auch offenbart, ein Einlassventil während des Auspufftakts zu öffnen (wieder zu öffnen), um das verbrannte Gas in einen Einlasskanal einzuleiten und das verbrannte Gas zusammen mit Frischluft als internes AGR-Gas in dem nächsten Ansaugtakt in den Zylinder einzuleiten. Ein solcher Motor umfasst einen variablen Ventilmechanismus, der eine Ventileigenschaft zu einer ersten Ventileigenschaft, die ein Voröffnen des Einlassventils während des Auspufftakts vor einem Ventilöffnungszeitpunkt in dem Ansaugtakt ermöglicht oder ein Wiederöffnen des Auslassventils während des Ansaugtakts im Anschluss an das Öffnen/Schließen desselben während des Auspufftakts ermöglicht, und zu einer zweiten Ventileigenschaft, die weder das Durchführen des Voröffnens des Einlassventils noch des Wiederöffnens des Auslassventils ermöglicht, schalten kann.
  • Aus der DE 10 2006 019 255 A1 ist ein Steuergerät zum Einstellen eines variablen Turbolader-Turbinenströmungsquerschnitts bekannt, welches ein Stellglied zur Einstellung eines Turbinenströmungsquerschnitts eines Turboladers eines Verbrennungsmotors bei einem Wechsel der Last von einem kleineren Lastwert auf einen größeren Lastwert ansteuert, wobei die Einstellung durch eine Regelung eines Spülgefälles des Verbrennungsmotors erfolgt. Das Steuergerät ist ferner dazu eingerichtet, den Turbinenströmungsquerschnitt bei einem Ottomotor zwischen dem Wechsel der Last und einem Beginn einer von dem Spülgefälle abhängigen Einstellung nicht auf einem minimalen Turbinenströmungsquerschnitt festzuhalten.
  • Die JP 2004-176568 A offenbart ein Motorsteuergerät, durch welches eine zu hohe innere Abgasrückführung vermieden wird, indem abhängig von der Ventilüberschneidung der Strömungswiderstand im Abgastrakt begrenzt wird, wobei der Strömungswiderstand durch eine Abgasdrossel erzeugt wird.
  • Die US 2009/0025697 A1 offenbart einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführung, wobei sich die Zeitdauer der Abgasrückführung mit der Öffnungszeit des Einlassventils überlappt.
  • Aus der US 2006/0086546 A1 ist eine weitere Motorsteuerung bekannt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wenn bei dem vorstehenden Motor sich der Betriebszustand des Motors in einem Betriebsbereich niedriger Drehzahl und niedriger Last befindet, ist die von dem variablen Ventilmechanismus vorgesehene Ventileigenschaft normalerweise auf die erste Ventileigenschaft eingestellt. In einem Betriebsbereich hoher Last oder dergleichen, der eine große Menge an Frischluft erfordert, wird die Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft eingestellt.
  • Wenn aber die Ventileigenschaft infolge einer Zunahme der Motorlast von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft geschaltet wird, verzögert eine Betätigungsverzögerung eines Nocken oder dergleichen in dem Schaltvorgang eine Reduzierung der internen AGR-Menge, was zu dem Problem einer verzögerten Zunahme der in den Zylinder zu füllenden Menge an Frischluft führt. Eine solche verzögerte Zunahme der Menge an Frischluft führt zu der Verschlechterung einer Reaktion auf eine Beschleunigungsforderung, insbesondere wenn der Betrag der geforderten Beschleunigung des Motors höher als ein vorbestimmter Wert ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Punkte verwirklicht, und eine Aufgabe derselben besteht darin, bei Schalten der Ventileigenschaft von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft infolge einer Zunahme der Motorlast die Menge an Frischluft, die in den Zylinder gefüllt wird, zum frühestmöglichen Zeitpunkt zu erhöhen.
  • Lösung des Problems
  • Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung ein Motorsteuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Das Motorsteuergerät umfasst eine Schaltforderungsdetektionseinheit, eine Kraftstoffmengensteigerungseinheit, eine Ventileigenschaftschalteinheit und vorzugsweise eine Abgasdruckreduzierungseinheit zum Durchführen, wenn das Vorhandensein der Schaltforderung von der Schaltforderungsdetektionseinheit detektiert wird, eines Druckreduzierungsvorgangs zum Reduzieren eines Drucks in einem Auslasskanal des Motors.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Anordnung ermöglicht der Druckreduzierungsvorgang durch die Druckreduzierungseinheit während des Schaltens von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft eine Reduktion der internen AGR-Menge. D. h. die sich aus dem Wiederöffnen des Auslassventils in dem Ansaugtakt ergebende interne AGR-Menge hängt von dem Druck in dem Auslasskanal ab, und wenn der Betrag des Hubs des Auslassventils und ein Ventilöffnungszeitraum (Ventilöffnungsauslösezeitpunkt und Ventilschließungsbeendigungszeitpunkt) gleich sind, ist die interne AGR-Menge kleiner, wenn der Druck in dem Auslasskanal niedrig statt hoch ist. Bezüglich der sich aus dem Voröffnen des Einlassventils während des Auspufftakts ergebenden internen AGR-Menge hängt es auch von dem Abgasdruck ab, und die interne AGR-Menge ist kleiner, wenn der Druck in dem Auslasskanal niedrig statt hoch ist. Mit dem Druckreduzierungsvorgang durch die Druckreduzierungseinheit ist es demgemäß möglich, die interne AGR-Menge zu reduzieren und dadurch die Menge an Frischluft, die in einen Zylinder gefüllt wird, zu erhöhen. Wenn die Ventileigenschaft von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft geschaltet wird, kann daher die in den Zylinder gefüllte Menge an Frischluft zu einem frühen Zeitpunkt erhöht werden.
  • Das Motorsteuergerät umfasst weiterhin: einen ersten Abgasturbolader, der einen in einem Einlasskanal des Motors angeordneten Kompressor und eine in dem Auslasskanal angeordnete Turbine aufweist; einen ersten Auslass-Bypasskanal, der die Turbine des ersten Abgasturboladers umgeht; ein erstes Auslass-Bypassventil, das in dem ersten Auslass-Bypasskanal angeordnet ist; und eine Steuereinheit für das erste Auslass-Bypassventil zum Steuern eines Öffnungsgrads des ersten Auslass-Bypassventils. Vorzugsweise ist die Abgasdruckreduzierungseinheit aus der Steuereinheit für das erste Auslass-Bypassventil gebildet. Der Druckreduzierungsvorgang durch die Abgasdruckreduzierungseinheit bei Detektieren des Vorhandenseins der Schaltforderung durch die Schaltforderungsdetektionseinheit ist vorzugsweise ein Vorgang des Steuerns des Öffnungsgrads des ersten Auslass-Bypassventils zu einem Öffnungsgrad, der größer als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist.
  • Dies ermöglicht ein einfaches und zuverlässiges Durchführen des Druckreduzierungsvorgangs. Wenn ferner z. B. das erste Auslass-Bypassventil während der Wahl der ersten Ventileigenschaft auf eine voll geschlossene Stellung eingestellt ist und das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, ist es lediglich durch leichtes Öffnen des ersten Auslass-Bypassventils von der voll geschlossenen Stellung möglich, den Druck in dem Auslasskanal relativ stark zu reduzieren. Demgemäß kann die in den Zylinder gefüllte Menge an Frischluft zu einem frühen Zeitpunkt erhöht werden.
  • Vorzugsweise umfasst das Motorsteuergerät, das den vorstehend beschriebenen ersten Abgasturbolader umfasst, weiterhin: einen zweiten Abgasturbolader, der einen stromaufwärts des Kompressors des ersten Abgasturboladers in dem Einlasskanal angeordneten Kompressor und eine stromabwärts der Turbine des ersten Abgasturboladers in dem Auslasskanal angeordnete Turbine aufweist; einen zweiten Auslass-Bypasskanal, der die Turbine des zweiten Abgasturboladers umgeht; ein zweites Auslass-Bypassventil, das in dem zweiten Auslass-Bypasskanal angeordnet ist; und eine Steuereinheit für das zweite Auslass-Bypassventil zum Steuern eines Öffnungsgrads des zweiten Auslass-Bypassventils, wobei die Steuereinheit für das zweite Auslass-Bypassventil bei Detektieren des Vorhandenseins der Schaltforderung durch die Schaltforderungsdetektionseinheit den Öffnungsgrad des zweiten Auslass-Bypassventils zu dem gleichen Öffnungsgrad als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft oder zu einem Öffnungsgrad, der kleiner als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist, steuert.
  • Selbst wenn der Öffnungsgrad des ersten Auslass-Bypassventils infolge des Druckreduzierungsvorgangs durch die Druckreduzierungseinheit erhöht wird und der erste Abgasturbolader keine zufriedenstellende Ladeleistung mehr bieten kann, wird gemäß der Anordnung der Öffnungsgrad des zweiten Auslass-Bypassventils nicht erhöht (das normalerweise bei der voll geschlossenen Stellung gehalten wird). Daher ist es möglich, ein Laden durch den zweiten Abgasturbolader zu fördern.
  • Vorzugsweise steuert die Steuereinheit für das erste Auslass-Bypassventil vor dem Beenden des Schaltens von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft durch den variablen Ventilmechanismus den Öffnungsgrad des ersten Auslass-Bypassventils zu einem Öffnungsgrad, der kleiner als der Öffnungsgrad während des Druckreduzierungsvorgangs ist.
  • Gemäß der Anordnung ist zu dem Zeitpunkt, da das Schalten von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft durch den variablen Ventilmechanismus beendet wird, der erste Abgasturbolader in der Lage, eine zufriedenstellende Ladeleistung zu bieten. Zu beachten ist, dass der Zeitpunkt des Reduzierens des Öffnungsgrads des ersten Auslass-Bypassventils vorzugsweise ein Zeitpunkt ist, der es erlaubt, dass eine sich aus dem Druckreduzierungsvorgang ergebende Wirkung zufriedenstellend erhalten wird, und der es auch erlaubt, dass der erste Abgasturbolader eine zufriedenstellende Ladeleistung zu dem Zeitpunkt bereitstellt, da das Schalten beendet ist, und der ein Zeitpunkt kurz vor dem Beenden des Schaltens ist.
  • Bei dem Motorsteuergerät detektiert die Schaltforderungsdetektionseinheit vorzugsweise das Vorhandensein der Schaltforderung, wenn ein von dem Motor geforderter Beschleunigungsbetrag höher als ein vorbestimmter Wert ist.
  • Wenn der Betrag der geforderten Beschleunigung somit höher als der vorbestimmte Wert ist, ist es möglich, die in den Zylinder gefüllte Menge an Frischluft zu einem frühen Zeitpunkt zu erhöhen, um eine Verbesserung der Reaktion auf die Beschleunigungsforderung zu ermöglichen und ein effektives Erreichen der Funktion/Wirkung der vorliegenden Erfindung zu erlauben.
  • Wenn das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, wird gemäß der Anordnung der Öffnungsgrad des ersten Auslass-Bypassventils erhöht, so dass er größer als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist. Während des Schaltens von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft ist es daher möglich, den Druck in dem Auslasskanal zu reduzieren und die interne AGR-Menge zu verringern und folglich die in einen Zylinder gefüllte Menge an Frischluft zu erhöhen. Wenn zum Beispiel das erste Auslass-Bypassventil während der Wahl der ersten Ventileigenschaft auf eine voll geschlossene Stellung eingestellt ist und das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, ist es lediglich durch leichtes Öffnen des ersten Auslass-Bypassventils von der voll geschlossenen Stellung möglich, den Druck in dem Auslasskanal relativ stark zu reduzieren. Daher kann die in den Zylinder gefüllte Menge an Frischluft zu einem frühen Zeitpunkt erhöht werden, wenn die Ventileigenschaft von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft geschaltet wird. Selbst wenn der erste Abgasturbolader aufgrund des erhöhten Öffnungsgrads des ersten Auslass-Bypassventils keine zufriedenstellende Ladeleistung mehr bereitstellen kann, wird zudem der Öffnungsgrad des zweiten Auslass-Bypassventils nicht erhöht (das normalerweise bei der voll geschlossenen Stellung gehalten wird). Daher ist es möglich, ein Laden durch den zweiten Abgasturbolader zu fördern.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Wie vorstehend beschrieben kann gemäß dem erfindungsgemäßen Motorsteuergerät bei Schalten der Ventileigenschaft von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft die in den Zylinder gefüllte Menge an Frischluft zu einem frühen Zeitpunkt erhöht werden, und insbesondere kann zu dem Zeitpunkt einer Beschleunigungsforderung eine Reaktion auf die Beschleunigungsforderung verbessert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Ansicht, die einen schematischen Aufbau eines Motorsteuergeräts gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
  • 2 ist eine Ansicht, die ein Steuerkennfeld zum Schalten zwischen einer ersten Ventileigenschaft und einer zweiten Ventileigenschaft zeigt.
  • 3 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad eines Regelventils und dem Druck in einem Auslasskanal zeigt.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie ein Ansaugdrosselventil, ein Ventil für heiße AGR, das Regelventil und ein Ladedruckregelventil durch eine Steuereinheit gesteuert werden, wenn die von einem variablen Ventilmechanismus vorgesehene Ventileigenschaft die erste Ventileigenschaft ist und wenn eine Forderung nach Schalten zu der zweiten Ventileigenschaft infolge einer Zunahme der Motorlast vorliegt.
  • 5 ist ein Zeitdiagramm, das die jeweiligen Vorgänge des Ansaugdrosselventils, des Ventils für heiße AGR, des Regelventils und des Ladedruckregelventils beruhend auf Steuerung durch die Steuereinheit und Änderungen von Zieldrehmoment, realem Drehmoment, Menge an Luftfüllung und Druck in dem Auslasskanal zeigt Beruhend auf den Zeichnungen wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachstehend näher beschrieben.
  • 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Steuergeräts für einen Motor 1 gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Motor 1 ist ein Dieselmotor, der an einem Fahrzeug montiert ist, und weist einen Zylinderblock 3, der mit mehreren Zylindern 2 (wovon nur einer gezeigt ist) versehen ist, einen Zylinderkopf 4, der über dem Zylinderblock 3 angeordnet ist, und eine Ölwanne 9, die unter dem Zylinderblock 3 angeordnet ist und darin ein Schmiermittel aufbewahrt, auf. In jedem der Zylinder 2 des Motors 1 ist ein Kolben 5 so eingesetzt, dass er hin und her bewegbar ist, und in der oberen Fläche des Kolbens 5 ist ein ringförmiger Brennraum 6 ausgebildet. Der Kolben 5 ist mittels einer Pleuelstange 7 mit einer Kurbelwelle 8 gekoppelt.
  • In dem Zylinderkopf 4 sind für jeden der Zylinder 2 eine Einlassöffnung 12 und eine Auslassöffnung 13 ausgebildet. Die Einlassöffnung 12 ist in der Fläche (unteren Fläche) des Zylinderkopfs 4 näher zum Brennraum 6 und in einer Seitenfläche (einlassseitigen Seitenfläche) des Zylinderkopfs 4 geöffnet, während die Auslassöffnung 14 in der Fläche des Zylinderkopfs 4 näher zum Brennraum 6 und in der anderen Seitenfläche (auslassseitigen Seitenfläche) des Zylinderkopfs 4 geöffnet ist.
  • In dem Zylinderkopf 4 sind jeweils ein Einlassventil 14 und ein Auslassventil 15, die die jeweiligen Öffnungen der Einlassöffnung 12 und der Auslassöffnung 13 näher zu dem Brennraum 6 öffnen/schließen, angeordnet. Das Einlassventil 14 und das Auslassventil 15 werden von einem Ventiltriebmechanismus 17 angetrieben, um die jeweiligen Öffnungen der Einlassöffnung 12 und der Auslassöffnung 13 näher zu dem Brennraum 6 zu öffnen/schließen.
  • In dem Zylinderkopf 4 sind auch ein Injektor 20 zum Einspritzen von Kraftstoff und eine Glühkerze 25 zum Erwärmen von Ansaugluft bei kühlem Motor 1, um die Zündeigenschaft des Kraftstoffs zu verbessern, vorgesehen. Der Injektor 20 ist so angeordnet, dass sein Kraftstoffeinspritzloch dem Brennraum 6 von der Deckenfläche des Brennraums 6 zugewandt ist, und ist so ausgelegt, dass er den Kraftstoff in der Nähe eines oberen Totpunkts in einem Verdichtungstakt direkt in den Brennraum 6 einspritzt (zuführt). Zu beachten ist, dass der Injektor 20 mittels eines Kraftstoffzufuhrrohrs 21 mit einem nicht gezeigten Common Rail gekoppelt ist, so dass der Kraftstoff von einem nicht gezeigten Kraftstofftank mittels des Kraftstoffzufuhrrohrs 21 und des Common Rails dem Injektor 20 zugeführt wird. Der überschüssige Kraftstoff wird durch ein Rücklaufrohr 22 zu dem Kraftstofftank zurückgeleitet.
  • Mit der einen Seitenfläche (einlassseitigen Fläche) des Zylinderkopfs 4 ist ein Einlasskanal 30 verbunden, um mit der Einlassöffnung 12 jedes der Zylinder 2 zu kommunizieren. In dem stromaufwärts befindlichen Endabschnitt des Einlasskanals 30 ist ein Luftfilter 31 zum Filtern der Ansaugluft angeordnet, und die von dem Luftfilter 31 gefilterte Ansaugluft wird in jeden der Zylinder 2 mittels des Einlasskanals 30 und der Einlassöffnung 12 geliefert. In dem Einlasskanal 30 ist in der Nähe des stromabwärts befindlichen Endes desselben ein Ausgleichsbehälter 33 angeordnet. Der Einlasskanal 30 an der Seite stromabwärts des Ausgleichsbehälters 33 ist als unabhängige Kanäle vorgesehen, die entsprechend den einzelnen Zylindern 2 verzweigt sind, und die jeweiligen stromabwärts befindlichen Enden der unabhängigen Kanäle sind mit den jeweiligen Einlassöffnungen 12 der Zylinder 2 verbunden.
  • Zwischen dem Luftfilter 31 und dem Ausgleichsbehälter 33 in dem Einlasskanal 30 sind ein Kompressor 61a eines ersten Abgasturboladers 61 und ein Kompressor 62a eines zweiten Abgasturboladers 62 angeordnet. Der Kompressor 61a des ersten Abgasturboladers 61 befindet sich stromabwärts des Kompressors 62a des zweiten Abgasturboladers 62. Durch Betrieb der beiden Kompressoren 61a und 62a wird die Ansaugluft verdichtet. Mit dem Einlasskanal 30 ist ein Einlass-Bypasskanal 64, der den Kompressor 61a des ersten Abgasturboladers 61 umgeht, verbunden, und in dem Einlass-Bypasskanal 64 ist ein Einlass-Bypassventil 65 zum Anpassen der zu dem Einlass-Bypasskanal 64 strömenden Luftmenge angeordnet. Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform kein Bypasskanal, der den Kompressor 62a des zweiten Abgasturboladers 62 umgeht, vorgesehen ist, doch kann es auch möglich sein, einen solchen Bypasskanal vorzusehen und das gleiche Ventil wie das Einlass-Bypassventil 65 in dem Bypasskanal vorzusehen.
  • Ferner sind zwischen dem Kompressor 61a des ersten Abgasturboladers 61 und dem Ausgleichsbehälter 33 in dem Einlasskanal 30 ein Ladeluftkühler 35 zum Kühlen der von den zwei Kompressoren 61a und 62a komprimierten Luft und ein Ansaugdrosselventil 37 zum Anpassen der Menge an Ansaugluft in den Brennraum 6 jedes der Zylinder 2 nacheinander in der Reihenfolge von stromaufwärts zu stromabwärts angeordnet.
  • Mit der anderen Seitenfläche (auslassseitigen Seitenfläche) des Zylinderkopfs 4 ist ein Auslasskanal 40 für das Ablassen von verbranntem Gas (Abgas) von jedem der Zylinder 2 verbunden. Der stromaufwärts befindliche Abschnitt des Auslasskanals 40 ist aus einem Abgaskrümmer mit unabhängigen Kanälen, die entsprechend den einzelnen Zylindern 2 verzweigt sind, um die stromaufwärts befindlichen Enden derselben mit der Auslassöffnung 13 verbunden zu haben, und einem vereinten Abschnitt, in dem die jeweiligen stromabwärts befindlichen Enden der unabhängigen Kanäle vereint sind, gebildet. In dem Auslasskanal 40 sind an der Seite stromabwärts des Abgaskrümmers eine Turbine 61b des ersten Abgasturboladers 61 und eine Turbine 62b des zweiten Abgasturboladers 62 angeordnet, und die Turbine 61b des ersten Abgasturboladers 61 befindet sich stromaufwärts der Turbine 62b des zweiten Abgasturboladers 62. Die Turbinen 61b und 62b werden durch eine Abgasströmung gedreht, und durch die Drehung der Turbinen 61b und 62b werden die mit den jeweiligen Turbinen 61b und 62b gekoppelten Kompressoren 61a und 62a betrieben.
  • Der erste Abgasturbolader 61 ist klein bemessen, während der zweite Abgasturbolader 62 groß bemessen ist. D. h. die Turbine 61b des ersten Abgasturboladers 61 weist eine Trägheit auf, die kleiner als die der Turbine 62b des zweiten Abgasturboladers 62 ist, und dreht dadurch bei einer höheren Drehzahl.
  • Mit dem Auslasskanal 40 sind ein erster Auslass-Bypasskanal 57, der die Turbine 61b des ersten Abgasturboladers 61 umgeht, und ein zweiter Auslass-Bypasskanal 69, der die Turbine 62b des zweiten Abgasturboladers 62 umgeht, verbunden. In dem ersten Auslass-Bypasskanal 67 ist ein Regelventil 68 (erstes Auslass-Bypassventil) zum Anpassen der zu dem ersten Auslass-Bypasskanal 67 strömenden Abgasmenge angeordnet. In dem zweiten Auslass-Bypasskanal 69 ist ein Ladedruckregelventil 70 (zweites Auslass-Bypassventil) zum Anpassen einer zu dem zweiten Auslass-Bypasskanal 69 strömenden Abgasmenge angeordnet.
  • In dem Auslasskanal 40 ist an der Seite stromabwärts der Turbine 62b des zweiten Abgasturboladers 62 eine Abgasreinigungsanlage 43 zum Entfernen einer toxischen Komponente in dem Abgas angeordnet. Die Abgasreinigungsanlage 43 umfasst eine stromaufwärts befindliche Oxidationskatalysatoreinrichtung 43a und einen stromabwärts befindlichen Dieselpartikelfilter 43b. In dem stromabwärts befindlichen Endabschnitt (stromabwärts der Abgasreinigungsanlage 43) des Auslasskanals 40 ist ein Schalldämpfer 48 vorgesehen.
  • Der Abschnitt (d. h. der Abschnitt stromabwärts des Kompressors 61a des ersten Abgasturboladers 61) des Einlasskanals 30, der zwischen dem Ausgleichsbehälter 33 und dem Ansaugdrosselventil 37 gesetzt ist, ist mit dem Abschnitt (d. h. dem Abschnitt stromaufwärts der Turbine 61b des ersten Abgasturboladers 61) des Auslasskanals 40, der zwischen den Abgaskrümmer und die Turbine 61b des ersten Abgasturboladers 61 gesetzt ist, mittels eines AGR-Kanals 50 zum Rückführen eines Teils des Abgases zu dem Einlasskanal 30 verbunden. Der AGR-Kanal 50 umfasst einen Kanal für heiße AGR 51 zum Rückführen von Abgas hoher Temperatur ohne Kühlen desselben als externes AGR-Gas zu dem Einlasskanal 30 und einen Kanal für kalte AGR 52 zum Rückführen von Abgas relativ niedriger Temperatur (durch einen AGR-Kühler 55, der später beschrieben wird, auf eine niedrige Temperatur gekühltes Abgas) als externes AGR-Gas zu dem Einlasskanal 30. In dem Kanal für heiße AGR 51 und dem Kanal für kalte AGR 52 sind jeweils ein Ventil für heiße AGR 53 und ein Ventil für kalte AGR 54 jeweils zum Anpassen der Rückführungsmenge zu dem Einlasskanal 30 mittels des entsprechenden Kanals angeordnet. Ferner ist in dem Kanal für kalte AGR 52 ein AGR-Kühler 55 zum Kühlen des Abgases mit Motorkühlwasser angeordnet.
  • In dem Ventiltriebmechanismus 17 ist ein variabler Ventilmechanismus 18 vorgesehen, der eine Ventileigenschaft zu einer ersten Ventileigenschaft, die gewählt wird, wenn ein Vorgang (interne AGR) des Einleitens des verbrannten Gases (Abgases) in dem Auslasskanal 40 in den Zylinder 2, und zu einer zweiten Ventileigenschaft, die gewählt wird, wenn die interne AGR angehalten wird, schalten kann. Wenn im Einzelnen die erste Ventileigenschaft gewählt ist, führt der variable Ventilmechanismus 18 mindestens eines von einem Vorgang des Öffnens (Voröffnens) des Einlassventils 14 während eines Auspufftakts vor einem Ventilöffnungszeitpunkt in einem Ansaugtakt und einem Vorgang des Öffnens (Wiederöffnens) des Auslassventils 15 während des Ansaugtakts im Anschluss an das Öffnen/Schließen desselben während des Auspufftakts durch. Wenn andererseits die zweite Ventileigenschaft gewählt ist, lässt der variable Ventilmechanismus 18 weder das Durchführen des Voröffnens des Einlassventils 14 noch des Wiederöffnens des Auslassventils 15 zu.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Ventileigenschaft eine Eigenschaft, die das Wiederöffnen des Auslassventils 15 während des Ansaugtakts im Anschluss an das Öffnen/Schließen desselben während des Auspufftakts zulässt, und die zweite Ventileigenschaft ist eine Eigenschaft, die das Durchführen des Wiederöffnens des Auslassventils 15 während des Ansaugtakts nicht zulässt. D. h. gemäß der ersten Ventileigenschaft wird das Auslassventil 15 so betrieben, dass es während des Ansaugtakts zusammen mit dem Einlassventil 14 geöffnet/geschlossen wird, während in einem Verdichtungs- und Arbeitstakt das Einlassventil 14 und das Auslassventil 15 in einem geschlossenen Zustand gehalten werden und in dem Auspufftakt nur das Auslassventil 15 betrieben wird, so dass es geöffnet/geschlossen wird (das Einlassventil 14 wird in dem geschlossenen Zustand gehalten, ohne dass es betrieben wird, um geöffnet/geschlossen zu werden). Die zweite Ventileigenschaft ist dagegen eine normale Ventileigenschaft, und gemäß der Eigenschaft wird nur das Einlassventil 14 während des Ansaugtakts betrieben, um geöffnet/geschlossen zu werden (das Auslassventil 15 wird in dem geschlossenen Zustand gehalten, ohne betrieben zu werden, um geöffnet/geschlossen zu werden), während in dem Verdichtungs- und Arbeitstakt das Einlassventil 14 und das Auslassventil 15 in dem geschlossenen Zustand gehalten werden und in dem Auspufftakt nur das Auslassventil 15 betrieben wird, um geöffnet/geschlossen zu werden (das Einlassventil 14 wird in dem geschlossenen Zustand gehalten, ohne betrieben zu werden, um geöffnet/geschlossen zu werden). Gemäß der ersten Ventileigenschaft strömt das verbrannte Gas (Abgas) in dem Auslasskanal 40 bei dem Wiederöffnen des Auslassventils 15 während des Ansaugtakts zurück in einer Stromaufwärtsrichtung, um als internes AGR-Gas in jeden der Zylinder 2 eingeleitet zu werden. Der Hubbetrag des Auslassventils 15 während des Ansaugtakts gemäß der ersten Ventileigenschaft ist geringer als der Hubbetrag des Einlassventils 14. Dies liegt daran, dass eine übermäßige Zunahme einer internen AGR-Menge zu einer Verringerung der Menge an Frischluft, einer Zunahme an Rauch und dergleichen führt. Die interne AGR-Menge gemäß der ersten Ventileigenschaft wird durch Ändern der Druckdifferenz zwischen dem Auslasskanal 40 und dem Einlasskanal 30 unter Verwenden des Öffnungsgrads des Ansaugdrosselventils 37 angepasst.
  • Zu beachten ist, dass die erste Ventileigenschaft auch eine Eigenschaft sein kann, die ein Wiederöffnen des Einlassventils 14 während des Auspufftakts vor dem Ventilöffnungszeitpunkt in dem Ansaugtakt zulässt, und die zweite Ventileigenschaft kann auch eine Eigenschaft sein, die kein Durchführen des Wiederöffnens des Einlassventils 14 während des Auspufftakts zulässt. In diesem Fall wird gemäß der ersten Ventileigenschaft nur das Einlassventil 14 während des Ansaugtakts betrieben, um geöffnet/geschlossen zu werden (das Auslassventil 15 wird in dem geschlossenen Zustand gehalten, ohne betrieben zu werden, um geöffnet/geschlossen zu werden), während in dem Verdichtungs- und Arbeitstakt das Einlassventil 14 und das Auslassventil 15 in dem geschlossenen Zustand gehalten werden und in dem Auspufftakt das Einlassventil 14 betrieben wird, um zusammen mit dem Auslassventil 15 geöffnet/geschlossen zu werden. Die zweite Ventileigenschaft ist dagegen eine normale Ventileigenschaft, und gemäß der zweiten Ventileigenschaft wird nur das Einlassventil 14 während des Ansaugtakts betrieben, um geöffnet/geschlossen zu werden (das Auslassventil 15 wird in dem geschlossenen Zustand gehalten, ohne betrieben zu werden, um geöffnet/geschlossen zu werden), während in dem Verdichtungs- und Arbeitstakt das Einlassventil 14 und das Auslassventil 15 in dem geschlossenen Zustand gehalten werden und in dem Auspufftakt nur das Auslassventil 15 betrieben wird, um geöffnet/geschlossen zu werden (das Einlassventil 14 wird in dem geschlossenen Zustand gehalten, ohne betrieben zu werden, um geöffnet/geschlossen zu werden). In diesem Fall lässt gemäß der ersten Ventileigenschaft das Öffnen des Einlassventils 14 während des Auspufftakts das Einleiten des verbrannten Gases in den Einlasskanal 30 (unabhängige Kanäle) zu, und in dem nächsten Ansaugtakt wird das verbrannte Gas zusammen mit Frischluft als internes AGR-Gas in jeden der Zylinder 2 eingeleitet.
  • Ansonsten kann es auch möglich sein, dass die erste Ventileigenschaft eine Eigenschaft ist, die das Voröffnen des Einlassventils 14 während des Auspufftakts vor dem Ventilöffnungszeitpunkt in dem Ansaugtakt zulässt und auch ein Wiederöffnen des Auslassventils 15 während des Ansaugtakts im Anschluss an das Öffnen/Schließen desselben während des Auspufftakts zulässt, und die zweite Ventileigenschaft ist eine normale Ventileigenschaft, die das Durchführen des Voröffnens des Einlassventils 14 während des Auspufftakts nicht zulässt und auch nicht das Durchführen des Wiederöffnens des Auslassventils 15 während des Ansaugtakts zulässt.
  • Ein spezifischer Aufbau des variablen Ventilmechanismus 18 ist hier ausgelassen, doch kann der in der vorstehend erwähnten Patentschrift 1 beschriebene Aufbau oder dergleichen verwendet werden. In diesem Fall wird durch einen vorbestimmten Schaltaktor der variable Ventilmechanismus 18 angetrieben und folglich die Ventileigenschaft zu der ersten Ventileigenschaft oder der zweiten Ventileigenschaft geschaltet.
  • Der Motor 1 wird durch eine Steuereinheit 100 gesteuert. Die Ansaugdrossel 37, das Ventil für heiße AGR 53, das Ventil für kalte AGR 54, das Einlass-Bypassventil 65, das Regelventil 68 und das Ladedruckregelventil 70, die jeweils vorstehend beschrieben wurden, werden durch den Aktor angetrieben. Die Arbeitsschritte des Aktors und des vorstehenden Schaltaktors werden durch die Steuereinheit 100 gesteuert.
  • Die Steuereinheit 100 ist ein auf einem bekannten Mikrocomputer basierendes Steuergerät und umfasst eine zentrale Recheneinheit (CPU) zum Ausführen eines Programms, einen Speicher, der aus z. B. einem RAM oder ROM gebildet ist und darin das Programm und Daten speichert, und einen Eingabe-/Ausgabe(I/O)-Bus zum Durchführen einer Eingabe/Ausgabe eines elektrischen Signals.
  • Die Steuereinheit 100 steuert den Schaltaktor beruhend auf einem Steuerkennfeld, wie es in 2 gezeigt ist, um ein Schalten zwischen der ersten Ventileigenschaft und der zweiten Ventileigenschaft zu bewirken. D. h. wenn der Betriebszustand des Motors 1 sich in einem vorbestimmten Betriebsbereich (hierin nachstehend als erster Betriebsbereich bezeichnet) befindet, wird die erste Ventileigenschaft gewählt, und wenn sich der Betriebszustand des Motors 1 in einem Betriebsbereich (hierin nachstehend als zweiter Betriebsbereich bezeichnet) befindet, der sich von dem vorbestimmten Betriebsbereich unterscheidet, wird die zweite Ventileigenschaft gewählt. Der erste Betriebsbereich ist ein Betriebsbereich niedriger Drehzahl und niedriger Last (besonders bevorzugt ist ein Betriebsbereich, der während eines Motorkaltzeitraums, wenn eine Motorwassertemperatur nicht über einem vorbestimmten Wert liegt, eine niedrige Drehzahl und niedrige Last aufweist), der vorab in dem Steuerkennfeld eingestellt ist, und der zweite Betriebsbereich ist ein Betriebsbereich, der von höherer Drehzahl oder höherer Last als der erste Betriebsbereich ist.
  • Im Einzelnen ermittelt die Steuereinheit 100 ein erforderliches Drehmoment (Zieldrehmoment) beruhend auf einem Gaspedalöffnungsgrad von einem nicht gezeigten Gaspedalöffnungsgradsensor, einer Motordrehzahl von einem nicht gezeigten Motordrehzahlsensor oder dergleichen und berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Motorlast und dergleichen beruhend auf dem erforderlichen Drehmoment und der Motordrehzahl. Dann ermittelt die Steuereinheit 100 beruhend auf dem Steuerkennfeld einen Betriebsbereich, der den Werten der Motorlast und der Motordrehzahl entspricht. Wenn der ermittelte Betriebsbereich der erste Betriebsbereich ist, wird die erste Ventileigenschaft gewählt, und wenn der ermitttelte Betriebsbereich der zweite Betriebsbereich ist, wird die zweite Ventileigenschaft gewählt. Wenn die Ventileigenschaft die erste Ventileigenschaft ist und wenn der vorstehend erwähnte ermittelte Betriebsbereich der zweite Betriebsbereich ist, folgt, dass es eine Forderung nach Schalten zu der zweiten Ventileigenschaft gibt.
  • Die Steuereinheit 100 detektiert, wenn die Ventileigenschaft die erste Eigenschaft ist, das Vorhandensein oder Fehlen einer Forderung nach Schalten zu der zweiten Ventileigenschaft infolge einer Zunahme von Motorlast. D. h. die Steuereinheit 100 detektiert, wenn der Motor in dem ersten Betriebsbereich in dem Steuerkennfeld betrieben wird, ob die Motorlast von dem Zustand ansteigt oder nicht, um den Betriebszustand des Motors zu einer Position in dem zweiten Betriebsbereich zu verschieben. Bei Detektieren des Vorhandenseins der Schaltforderung erhöht die Steuereinheit 100 die von dem Injektor 20 zu dem Brennraum 6 zugeführte Kraftstoffmenge auf eine Menge, die größer als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist, während sie den Schaltaktor aktiviert, um die Ventileigenschaft von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft zu schalten, und führt weiterhin einen Druckreduzierungsvorgang zum Reduzieren des Drucks in dem Auslasskanal 40 (Druck an der Seite stromaufwärts der Turbine 61b des ersten Abgasturboladers 61 (das gleiche gilt im Nachstehenden)) durch.
  • Zu beachten ist, dass es auch möglich sein kann, das Vorhandensein der Schaltforderung zu detektieren, wenn der von dem Motor 1 geforderte Beschleunigungsbetrag höher als ein vorbestimmter Wert ist. Der Betrag der geforderten Beschleunigung entspricht z. B. einer Änderung der Zunahmerichtung des Gaspedalöffnungsgrads oder einer Änderungsgeschwindigkeit der Zunahmerichtung des Beschleunigungsöffnungsgrads. Der vorbestimmte Wert kann in geeigneter Weise auf einen solchen Wert festgelegt werden, dass in dem Steuerkennfeld eine Verschiebung von der Position in dem ersten Betriebsbereich zu einer Position in dem zweiten Betriebsbereich bewirkt wird.
  • Der Druckreduzierungsvorgang ist ein Vorgang des Steuerns, wenn das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, des Öffnungsgrads des Regelventils 68 zu einem Öffnungsgrad, der größer als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Öffnungsgrad des Regelventils 68 im Grunde 0% (bei der voll geschlossenen Stellung) und beträgt auch 0%, selbst wenn die erste Ventileigenschaft gewählt ist. Wenn das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, wird der Öffnungsgrad des Regelventils 68 von 0% auf einen vorbestimmten Öffnungsgrad erhöht. Hier ist die Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad des Regelventils 68 und dem Druck in dem Auslasskanal 40 in 3 gezeigt. Wenn das Regelventil 68 auf A% geöffnet wird, kann der Druck in dem Auslasskanal 40 ausreichend reduziert werden. Demgemäß kann der vorbestimmte Öffnungsgrad geeignet auf etwa A% (z. B. 10% bis 20%) eingestellt werden. Zu beachten ist, dass der Öffnungsgrad des Einlass-Bypassventils 65 im Grunde auch 0% beträgt (bei der voll geschlossenen Stellung). Selbst wenn der Öffnungsgrad des Regelventils 68 den vorbestimmten Öffnungsgrad erreicht, bleibt der Öffnungsgrad des Einlass-Bypassventils 65 bei 0%, und selbst wenn sich der Öffnungsgrad des Regelventils 68 von dem vorbestimmten Öffnungsgrad auf 0% ändert, bleibt der Öffnungsgrad des Einlass-Bypassventils 65 bei 0%.
  • Die Steuereinheit 100 steuert auch, wenn eine vorbestimmte Zeit T seit der Zeit, da das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, verstrichen ist, den Öffnungsgrad des Regelventils 68 von dem vorbestimmten Öffnungsgrad (A%) während des Druckreduzierungsvorgangs zu einem Öffnungsgrad (der in der vorliegenden Ausführungsform 0% beträgt), der kleiner als dieser ist. Die vorbestimmte Zeit T ist eine Zeit, die etwas kürzer als die Zeit ab dem Auslösen des Schaltens durch den variablen Ventilmechanismus 18 (Schaltaktor) bis zum Beenden des Schaltens ist (Zeit, die eine sich aus dem Druckreduzierungsvorgang resultierende Wirkung zufriedenstellend erhalten lässt und den ersten Abgasturbolader 61 eine zufriedenstellende Ladeleistung zu der Zeit erreichen lässt, da das Schalten beendet ist). Daher folgt, dass die Steuereinheit 100 den Öffnungsgrad des Regelventils 68 reduziert, bevor das Schalten durch den variablen Ventilmechanismus 18 (Schaltaktor) von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft beendet ist.
  • Die Steuereinheit 100 steuert bei Detektieren des Vorhandenseins der Schaltforderung auch den Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 70 zu dem gleichen Öffnungsgrad als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft oder zu einem Öffnungsgrad, der kleiner als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 70 im Grunde 0% (bei der voll geschlossenen Stellung) und beträgt auch bei Wahl der ersten Ventileigenschaft 0%. Bei Detektieren des Vorhandenseins der Schaltforderung steuert die Steuereinheit 100 den Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 70 auf 0%, der der gleiche wie bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist. Dies dient zum Fördern des Ladens durch den zweiten Abgasturbolader 62, da bei Einstellen des Öffnungsgrads des Regelventils 68 auf den vorbestimmten Öffnungsgrad der erste Abgasturbolader 61 keine zufriedenstellende Ladeleistung mehr erreichen kann.
  • 4 zeigt einen Vorgang des Steuerns des Ansaugdrosselventils 37, des Ventils für heiße AGR 53, des Regelventils 68 und des Ladedruckregelventils 70, wenn in der Steuereinheit 100 das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird.
  • Bei Schritt S1 wird der Öffnungsgrad des Regelventils 68 auf den vorbestimmten Öffnungsgrad gestellt und der Öffnungsgrad des Ansaugdrosselventils 37 wird auf 100% gestellt (eine vollständig offene Stellung). Dies dient dem Sicherstellen einer in den Zylinder 2 geladenen Frischluftmenge selbst in einer Situation, in der der erste Abgasturbolader 61 keine zufriedenstellende Ladeleistung mehr erreichen kann.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S2 das Ventil für heiße AGR 53 so gesteuert, dass es offener als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist. Wenn hier angenommen wird, dass die erste Ventileigenschaft während des Motorkaltzeitraums in dem Betriebsbereich niedriger Drehzahl und niedriger Last gewählt wird, befindet sich gemäß der ersten Ventileigenschaft das Ventil für kalte AGR 54 in einem vollständig geschlossenen Zustand und das Ventil für heiße AGR 53 befindet sich in einem geöffneten Zustand. Der Öffnungsgrad des Ventils für heiße AGR 53 wird so gesteuert, dass die Konzentration von Ansaugsauerstoff, der in jeden der Zylinder 2 gesaugt wird, einen vorbestimmten Zielwert hat. Wenn das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, wird der vorbestimmte Zielwert erhöht. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Öffnungsgrad des Regelventils 68 nicht auf den vorbestimmten Öffnungsgrad gestellt ist, sondern bei 0% gehalten wird, wird der Öffnungsgrad des Ventils für heiße AGR 53 reduziert (siehe die Zwei-Punkt-Strich-Linie in dem Abschnitt ”Öffnungsgrad des Ventils für heiße AGR” von 5). Der Öffnungsgrad des Regelventils 68 wird aber tatsächlich auf den vorbestimmten Öffnungsgrad gestellt, so dass die Druckdifferenz zwischen dem Auslasskanal 40 und dem Einlasskanal 30 abnimmt und eine externe AGR-Menge entsprechend abnimmt. Selbst wenn der Zielwert erhöht wird, wird daher der Öffnungsgrad des Ventils für heiße AGR 53 folglich erhöht.
  • Als Nächstes wird bei Schritt S3 ermittelt, ob die vorbestimmte Zeit T seit der Zeit, da das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, verstrichen ist. Wenn die Ermittlung ein NEIN ergibt, wird der Verarbeitungsvorgang in Schritt S3 wiederholt. Wenn die Ermittlung in Schritt S3 ein JA ergibt, rückt der Prozessfluss zu Schritt S4 vor, um das Regelventil 68 in den vollständig geschlossenen Zustand zu bringen. Als Nächstes wird bei Schritt S5 zum Halten des vorbestimmten Zielwerts, der infolge des Bringens des Regelventils 68 in den vollständig geschlossenen Zustand erhöht wird, der Öffnungsgrad des Ventils für heiße AGR 53 reduziert.
  • 5 ist ein Zeitdiagramm, das Änderungen des Ansaugdrosselventils 37, des Ventils für heiße AGR 53, des Regelventils 68, des Ladedruckregelventils 70, des Zieldrehmoments, des realen Drehmoments, der Luftfüllungsmenge und des Drucks in dem Auslasskanal 50 zeigt, die sich durch die Steuerung durch die Steuereinheit 100 ergeben. Zu beachten ist, dass in 5 in jedem der Abschnitte ”reales Drehmoment”, ”Öffnungsgrad des Ventils für heiße AGR”, ”Luftfüllungsbetrag” und ”Druck in dem Auslasskanal” die als Zwei-Punkt-Strich-Linie gezeigte Linie dem Fall entspricht, da der Öffnungsgrad des Regelventils 68 bei 0% gehalten wird, wenn das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird.
  • Vor dem Zeitpunkt 11 befindet sich der Betriebszustand des Motors 1 in dem vorbestimmten Betriebsbereich und die Ventileigenschaft ist die erste Ventileigenschaft. Es wird angenommen, dass zum Zeitpunkt t1 das Zieldrehmoment abrupt ansteigt und das Vorhandensein der Forderung nach Schalten zu der zweiten Ventileigenschaft infolge einer Zunahme der Motorlast detektiert wird.
  • Durch die Detektion wird die von dem Injektor 20 dem Brennraum 6 zugeführte Kraftstoffmenge erhöht und das Schalten von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft durch den variablen Ventilmechanismus 18 (Schaltaktor) wird ausgelöst. Bei Zeitpunkt t2 ist das Schalten beendet.
  • Ferner wird durch die Detektion der Öffnungsgrad des Regelventils 68 von 0% (der vollständig geschlossenen Stellung) zu dem vorbestimmten Öffnungsgrad verschoben und der Öffnungsgrad des Ansaugdrosselventils 37 wird auf 100% gestellt (der vollständig offenen Stellung). Der Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 70 bleibt bei 0% (der vollständig geschlossenen Stellung) und das Laden durch den zweiten Abgasturbolader 62 wird vollständig ausgeführt. Ferner wird der Öffnungsgrad des Ventils für heiße AGR 53 erhöht, um größer als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft zu sein.
  • Hauptsächlich durch das Laden durch den zweiten Abgasturbolader 62 und das vollständige Öffnen des Ansaugdrosselventils 37 nimmt die Luftfüllungsmenge (Frischluft plus externes AGR-Gas) in den Zylinder 2 zu (die Konzentration von Ansaugsauerstoff ist auf den vorbestimmten Zielwert gesetzt). Mit der Zunahme der Kraftstoffmenge nimmt dann das reale Drehmoment zu.
  • Durch die Zunahme der Füllungsmenge und die Zunahme der Kraftstoffmenge wird der Druck in dem Auslasskanal 40 auf einen Wert erhöht, der größer als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist. Wenn hier das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert wird, wenn der Öffnungsgrad des Regelventils 68 bei 0% gehalten wird, steigt der Druck in dem Auslasskanal 40 auf einen Wert, der durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie in dem Abschnitt ”Druck in dem Auslasskanal” von 5 gezeigt ist. Durch Einstellen des Öffnungsgrads des Regelventils 68 auf den vorbestimmten Öffnungsgrad fällt der Druck in dem Auslasskanal 40 aber von dem durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie gezeigten Wert auf den durch die durchgehende Linie gezeigten Wert. Der Druckabfall bewirkt eine Reduzierung der Menge des verbrannten Gases, die von dem Auslasskanal 40 in jeden der Zylinder 2 in dem Ansaugtakt eingeleitet wird, d. h. der internen AGR-Menge, und ermöglicht ein Erhöhen der in den Zylinder 2 gefüllten Frischluftmenge zu einem früheren Zeitpunkt als bei Halten des Öffnungsgrads des Regelventils 68 bei 0% (siehe die als die Zwei-Punkt-Strich-Linie gezeigte Linie in Abschnitt ”Menge der Luftfüllung” von 5). Folglich steigt das reale Drehmoment zu einem früheren Zeitpunkt als bei Halten des Öffnungsgrads des Regelventils 68 bei 0% (siehe die als die Zwei-Punkt-Strich-Linie gezeigte Linie in dem Abschnitt ”reales Drehmoment” von 5), um die Reaktion auf die Beschleunigungsforderung zu verbessern.
  • Zu beachten ist, dass selbst wenn die erste Ventileigenschaft eine Eigenschaft ist, die das Voröffnen des Einlassventils 14 während des Auspufftakts vor dem Ventilöffnungszeitpunkt in dem Ansaugtakt ermöglicht, und die zweite Ventileigenschaft eine Eigenschaft ist, die kein Durchführen des Voröffnens des Einlassventils 14 während des Auspufftakts ermöglicht, die Reduzierung des Drucks in dem Auslasskanal 40 eine Reduzierung der internen AGR-Menge bewirkt. Dies liegt daran, dass bei Abfall des Drucks in dem Auslasskanal 40 das verbrannte Gas wahrscheinlich in dem Auspufftakt in dem Auslasskanal 40 strömt, um die in den Einlasskanal 30 eingeleitete Menge des verbrannten Gases zu reduzieren.
  • Wenn die vorbestimmte Zeit T (T < t2 – t1) seit der Zeit der Schaltforderung verstrichen ist, wird der Öffnungsgrad des Regelventils 68 wieder 0% und entsprechend nimmt der Öffnungsgrad des Ventils für heiße AGR 53 ab.
  • Da der Öffnungsgrad des Regelventils 68 0% wird, wie in dem Abschnitt ”Druck in dem Auslasskanal” von 5 durch die durchgehende Linie gezeigt ist, steigt der Druck in dem Auslasskanal 40 abrupt, und bei dem Zeitpunkt t2, bei dem das Schalten von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft beendet ist, wird der Druck in dem Auslasskanal 40 im Allgemeinen gleich dem durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie gezeigten Wert. Dadurch kann zu dem Zeitpunkt t2 der erste Abgasturbolader 61 eine zufriedenstellende Ladeleistung liefern.
  • Zu dem Zeitpunkt t2 und auch danach steigt der Druck in dem Auslasskanal 40 weiter und die Menge der Luftfüllung und das reale Drehmoment steigen ebenfalls weiter, so dass bei einem Zeitpunkt t3 das reale Drehmoment das Zieldrehmoment erreicht.
  • Wie vorstehend beschrieben bildet in der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinheit 100 jeweils erfindungsgemäß eine Schaltforderungsdetektionseinheit, eine Kraftstoffmengensteigerungseinheit eine Ventileigenschaftschalteinheit, eine Abgasdruckreduzierungseinheit, eine Einheit zum Steuern eines ersten Auslass-Bypassventils und eine Einheit zum Steuern eines zweiten Auslass-Bypassventils.
  • Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Ventileigenschaft die erste Ventileigenschaft ist und wenn das Vorhandensein der Forderung nach Schalten zu der zweiten Ventileigenschaft infolge einer Zunahme der Motorlast von der Steuereinheit 100 detektiert wird, steuert die Steuereinheit 100 daher als Druckreduzierungsvorgang zum Reduzieren des Drucks in dem Auslasskanal 40 des Motors 1 den Öffnungsgrad des Regelventils 68 auf einen Öffnungsgrad (den vorbestimmten Öffnungsgrad), der größer als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist. Während des Schaltens von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft durch den variablen Ventilmechanismus 18 ist es daher möglich, den Druck in dem Auslasskanal 40 zu reduzieren und die interne AGR-Menge zu verringern und folglich die in jeden der Zylinder 2 gefüllte Frischluftmenge zu erhöhen.
  • Ferner ist es lediglich durch leichtes Öffnen des Regelventils 68 von der vollständig geschlossenen Stellung möglich, den Druck in dem Auslasskanal 40 relativ stark zu reduzieren. Wenn die Ventileigenschaft von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft geschaltet wird, kann daher die in den Zylinder 2 gefüllte Menge an Frischluft zu einem frühen Zeitpunkt erhöht werden. Selbst wenn der erste Abgasturbolader 61 aufgrund des vergrößerten Öffnungsgrads des Regelventils 68 keine zufriedenstellende Ladeleistung mehr vorsehen kann, kann, da der Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 70 nicht erhöht wird (bei der vollständig geschlossenen Stellung gehalten wird), das Laden durch den zweiten Abgasturbolader 62 gefördert werden.
  • Wenn ferner die vorbestimmte Zeit T seit dem Zeitpunkt der Schaltforderung verstrichen ist, kann durch Stellen des Regelventils 68 wieder zu der vollständig geschlossenen Stellung der erste Abgasturbolader 61 zu dem Zeitpunkt t2 eine zufriedenstellende Ladeleistung bereitstellen.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, und die vorstehende Ausführungsform kann innerhalb des Schutzumfangs ohne Abweichen vom Kern der Ansprüche ersetzt werden.
  • Die Ausführungsform dient nur der Veranschaulichung, und der Schutzumfang der Erfindung sollte nicht einschränkend ausgelegt werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche festgelegt, und Abwandlungen und Änderungen, die zu dem äquivalenten Schutzumfang der Ansprüche gehören, liegen alle innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung.

Claims (4)

  1. Motorsteuergerät zum Steuern eines Motors (1) mit einem variablen Ventilmechanismus (18), der eine Ventileigenschaft zu einer ersten Ventileigenschaft, gemäß welcher mindestens eines von einem Vorgang eines Voröffnens eines Einlassventils (14) während eines Auspufftakts vor einem Ventilöffnungszeitpunkt in einem Ansaugtakt und einem Vorgang des Wiederöffnens eines Auslassventils (15) während des Ansaugtakts im Anschluss an das Öffnen/Schließen desselben während des Auspufftakts durchgeführt wird, und zu einer zweiten Ventileigenschaft, gemäß welcher weder das Voröffnen des Einlassventils (14) noch das Wiederöffnen des Auslassventils (15) durchgeführt wird, schalten kann, wobei das Motorsteuergerät umfasst: einen ersten Abgasturbolader (61) mit einem in einem Einlasskanal (30) des Motors (1) angeordneten Kompressor (61a) und einer in dem Auslasskanal (40) angeordneten Turbine (61b); einen ersten Auslass-Bypasskanal (67), der die Turbine (61b) des ersten Abgasturboladers (61) umgeht; ein erstes Auslass-Bypassventil (68), das in dem ersten Auslass-Bypasskanal (67) angeordnet ist; eine Steuereinheit für das erste Auslass-Bypassventil (68) zum Steuern eines Öffnungsgrads des ersten Auslass-Bypassventils (68); eine Schaltforderungsdetektionseinheit zum Detektieren, wenn die von dem variablen Ventilmechanismus (18) vorgesehene Ventileigenschaft die erste Ventileigenschaft ist, des Vorhandenseins oder Fehlens einer Forderung nach Schalten zu der zweiten Ventileigenschaft infolge einer Zunahme einer Motorlast; eine Kraftstoffmengensteigerungseinheit zum Steigern, wenn das Vorhandensein der Schaltforderung durch die Schaltforderungsdetektionseinheit detektiert wird, einer dem Motor (1) zugeführten Kraftstoffmenge auf eine größere Menge als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft; und eine Ventileigenschaftschalteinheit zum Schalten, wenn das Vorhandensein der Schaltforderung von der Schaltforderungsdetektionseinheit detektiert wird, der von dem variablen Ventilmechanismus (18) vorgesehenen Ventileigenschaft von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft, wobei die Steuereinheit für das erste Auslass-Bypassventil (68) einen Druckreduzierungsvorgang zum Reduzieren des Drucks im Auslasskanal (40) durchführt, wenn das Vorhandensein der Schaltforderung von der Schaltforderungsdetektionseinheit detektiert wird, wobei der Druckreduzierungsvorgang ein Vorgang zum Steuern des Öffnungsgrads des ersten Auslass-Bypassventils (68) zu einem Öffnungsgrad ist, der größer als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft ist, und zum Reduzieren des Öffnungsgrads des ersten Auslass-Bypassventils (68), wenn die vorbestimmte Zeit seit der Zeit der Schaltforderung verstrichen ist.
  2. Motorsteuergerät nach Anspruch 1, welches weiterhin umfasst: einen zweiten Abgasturbolader (62), der einen stromaufwärts des Kompressors (61a) des ersten Abgasturboladers (61) in dem Einlasskanal (30) angeordneten Kompressor (62a) und eine stromabwärts der Turbine (61b) des ersten Abgasturboladers (61) in dem Auslasskanal (40) angeordnete Turbine (61b) aufweist; einen zweiten Auslass-Bypasskanal (69), der die Turbine (62b) des zweiten Abgasturboladers (62) umgeht; ein zweites Auslass-Bypassventil (70), das in dem zweiten Auslass-Bypasskanal (69) angeordnet ist; und eine Steuereinheit für das zweite Auslass-Bypassventil (70) zum Steuern eines Öffnungsgrads des zweiten Auslass-Bypassventils (70), wobei die Steuereinheit für das zweite Auslass-Bypassventil (70) bei Detektieren des Vorhandenseins der Schaltforderung durch die Schaltforderungsdetektionseinheit den Öffnungsgrad des zweiten Auslass-Bypassventils (70) zu dem gleichen Öffnungsgrad als bei Wahl der ersten Ventileigenschaft oder zu einem Öffnungsgrad, der kleiner als bei Wahl ersten Ventileigenschaft ist, steuert.
  3. Motorsteuergerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit für das erste Auslass-Bypassventil (68) vor dem Beenden des Schaltens von der ersten Ventileigenschaft zu der zweiten Ventileigenschaft durch den variablen Ventilmechanismus den Öffnungsgrad des ersten Auslass-Bypassventils (68) zu einem Öffnungsgrad, der kleiner als der Öffnungsgrad während des Druckreduzierungsvorgangs ist, steuert.
  4. Motorsteuergerät nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, wobei die Schaltforderungsdetektionseinheit das Vorhandensein der Schaltforderung detektiert, wenn ein Betrag einer von dem Motor (1) geforderten Beschleunigung höher als ein vorbestimmter Wert ist.
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