DE112013005906B4 - Mit Turbolader ausgestatteter Motor - Google Patents

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Abstract

Turbogeladener Motor, umfassend:einen Motorkörper mit mindestens einem Zylinder;einen Einlasskanal zum Einleiten von Luft in den Zylinder;einen Auslasskanal zum Ablassen von in dem Zylinder erzeugtem Abgas;einen Turbolader mit einer Turbine, die von Energie des durch den Auslasskanal tretenden Abgases angetrieben wird, und einem Kompressor, der durch die Turbine angetrieben wird, um Luft in dem Einlasskanal mit Druck zu beaufschlagen;einen AGR-Kanal, der den Auslasskanal an einer stromaufwärts liegenden Seite der Turbine und den Einlasskanal an einer stromabwärts liegenden Seite des Kompressors verbindet;ein in dem AGR-Kanal vorgesehenes AGR-Ventil, das geöffnet/geschlossen werden kann;einen in dem Auslasskanal vorgesehenen Bypasskanal, um die Turbine zu umgehen;ein in dem Bypasskanal vorgesehenes Ladedruckregelventil, das geöffnet/geschlossen werden kann; undein Steuergerät zum Steuern des AGR-Ventils und des Ladedruckregelventils, um zu verhindern, dass ein von dem Kompressor erzeugter Ladedruck einen vorbestimmten Grenzdruck in einem spezifischen Betriebsbereich übersteigt, der in mindestens einem Teil eines Drehzahlbereichs festgelegt ist, in dem eine Motordrehzahl größer oder gleich einer vorbestimmten ersten Drehzahl wird, wobeidas Steuergerät bei Steigern des Ladedrucks auf den Grenzdruck eine erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils und Schließen des Ladedruckregelventils implementiert und nach dem Starten der ersten Ladedrucksteuerung und bei Steigern der Motordrehzahl auf eine zweite Drehzahl, die höher als die erste Drehzahl ist, eine zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen des Ladedruckregelventils zusätzlich zu dem AGR-Ventil implementiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit einem Turbolader ausgestatteten turbogeladenen Motor, welcher umfasst: eine durch Energie eines durch einen Auslasskanal tretenden Abgases angetriebene Turbine; und einen durch die Turbine angetriebenen Kompressor, um Luft in einem Einlasskanal mit Druck zu beaufschlagen.
  • Stand der Technik
  • Der Turbolader ist darauf gerichtet, unter Verwenden von Energie eines aus dem Motor ausgestoßenen Abgases eine hohe Ausgangsleistung eines Motors zu erreichen, und wird bei verschiedenen herkömmlichen Motoren verbreitet eingesetzt.
  • Da bei dem mit einem Turbolader ausgestatteten Motor ein Ladedruck einen Grenzdruck erreicht, wenn eine Motordrehzahl bis zu einem gewissen Grad angehoben wird, ist es erforderlich, eine Ladedrucksteuerung zum Verhindern, dass der Ladedruck den Grenzdruck übersteigt, durchzuführen.
  • Zum Beispiel umfasst der in Patentschrift 1 beschriebene turbogeladene Motor: einen Bypasskanal, der eine Turbine des Turboladers umgeht; und ein in dem Bypasskanal vorgesehenes Ladedruckregelventil. Wenn die Motordrehzahl größer oder gleich einer Abfangdrehzahl wird (eine Drehzahl, bei der der Ladedruck bei Volllastzustand den Grenzdruck erreicht), wird das Ladedruckregelventil geöffnet und ein Teil des Abgases strömt in dem Bypasskanal. Somit wird eine in die Turbine strömende Abgasmenge verringert und eine Zunahme des Ladedrucks unterbunden.
  • Der Motor von Patentschrift 1 umfasst weiterhin: einen AGR-Kanal, der einen Auslasskanal und einen Einlasskanal des Motors gegenseitig verbindet; und ein in dem AGR-Kanal vorgesehenes AGR-Ventil. In einem Bereich hoher Drehzahl, die größer oder gleich der Abfangdrehzahl ist, wird das AGR-Ventil geschlossen, während das Ladedruckregelventil geöffnet wird. Dadurch wird eine Strömung des durch den AGR-Kanal tretenden Abgases unterbrochen und ein Vorgang des Rückführens des Abgases von dem Auslasskanal zu dem Einlasskanal (Abgasrückführung) wird gestoppt.
  • Selbst durch Öffnen des Ladedruckregelventils und Schließen des AGR-Ventils bei der Abfangdrehzahl, wie bei Patentschrift 1, und resultierendes Unterbinden eines Durchsatzes des in die Turbine strömenden Abgases steigt, wenn die Motordrehzahl von dem Status weiter angehoben wird und der Durchsatz des Abgases zunimmt, der Druck des Abgases (der Auslassdruck) stromaufwärts der Turbine allmählich an. Da andererseits der Ladedruck, mit anderen Worten ein Druck des Einlasskanals stromabwärts des Kompressors, konstant gehalten wird, wird eine Zunahme des Auslassdrucks bezüglich des Ladedrucks groß, wenn die Motordrehzahl angehoben wird. Dadurch wird ein Pumpverlust gesteigert, was zu einer Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit führt.
  • Die Patentschrift 2 offenbart eine Methode zum Schutz der Turbine vor zu hohen Temperaturen, bei der zur Entlastung der Turbine ein AGR-Pfad geöffnet wird.
  • Die Patentschrift 3 offenbart einen Vorgang, wobei bei Überschreiten einer ersten und einer zweiten Motordrehzahlschwelle das Ladedruckregelventil auf verschiedene Stellungen eingestellt wird.
  • Liste der Anführungen
  • Patentschrift
    • Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP 2007 - 315 173 A
    • Patentschrift 2: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP H06 - 257 519 A
    • Patentschrift 3: US-Patent US 6 012 289 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung erfolgt im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Umstände und ist darauf gerichtet, einen turbogeladenen Motor vorzusehen, der die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors verbessert, während er eine Ladedrucksteuerung zum Senken des Ladedrucks in geeigneter Weise durchführt.
  • Der turbogeladene Motor der vorliegenden Erfindung zum Lösen des Problems umfasst: einen Motorkörper, der mindestens einen Zylinder umfasst; einen Einlasskanal zum Einleiten von Luft in den Zylinder; einen Auslasskanal zum Ablassen von in dem Zylinder erzeugten Abgas; einen Turbolader mit einer Turbine, die durch Energie des durch den Auslasskanal tretenden Abgases angetrieben wird, und einem Kompressor, der durch die Turbine angetrieben wird, um Luft in dem Einlasskanal mit Druck zu beaufschlagen; einen AGR-Kanal, der den Auslasskanal an der stromaufwärts liegenden Seite der Turbine und den Einlasskanal an der stromabwärts liegenden Seite des Kompressors verbindet; ein in dem AGR-Kanal vorgesehenes AGR-Ventil, das geöffnet/geschlossen werden kann; einen in dem Auslasskanal vorgesehenen Bypasskanal, um die Turbine zu umgehen; ein in dem Bypasskanal vorgesehenes Ladedruckregelventil, das geöffnet/geschlossen werden kann; und ein Steuergerät zum Steuern des AGR-Ventils und des Ladedruckregelventils, um zu verhindern, dass der von dem Kompressor erzeugte Ladedruck einen vorbestimmten Grenzdruck in einem spezifischen Betriebsbereich übersteigt, der in mindestens einem Teil eines Drehzahlbereichs festgelegt ist, in dem eine Motordrehzahl größer oder gleich einer vorbestimmten ersten Drehzahl wird. Das Steuergerät implementiert bei Steigern des Ladedrucks auf den Grenzwert eine erste Ladedrucksteuerung, bei der das AGR-Ventil geöffnet wird und das Ladedruckregelventil geschlossen wird, und implementiert nach dem Starten der ersten Ladedrucksteuerung und bei Steigern der Motordrehzahl auf eine zweite Motordrehzahl, die höher als die erste Motordrehzahl ist, eine zweite Ladedrucksteuerung, bei der das Ladedruckregelventil zusätzlich zu dem AGR-Ventil geöffnet wird.
  • Bei einer Konfiguration „der ersten Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils und Schließen des Ladedruckregelventils“ meint das „Schließen des Ladedruckregelventils“, dass es akzeptabel ist, wenn das Ladedruckregelventil im Wesentlichen geschlossen wird, so dass eine in dem Bypasskanal strömende Abgasmenge hinreichend klein wird, und es ist nicht immer erforderlich, dass das Ladedruckregelventil vollständig geschlossen wird (Öffnungsgrad 0%).
  • Gemäß dem turbogeladenen Motor der vorliegenden Erfindung kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors verbessert werden, während die Ladedrucksteuerung zum Senken des Ladedrucks nach Bedarf in geeigneter Weise durchgeführt wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration eines turbogeladenen Motors bezüglich einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 2 ist eine Seitenansicht eines Hauptteils des Motors.
    • 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem des Motors zeigt.
    • 4 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen Betriebsbereich des Motors danach unterteilt, ob die Ladedrucksteuerung zum Senken des Ladedrucks erforderlich ist.
    • 5 ist ein Diagramm, das verschiedene Zustandsgrößen bei Ändern der Motordrehzahl in einem Volllastzustand zeigt.
    • 6 ist ein Diagramm, das einen Aspekt einer Kraftstoffeinspritzung in dem Betriebsbereich zeigt, in dem die Ladedrucksteuerung durchgeführt wird.
    • 7 ist eine Ansicht, die eine Verteilung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches zeigt, das durch die Kraftstoffeinspritzung in dem Zylinder gebildet wird.
    • 8 ist eine Ansicht, die ein abgewandeltes Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 9 ist eine Ansicht, die ein anderes abgewandeltes Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Gesamtkonfiguration des Motors
  • 1 und 2 veranschaulichen einen turbogeladenen Motor einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in den Figuren gezeigte Motor ist ein fremdgezündeter Viertakt-Mehrzylinderbenzinmotor, der in einem Fahrzeug als Energiequelle zur Fortbewegung eingebaut ist. Im Einzelnen umfasst der Motor der Ausführungsform: einen Vierzylinder-Reihenmotorkörper 1 mit vier Zylindern 2, die in einer Reihe ausgerichtet sind; einen Einlasskanal 10 zum Einleiten von Luft in jeden Zylinder 2 des Motorkörpers 1; einen Auslasskanal 30 zum Ablassen von in jedem Zylinder 2 des Motorkörpers 1 erzeugtem Abgas; und einen Turbolader 20, der durch Energie des Abgases angetrieben wird.
  • In jedem Zylinder 2 des Motorkörpers 1 ist ein Kolben 3 hin- und hergleitend eingesetzt, und über jedem Kolben 3 ist ein Brennraum 2a als abgeteilter Abschnitt ausgebildet. In dem Brennraum 2a verbrennt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch aus Luft und Kraftstoff, das von einem später beschriebenen Injektor 9 eingespritzt wird, und eine verbrennungsbedingte Expansionsenergie schiebt den Kolben 3 hin und her. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 3 wird durch einen in der Figur nicht gezeigten Kurbelmechanismus in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle (einer Ausgangswelle) umgewandelt. An einer Endseite der Kurbelwelle ist ein Motordrehzahlsensor SN1 zum Detektieren einer Drehzahl der Kurbelwelle (d.h. einer Motordrehzahl) vorgesehen.
  • Ein oberer Teil des Motorkörpers 1 (ein Zylinderkopf) ist versehen mit: einem Einlassport 4 zum Einleiten einer von dem Einlasskanal 10 zugeführten Luft zu einem Brennraum jedes Zylinders 2; einem Einlassventil 6 zum Öffnen und Schließen des Einlassports 4; einem Auslassport 5 zum Leiten des in dem Brennraum 2a jedes Zylinders 2 erzeugten Abgases zu dem Auslasskanal 30; und einem Auslassventil 7 zum Öffnen und Schließen des Auslassports 5. Das Einlassventil 6 und das Auslassventil 7 werden so angetrieben, dass sie in Verbindung mit einer Drehung der Kurbelwelle des Motorkörpers 1 durch einen (in der Figur nicht gezeigten) Ventilmechanismus, der eine Nockenwelle, einen Nocken und dergleichen umfasst, geöffnet und geschlossen werden.
  • Der obere Teil des Motorkörpers 1 (der Zylinderkopf) ist pro Zylinder 2 mit einem Paar aus dem Injektor 9 zum Einspritzen eines Kraftstoffs (hier eines Kraftstoffs, der Benzin als primäre Komponente umfasst) hin zu dem Brennraum 2a jedes Zylinders 2 und aus einer Zündkerze 8 (einer Zündvorrichtung), die dem von dem Injektor 9 eingespritzten Luft/Kraftstoff-Gemisch aus Luft und Kraftstoff Zündenergie liefert, versehen.
  • Die Zündkerze 8 weist einen Elektrodenteil auf, der von einer Mitte eines Dachteils jedes Zylinders 2 in den Brennraum 2a ragt, und ein von dem Elektrodenteil abgegebener Funke wird dem Luft/Kraftstoff-Gemisch als Zündenergie geliefert. Der Injektor 9 ist so vorgesehen, dass er von einer Seite der Einlassseite jedes Zylinders 2 auf eine Mitte des Brennraums 2a gerichtet ist, und spritzt den Kraftstoff hin zu einem Teil unter dem Elektrodenteil der Zündkerze 8 ein.
  • Der Einlasskanal 10 umfasst: vier unabhängige Einlasskanäle 11, die jeweils an einen Einlassport 4 jedes Zylinders 2 anschließen; einen Ausgleichsbehälter 12, der mit jedem der unabhängigen Einlasskanäle 11 an einer stromaufwärts liegenden Seite (einer stromaufwärts liegenden Seite in einer Strömungsrichtung der Ansaugluft) davon und einem in einer stromaufwärts liegenden Seite des Ausgleichsbehälters 12 vorgesehenen Einlassrohr 13 mit Einzelrohrform verbunden ist.
  • Das Einlassrohr 13 ist versehen mit: einer Drosselklappe 14, die geöffnet/geschlossen werden kann, zum Einstellen einer Ansaugluftmenge; und einem Zwischenkühler 15 zum Kühlen einer durch den Turbolader 20 verdichteten Luft. Der Ausgleichsbehälter 12 ist mit einem Luftmengensensor SN2 zum Detektieren der Ansaugluftmenge; sowie einem Einlassdrucksensor SN3 zum Detektieren eines Drucks der Ansaugluft versehen.
  • Der Auslasskanal 30 umfasst: die vier unabhängigen Auslasskanäle 31, die jeweils an den Auslassport 5 jedes Zylinders 2 anschließen; einen Auslasssammelabschnitt 32, an dem stromabwärts liegende Enden der unabhängigen Auslasskanäle 31 (stromabwärtsseitige Enden in der Strömungsrichtung des Abgases) zusammenkommen; und ein Auslassrohr 33 in Einzelrohrform, das in einer stromabwärts liegenden Seite des Auslasssammelabschnitts 32 vorgesehen ist.
  • Das Auslassrohr 33 ist mit einem (in der Figur nicht gezeigten) Schalldämpfer, einem katalytischen Konverter 35 mit einem eingebauten Katalysator, etwa einem Dreiwegekatalysator, und dergleichen versehen. Der Auslasssammelabschnitt 32 ist mit einem Auslassdrucksensor SN4 zum Detektieren eines Druck des Abgases (eines Auslassdrucks) versehen.
  • Der Turbolader 20 umfasst: ein Turbinengehäuse 21, das direkt stromabwärts des Auslasssammelabschnitts 32 des Auslasskanals 30 (zwischen dem Auslasssammelabschnitt 32 und dem Auslassrohr 33) vorgesehen ist; eine in dem Turbinengehäuse 21 vorgesehene Turbine 22; einen in dem Einlassrohr 13 angeordneten Kompressor 23; und eine Verbindungswelle 24 zum gegenseitigen Verbinden der Turbine 22 und des Kompressors 23. Während eines Betriebs des Motors nimmt, bei Ablassen von Abgas aus jedem Zylinder 2 des Motorskörpers 1 durch das in das Turbinengehäuse 21 des Turboladers 20 durch die unabhängigen Auslasskanäle 31 und dergleichen strömende Abgas die Turbine 22 eine Energie des Abgases auf und dreht bei hoher Drehzahl. Da der mit der Turbine 22 durch eine Verbindungswelle 24 verbundene Kompressor 23 bei der gleichen Drehzahl wie die Turbine 22 angetrieben wird, wird durch das Einlassrohr 13 tretende Ansaugluft verdichtet und in jeden Zylinder 2 des Motorkörpers 1 gepumpt.
  • Der Auslasskanal 30 ist mit einem Bypasskanal 42 zum Umgehen der Turbine 22 des Turboladers 20 versehen, um das Turbinengehäuse 21 und das Auslassrohr 33 in der stromabwärts liegenden Seite davon gegenseitig zu verbindet, und in einem mittleren Teil des Bypasskanals 42 ist ein Ladedruckregelventil 43, das geöffnet/geschlossen werden kann, vorgesehen. Bei Öffnen des Ladedruckregelventils 43 wird eine Menge des in die Turbine 22 strömenden Abgases verringert und eine Antriebskraft der Turbine 22 wird gesenkt, da zumindest ein Teil des aus dem Motorkörper 1 abgelassenen Abgases durch den Bypasskanal 42 tritt.
  • Der Auslasskanal 30 und der Einlasskanal 10 sind durch den AGR-Kanal 45 gegenseitig verbunden. Der AGR-Kanal 45 ist ein Kanal zum Durchführen einer so genannten Abgasrückführung, die einen Teil des aus dem Motorkörper 1 abgelassenen Abgases zu der Einlassseite zurückführt. Ein Endteil des AGR-Kanals 45 ist mit dem Auslasskanal 30 in der stromaufwärts liegenden Seite der Turbine 22, genauer gesagt mit dem Auslasssammelabschnitt 32, verbunden, und das andere Ende des AGR-Kanals 45 ist mit dem Einlasskanal in der stromabwärts liegenden Seite des Kompressors 23, genauer gesagt mit dem Ausgleichsbehälter 12, verbunden.
  • Der AGR-Kanal 45 ist versehen mit: einem AGR-Kühler 46 zum Kühlen des AGR-Gases (das Abgas, das zu dem Einlasssystem zurückgeführt wird); einem AGR-Ventil 47, das geöffnet/geschlossen werden kann, zum Steuern eines Durchsatzes des durch den AGR-Kanal 45 tretenden AGR-Gases. Das AGR-Ventil 47 ist mit einem AGR-Öffnungsgradsensor SN5 zum Detektieren eines Öffnungsgrads desselben versehen.
  • Steuersystem
  • Als Nächstes wird ein Steuersystem des Motors unter Bezug auf 3 beschrieben. Jeder Teil des Motors der Ausführungsform wird durch ein ECU (Motorsteuereinrichtung) 50 umfassend gesteuert. Das ECU 50 ist, wie gut bekannt ist, ein Mikroprozessor, der durch CPU, ROM, RAM und dergleichen konfiguriert ist und der in den Ansprüchen einem „Steuergerät“ entspricht.
  • Verschiedene Arten von Informationen werden nacheinander in das ECU 50 eingegeben. Im Einzelnen ist das ECU 50 mit dem Motordrehzahlsensor SN1, dem Luftmengensensor SN2, dem Einlassdrucksensor SN3, dem Auslassdrucksensor SN4 und dem AGR-Öffnungsgradsensor SN5, die an jedem Teil des Motors vorgesehen sind, elektrisch gekoppelt. Ein Fahrzeug der Ausführungsform ist mit einem Gaspedalöffnungsgradsensor SN6 zum Detektieren eines Öffnungsgrads eines Gaspedals (ein Gaspedalöffnungsgrad) versehen, das von einem (in der Figur nicht gezeigten) Fahrer betätigt wird, und das ECU 50 ist ebenfalls mit dem Gaspedalöffnungsgradsensor SN6 elektrisch gekoppelt. Das ECU 50 erwirbt auf der Grundlage von Eingangssignalen von den Sensoren SN1 bis SN6 verschiedene Arten von Informationen, wie etwa eine Motordrehzahl, eine Ansaugluftmenge, einen Ladedruck (einen Druck der Ansaugluft stromabwärts des Kompressors 23) und einen Auslassdruck (einen Druck des Abgases stromaufwärts der Turbine 22), einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils 47 und einen Gaspedalöffnungsgrad.
  • Das ECU 50 steuert jeden Teil des Motors, während es verschiedene Berechnungen auf der Grundlage eines Eingangssignals von jedem der Sensoren SN1 bis SN6 ausführt. Das ECU 50 ist mit anderen Worten mit der Zündkerze 8, dem Injektor 9, der Drosselklappe 14, dem Ladedruckregelventil 43 und dem AGR-Ventil 47 elektrisch gekoppelt und gibt zu jedem dieser Instrumente auf der Grundlage der Ergebnisse von vorstehenden Berechnungen jeweils ein Antriebssteuersignal aus.
  • Ladedrucksteuerung
  • Als Nächstes wird ein spezifisches Beispiel einer Motorsteuerung, die von dem ECU 50 durchgeführt wird, unter Bezug auf ein Kennfeld von 4 beschrieben.
  • In 4 stellt WOT eine Volllastlinie des Motors dar (ein Motordrehmoment bei vollständig geöffneten Gaspedal). Da der Motor mit dem Turbolader 20 versehen ist, ist in der Ausführungsform die Volllastlinie WOT des Motors höher als eine natürliche Einlasslinie NA angesetzt, die ein oberer Grenzwert des Motordrehmoments bei natürlichen Einlass (kein Turboladen) ist.
  • Ein Punkt IC, der auf der Volllastlinie WOT liegt, ist ein so genannter Abfangpunkt. Der Abfangpunkt IC bezeichnet einen Betriebspunkt, bei dem ein Druck der durch den Kompressor 23 des Turboladers 20 verdichteten Ansaugluft, mit anderen Worten der Ladedruck, einen vorbestimmten Grenzdruck (Ladedruck, der zum Schützen des Motors und des Turboladers festgelegt ist) erreicht, und ist ein Punkt, an dem eine Ladedrucksteuerung einsetzt, um zu verhindern, dass der Ladedruck darüber hinaus steigt. Nachstehend wird eine Motordrehzahl Ni, die dem Abfangpunkt IC entspricht, als „Abfangdrehzahl Ni“ bezeichnet. Die Abfangdrehzahl Ni entspricht in den Ansprüchen einer „ersten Drehzahl“.
  • In dem Kennfeld von 4 wird ein Bereich an einer Seite hoher Last in dem Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl größer oder gleich der Abfangdrehzahl Ni wird, als erster Betriebsbereich R1 bezeichnet. Ein Bereich an einer Seite hohen Last in einem Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl niedriger als die Abfangdrehzahl Ni wird, wird als zweiter Betriebsbereich R2 bezeichnet. Der erste Betriebsbereich R1 kann mit anderen Worten als Bereich hoher Drehzahl und hoher Last bezeichnet werden, der einen Bereich an einer Seite höherer Drehzahl der Abfangdrehzahl Ni an der Volllastlinie WOT des Motors umfasst. Der zweite Betriebsbereich R2 kann als Bereich niedriger Drehzahl und hoher Last bezeichnet werden, der einen Bereich an einer Seite niedrigerer Drehzahl der Abfangdrehzahl Ni an der Volllastlinie WOT des Motors umfasst. Ein verbleibender Bereich mit Ausnahme des ersten Betriebsbereichs R1 und des zweiten Betriebsbereichs R2 wird als dritter Betriebsbereich R3 bezeichnet.
  • Der erste Betriebsbereich R1 hoher Drehzahl und hoher Last entspricht in den Ansprüchen einem „spezifischen Betriebsbereich“. In dem ersten Betriebsbereich R1 neigt ein Durchsatz des Abgases dazu, höher als in den anderen Betriebsbereichen (R2, R3) zu werden, und ein Ladedruck neigt dazu, hoch zu werden. Daher wird in dem ersten Betriebsbereich R1 eine Steuerung zum Verstellen von Öffnungsgraden des AGR-Ventils 47 und des Ladedruckregelventils 43 zum Verhindern, dass der Ladedruck den Grenzdruck übersteigt, als Ladedrucksteuerung durchgeführt. Auch wenn die Einzelheiten später beschrieben werden, ist in dem ersten Betriebsbereich R1 das AGR-Ventil 47 zumindest offen und das Ladedruckregelventil 43 ist geöffnet oder geschlossen.
  • In dem zweiten Betriebsbereich R2 niedriger Drehzahl und hoher Last sind sowohl das AGR-Ventil 47 als auch das Ladedruckregelventil 43 geschlossen.
  • In dem dritten Betriebsbereich R3 ist anders als beim ersten und zweiten Betriebsbereich R1, R2 nur das AGR-Ventil 47 geöffnet und das Ladedruckregelventil 43 wird in einem geschlossenen Zustand gehalten. Das Öffnen des AGR-Ventils 47 ist hier nicht darauf gerichtet, den Ladedruck zu steuern, sondern ist darauf gerichtet, eine Anforderung bezüglich Abgasemissionen zu erfüllen und einen Pumpverlust zu reduzieren.
  • Die in dem ersten Betriebsbereich R1 durchgeführte Ladedrucksteuerung wird näher beschrieben. Die Ladedrucksteuerung der Ausführungsform umfasst: eine erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils 47 und Schließen des Ladedruckregelventils 43; und eine zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen sowohl des Ladedruckregelventils 43 als auch des AGR-Ventils 47. Die erste Ladedrucksteuerung und die zweite Ladedrucksteuerung werden abhängig von einer Größenordnung einer AGR-Rate selektiv genutzt. Die AGR-Rate ist ein Wert, der durch Dividieren einer zu jedem Zylinder 2 eingeleiteten AGR-Gasmenge durch eine Gesamtgasmenge (eine Summe einer Ansaugluftmenge und der zu jedem Zylinder 2 eingeleiteten AGR-Gasmenge) und Multiplizieren dieses Werts mit 100 erhalten wird, ist mit anderen Worten ein Wert einer Rate der AGR-Gasmenge zu der Gesamtgasmenge in Prozent ausgedrückt.
  • Wenn ein Betriebspunkt des Motors zu dem ersten Betriebsbereich R1 hoher Drehzahl und hoher Last verschoben wird, wird demgemäß der Ladedruck auf den Grenzdruck angehoben. Das ECU 50 detektiert die Ladedruckzunahme auf der Grundlage von Informationen (einem tatsächlich gemessenen Wert des Ladedrucks), die von dem Einlassdrucksensor SN3 eingegeben werden. Das ECU 50 führt zunächst die erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils 47 durch, während es das Ladedruckregelventil 43 geschlossen hält. Die erste Ladedrucksteuerung wird fortgeführt, bis die AGR-Rate den vorbestimmten oberen Grenzwert erreicht. Wenn dann die AGR-Rate den oberen Grenzwert erreicht, schaltet das ECU 50 zu der zweiten Ladedrucksteuerung zum Öffnen des Ladedruckregelventils 43 zusätzlich zu dem AGR-Ventil 47 um, um ein weiteres Steigen der AGR-Rate zu verhindern.
  • Die AGR-Rate, die ein Bezugswert zum Ermitteln ist, ob die erste Ladedrucksteuerung oder die zweite Ladedrucksteuerung zu verwenden ist, kann aus dem Öffnungsgrad des AGR-Ventils 47 und einer Differenz zwischen Drücken vor und nach dem AGR-Ventil 47 geschätzt werden. Das ECU 50 liest im Einzelnen einen Zielöffnungsgrad des AGR-Ventils 47 aus vorbestimmten Kennfelddaten auf der Grundlage eines Betriebszustands (einer Drehzahl und einer Last), die aus detektierten Werten des Motordrehzahlsensors SN1, des Gaspedalöffnungsgradsensors SN6 und dergleichen ermittelt werden, wenn der Motor läuft, und steuert das AGR-Ventil 47, um den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 47 an den Zielöffnungsgrad anzupassen. Ferner ermittelt das ECU 50 eine Differenz zwischen einem Druck in dem Auslasssammelabschnitt 32, der durch den Auslassdrucksensor SN4 detektiert wird, und einem Druck in dem Ausgleichsbehälter 12, der von dem Einlassdrucksensor SN3 detektiert wird, als Differenz zwischen Drücken vor und nach dem AGR-Ventil 47 und schätzt einen Durchsatz des durch den AGR-Kanal 45 strömenden AGR-Gases auf der Grundlage der ermittelten Druckdifferenz und eines Öffnungsgrads des AGR-Ventils 47, der von dem AGR-Öffnungsgradsensor SN5 detektiert wird. Das ECU 50 ermittelt weiterhin die Gesamtgasmenge, die eine Summe von der Durchsätze sowohl der Ansaugluft als auch des AGR-Gases ist, aus einem Detektionswert des Luftmengensensors SN2 und berechnet die AGR-Rate auf der Grundlage der Gesamtgasmenge und des geschätzten Durchsatzes des AGR-Gases.
  • Wie vorstehend beschrieben schätzt das ECU 50 bei Betrieb des Motors sequenziell die AGR-Rate durch Berechnung auf der Grundlage von Informationen, die von verschiedenen Arten von Sensoren erhalten werden. Wenn der Motor in dem ersten Betriebsbereich R1 läuft, in dem der Ladedruck gesenkt werden muss, wird je nachdem, ob die geschätzte AGR-Rate auf den vorbestimmten oberen Grenzwert angehoben wird, entweder die erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen nur des AGR-Ventils 47 oder die zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen sowohl des AGR-Ventils 47 als auch des Ladedruckregelventils 43 alternativ durchgeführt.
  • 5 ist ein Diagramm, das Änderungen der Öffnungsgrade des Ladedruckregelventils 43 und des AGR-Ventils 47, der AGR-Rate, des Einlassdrucks (eines Drucks der Ansaugluft stromabwärts des Kompressors 23 oder des Ladedrucks) und des Auslassdrucks (eines Drucks des Abgases stromaufwärts der Turbine 22) bei Verschieben eines Betriebspunkts des Motors entlang der Volllastlinie WOT von einer Seite niedriger Drehzahl zu einer Seite hoher Drehzahl zeigt. Wie in dem Diagramm gezeigt ist, wird der Einlassdruck und der Auslassdruck proportional zu der Motordrehzahl angehoben, während der Betriebspunkt des Motors in einem Drehzahlbereich liegt, der niedriger als der Abfangpunkt IC ist. Wenn der Motor in der Seite niedriger Drehzahl des Abfangpunkts IC an der Volllastlinie WOT läuft, wird mit anderen Worten das von jedem Zylinder 2 abgelassene Abgas vollständig zu der Turbine 22 eingeleitet, da das AGR-Ventil 47 und das Ladedruckregelventil 43 beide auf vollständig geschlossen gestellt sind. Wenn die Motordrehzahl angehoben wird und der Durchsatz des Abgases steigt, wird daher demgemäß der Auslassdruck erhöht, das Ladevermögen des Kompressors 23 verbessert sich und der Ladedruck, der ein Einlassdruck stromabwärts des Kompressors 23 ist, wird erhöht.
  • Wenn andererseits ein Betriebspunkt des Motors den Abfangpunkt IC erreicht, wird der Ladedruck auf einen Grenzdruck (PI, ausgedrückt in einem Graphen des Einlassdrucks in 5) angehoben, was das Öffnen des AGR-Ventils 47 ermöglicht. Die erste Ladedrucksteuerung, bei der nur das AGR-Ventil 47 geöffnet wird, während das Ladedruckregelventil 43 geschlossen gehalten wird, wird mit anderen Worten gestartet. Bei der ersten Ladedrucksteuerung wird, da das AGR-Ventil 47 geöffnet ist, ein Teil des von jedem Zylinder 2 abgelassenen Abgases durch den AGR-Kanal 45, der mit dem Auslasssammelabschnitt 32 verbunden ist, zu dem Einlasskanal 10 zurückgeführt. Da eine Abgasmenge, die in die Turbine 22 strömt, die in der stromabwärts liegenden Seite des Auslasssammelabschnitts 32 angeordnet ist, reduziert ist, wird dadurch die Zunahme des Ladedrucks gestoppt und der Ladedruck wird bei dem Grenzdruck Pi gehalten.
  • Wenn der Betriebspunkt zu einer Seite hoher Drehzahl jenseits des Abfangpunkts IC verschoben wird, wird zum Halten des Ladedrucks bei dem Grenzwert Pi ein Öffnungsgrad des AGR-Ventils 47 proportional zu der Motordrehzahl angehoben. Da eine Menge des Abgases (AGR-Gas), die von dem Auslasskanal 30 durch den AGR-Kanal 45 zu dem Einlasskanal 10 zurückgeführt wird, erhöht wird, wird das Ladevermögen des Kompressors 23 gesenkt und die AGR-Rate wird angehoben. Wenn die AGR-Rate auf einen oberen Grenzwert angehoben wird (V, ausgedrückt in einem Graphen der AGR-Rate in 5), wird das Ladedruckregelventil 43 zusätzlich geöffnet. Die zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen sowohl des AGR-Ventils 47 als auch des Ladedruckregelventils 43 wird mit anderen Worten gestartet. In einem Kennfeld an dem untersten Teil von 5 ist eine Linie, bei der die AGR-Rate den oberen Grenzwert V erreicht, als X ausgedrückt. In der Ausführungsform wird mit anderen Worten nach dem Starten der ersten Ladedrucksteuerung bei Erhöhen der Motordrehzahl auf eine Drehzahl, die der Linie X entspricht, die Ladedrucksteuerung von der ersten Ladedrucksteuerung zu der zweiten Ladedrucksteuerung umgeschaltet. Die der Linie X entsprechende Drehzahl entspricht in den Ansprüchen „einer zweiten Drehzahl“.
  • Der obere Grenzwert V der AGR-Rate, der ein Schwellenwert zum Umschalten von der ersten Ladedrucksteuerung zu der zweiten Ladedrucksteuerung ist, kann zum Beispiel bei 25% festgelegt werden. Natürlich kann der obere Grenzwert V abhängig von Motoreigenschaften möglicherweise entsprechend geändert werden und ist nicht auf 25% beschränkt. Unter Berücksichtigung sowohl der Verbrennungsstabilität als auch der Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird der obere Grenzwert V aber vorzugsweise bei einem Wert zwischen 20 und 40%, bevorzugter zwischen 20 und 30%, festgelegt.
  • Wenn die zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird, wird der Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils 43 vergrößert, wenn die Motordrehzahl erhöht wird, so dass der Ladedruck bei dem Grenzdruck Pi gehalten wird, selbst wenn die Motordrehzahl erhöht wird (ein Durchsatz des Abgases wird erhöht). Andererseits wird das AGR-Ventil 47 im Grunde bei einem konstanten Wert gehalten, um die AGR-Rate auf einen Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert V zu senken.
  • Wenn in Verbindung mit der zweiten Ladedrucksteuerung nicht nur das AGR-Ventil 47, sondern auch das Ladedruckregelventil 43 geöffnet wird, wird eine Rate des in die Turbine 22 strömenden Abgases zu der Gesamtabgasmenge weiter reduziert, da ein Teil des Abgases durch den AGR-Kanal 45 zu dem Einlasskanal 10 zurückgeführt wird und ein Teil eines anderen Abgases in dem Bypasskanal 42 strömt (mit anderen Worten die Turbine 22 umgeht). Auf diese Weise wird durch zusätzliches Öffnen des Ladedruckregelventils 43 (Herstellen einer Strömung des die Turbine 22 umgehenden Abgases) das Ladevermögen des Kompressors 23 gesenkt und der Ladedruck kann bei dem Grenzdruck Pi gehalten werden, während die AGR-Rate auf einen Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert V gesenkt wird.
  • In dem ersten Betriebsbereich R1, in dem die erste oder die zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird, neigt eine Verbrennung in den Zylindern 2 dazu, instabil zu werden, da die Motordrehzahl und die Last hoch sind und ein Teil des Abgases als AGR-Gas zu den Zylindern 2 eingeleitet wird. Um dieses Problem zu bewältigen, werden in der Ausführungsform während eines Betriebs in dem ersten Betriebsbereich R1 geteilte Einspritzungen, bei denen eine Kraftstoffeinspritzung von dem Injektor 9 in mehrere Einspritzungen unterteilt wird, durchgeführt.
  • Während eines Betriebs in dem ersten Betriebsbereich R1 spritzt das ECU 50, wie in 6 gezeigt, im Einzelnen einen Kraftstoff von dem Injektor 9 in separaten Prozessen einer Einspritzung F1 einer ersten Stufe in einem Einlassprozess und einer Einspritzung F2 einer zweiten Stufe in der letzteren Hälfte eines Verdichtungsprozesses ein. Wenn der Kraftstoff bei der Einspritzung F1 der ersten Stufe und der Einspritzung F2 der zweiten Stufe separat eingespritzt wird, wie in 7 gezeigt ist, wird auf diese Weise bei einem Zeitpunkt nahe einem oberen Totpunkt der Verdichtung ein fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch M2 beruhend auf der Einspritzung F1 der ersten Stufe und der Einspritzung F2 der zweiten Stufe an einer Mittenseite des Brennraums 2a (benachbart zu einem Elektrodenteil der Zündkerze 8) ausgebildet und darum herum wird beruhend nur auf der Einspritzung F1 der ersten Stufe ein relativ mageres Luft/Kraftstoff-Gemisch M1 ausgebildet. Wenn dann von einem Elektrodenteil der Zündkerze 8 nahe dem oberen Totpunkt der Verdichtung ein Funke abgegeben wird, wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch M2 relativ leicht entzündet und es wird eine Entflammung (ein Flammenkern) gebildet, da der Funke (Zündenergie) auf das relativ fette Luft/Kraftstoff-Gemisch M2 wirkt. Selbst wenn nach Bilden der Entflammung eine gewisse Menge des AGR-Gases, das ein inertes Gas ist, in dem Brennraum 2a vorhanden ist, kommt es nie zu einer Fehlzündung in der Mitte, da eine Flammenausbreitung um die Entflammung problemlos abläuft.
  • Auf diese Weise wird in dem ersten Betriebsbereich R1, in dem die AGR durchgeführt wird, zum Sichern von Verbrennungsstabilität eine Kraftstoffeinspritzung von dem Injektor 9 in mehreren Einspritzungen implementiert und es wird ein relativ fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch (M2 in 7) in der Nähe der Zündkerze 8 gebildet..
  • Wirkung etc.
  • Wie vorstehend beschrieben umfasst der Motor der Ausführungsform: den Turbolader 20 mit der Turbine 22 und dem Kompressor 23; den AGR-Kanal 45, der den Auslasskanal 30 (den Auslasssammelabschnitt 32) in der stromaufwärts liegenden Seite der Turbine 22 und den Einlasskanal 10 (den Ausgleichsbehälter 12) in der stromabwärts liegenden Seite des Kompressors 23 verbindet; das in dem AGR-Kanal 45 vorgesehene AGR-Ventil 47, das geöffnet/geschlossen werden kann; den Bypasskanal 42, der an dem Auslasskanal 30 vorgesehen ist, um die Turbine 22 zu umgehen; das in dem Bypasskanal 42 vorgesehene Ladedruckregelventil 43, das geöffnet/geschlossen werden kann; und das ECU 50 (das Steuergerät), das das AGR-Ventil 47 und das Ladedruckregelventil 43 steuert, um zu verhindern, dass der von dem Kompressor 23 erzeugte Ladedruck den vorbestimmten Grenzdruck Pi in dem ersten Betriebsbereich R1 (dem spezifischen Betriebsbereich) übersteigt, der in einem Bereich an der Seite hoher Last in dem Drehzahlbereich angesetzt ist, in dem die Motordrehzahl größer oder gleich der Abfangdrehzahl Ni (der ersten Drehzahl) wird. Im Einzelnen führt das ECU 50, wenn der Ladedruck auf den Grenzdruck Pi angehoben ist, die erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils 47 und Schließen des Ladedruckregelventils 43 durch. In Verbindung mit dem Öffnen des AGR-Ventils 47 bei der ersten Ladedrucksteuerung wird bei Anheben der AGR-Rate auf den vorbestimmten oberen Grenzwert V (wenn mit anderen Worten die Motordrehzahl auf die Drehzahl (die zweite Drehzahl) entsprechend der Linie X in 4 angehoben wird) die zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen des Ladedruckregelventils 43 zusätzlich zu dem AGR-Ventil 47 durchgeführt. Eine solche Konfiguration hat den Vorteil, dass sie nach Bedarf die Ladedrucksteuerung zum Senken des Ladedrucks und zum Verbessern des sparsamen Kraftstoffverbrauchsverhaltens des Motors gleichzeitig durchführen kann.
  • In der Ausführungsform wird mit anderen Worten bei einem Zustand, in dem der Durchsatz des Abgases hoch wird (während des Betriebs in dem ersten Betriebsbereich R1), die erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils 47 und zum Schließen des Ladedruckregelventils 43 zunächst als Steuerung zum Senken des Ladedrucks durchgeführt. Wenn das AGR-Ventil 47 geöffnet wird, wird eine in die Turbine 22 strömende Abgasmenge reduziert und der Anstieg des Ladedrucks wird unterbunden (bei dem Grenzdruck Pi gehalten), da ein Teil des Abgases von der stromaufwärts liegenden Seite der Turbine 22 zu dem AGR-Kanal 45 abgezweigt wird und zu dem Einlasskanal 10 rückgeführt wird. Ferner wird das zu dem AGR-Kanal 45 abgezweigte Abgas zu dem Einlasskanal 10 zurückgeführt und spielt beim Verringern einer Differenz zwischen dem Auslassdruck und dem Einlassdruck eine Rolle. Dadurch wird ein Pumpverlust effektiv reduziert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird verbessert.
  • Das einfache Senken des Ladedrucks kann auch durch Schließen des AGR-Ventils 47 und Öffnen des Ladedruckregelventils 43 erreicht werden. Dadurch wird aber eine Zunahme des Auslassdrucks gegenüber dem Einlassdruck (gleich dem Ladedruck) groß und der Pumpverlust wird vergrößert. Wenn mit anderen Worten das Ladedruckregelventil 43 in dem Bereich hoher Drehzahl größer oder gleich der Abfangdrehzahl Ni geöffnet wird, wird der Auslassdruck in der stromaufwärts liegenden Seite der Turbine 22 allmählich angehoben, während der Ladedruck bei dem vorbestimmten Grenzdruck Pi gehalten wird, wie durch eine Linie (Einpunkt-Strich-Linie) in einem Graphen des Auslassdrucks in 5 bei „ohne AGR“ gezeigt wird. Dies liegt daran, dass das in die Turbine 22 strömende Abgas nicht so stark reduziert werden kann und folglich der Auslassdruck nicht wie erwartet gesenkt werden kann, weil die Antriebskraft der Turbine 22 nur durch geringfügiges Reduzieren der Abgasmenge stark reduziert wird, wenn das Ladevermögen bei einem Maß erhalten wird, bei dem der Ladedruck bei dem Grenzdruck Pi gehalten wird. Wenn der Ladedruck durch Öffnen des Ladedruckregelventils 43 gesteuert wird, wird daher eine Differenz ΔH2 zwischen dem Auslassdruck und dem Einlassdruck in der Seite höherer Drehzahl größer und der Pumpverlust wird erhöht.
  • Da als erste Ladedrucksteuerung das AGR-Ventil 47 geöffnet wird und das Ladedruckregelventil 43 geschlossen wird, wie in einem Graphen des Auslassdrucks in 5 durch eine Linie für „ohne AGR“ (durchgehende Linie) gezeigt wird, kann dagegen in der Ausführungsform die Zunahme des Auslassdrucks unterbunden werden und der Pumpverlust kann effektiv reduziert werden. Da mit anderen Worten durch das Öffnen des AGR-Ventils 47 das Abgas durch den AGR-Kanal 45 zu dem Einlasskanal 10 (im Einzelnen dem Ausgleichsbehälter 12 in der stromabwärts liegenden Seite des Kompressors 23) zurückgeführt wird und das zurückgeführte Abgas (das AGR-Gas) der Ansaugluft zugegeben wird, wird, unter der Annahme, dass der Ladedruck (= der Einlassdruck) konstant ist, eine von dem Kompressor 23 zu verdichtende Ansaugluftmenge durch die zugegebene AGR-Gasmenge reduziert. Da dies bedeutet, dass die der Turbine 22 zu liefernde Antriebskraft reduziert werden könnte, kann eine in die Turbine 22 strömende Abgasmenge mehr reduziert werden und folglich kann der Auslassdruck stromaufwärts der Turbine 22 stärker gesenkt werden. Gemäß der ersten Ladedrucksteuerung zum Steuern des Ladedrucks durch die AGR kann auf diese Weise die Differenz ΔH1 zwischen dem Auslassdruck und dem Einlassdruck kleiner ausgelegt werden, der Pumpverlust wird reduziert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird verbessert, da verglichen mit einem Fall, bei dem der Ladedruck durch Öffnen des Ladedruckregelventils 43 gesteuert wird (mit anderen Worten durch Abführen des Abgases zu der stromabwärts liegenden Seite der Turbine 22) ein erforderlicher Ladedruck erhalten werden kann, selbst wenn der Auslassdruck mehr gesenkt wird.
  • Auch wenn Bedenken bestehen, dass ein Motordrehmoment reduziert wird, wenn das AGR-Gas der Ansaugluft zugemischt wird, führt das Einleiten des AGR-Gases in dem Bereich hoher Drehzahl größer oder gleich der Abfangdrehzahl Ni nicht zwangsweise unmittelbar zu der Drehmomentreduktion. Auch wenn mit anderen Worten das Drehmoment des turbogeladenen Motors grob durch drei Hauptfaktoren bestimmt wird, die der Ladedruck, ein Zündzeitpunkt und ein Abgastemperaturgrenzwert sind, kann, wenn das AGR-Gas ordnungsgemäß in dem ersten Betriebsbereich R1 eingeleitet wird, der in dem Bereich hoher Drehzahl (und in dem Bereich hoher Last) größer oder gleich der Abfangdrehzahl Ni festgelegt ist, da ein Klopfen unterbunden wird und die Abgastemperatur reduziert wird, der Zündzeitpunkt möglicherweise auf früh verstellt werden und eine spezifische Kraft gegen die zu dem Motor einzuleitende Luftmenge (und eine proportional dazu ermittelte Kraftstoffeinspritzmenge) wird gesteigert. Ferner wird eine Ausgangsleistung durch die Reduktionswirkung des Pumpverlusts ebenfalls verbessert. Auf diese Weise kann das Einleiten des AGR-Gases, wenn dessen Menge entsprechend ist, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessern, ohne das Motordrehmoment zu reduzieren.
  • Wenn andererseits die erste Ladedrucksteuerung (eine Steuerung zum Senken des Ladedrucks unter Verwenden der AGR) kontinuierlich durchgeführt wird, bis die AGR-Rate den oberen Grenzwert V übersteigt, bestehen Bedenken, dass Probleme wie etwa eine Verringerung der Verbrennungsstabilität (oder eine Fehlzündung) daraus resultieren können. Wenn in Verbindung mit der ersten Ladedrucksteuerung die AGR-Rate auf den oberen Grenzwert V angehoben wird, wird daher in der Ausführungsform die zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen des Ladedruckregelventils 43 zusätzlich zu dem AGR-Ventil 47 durchgeführt. Da ein Teil des Abgases durch den AGR-Kanal 45 zu dem Einlasskanal 10 rückgeführt wird und ein Teil des anderen Abgases in dem Bypasskanal 42 strömt (mit anderen Worten die Turbine 22 umgeht), kann dadurch die in die Turbine 22 strömende Abgasmenge ausreichend reduziert werden, ohne die Rückführmenge des Abgases zu dem Einlasskanal 10 übermäßig zu vergrößern. Dadurch kann der Ladedruck in einem Bereich, indem der Grenzdruck Pi nicht überschritten wird, ordnungsgemäß gesteuert werden, während verhindert wird, dass die AGR-Rate zu groß wird, und zuverlässig verhindert wird, dass die Verbrennungsstabilität verschlechtert wird.
  • Während des Betriebs in dem ersten Betriebsbereich R1, in dem die erste oder die zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird, wird in der Ausführungsform eine Kraftstoffeinspritzung von dem Injektor 9 in mehreren Einspritzungen implementiert, so dass ein relativ fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch (M2 in 7) in der Nähe der Zündkerze 8 (der Zündvorrichtung) ausgebildet wird. Selbst wenn die erste oder die zweite Ladedrucksteuerung, bei der das inerte AGR-Gas in die Zylinder 2 eingeleitet wird, durchgeführt wird, kann gemäß einer solchen Konfiguration das Luft/Kraftstoff-Gemisch in Verbindung mit der Zufuhr der Zündenergie von der Zündkerze 8 zuverlässig gezündet werden und die Verbrennungsstabilität wird verbessert.
  • Abwandlung
  • Auch wenn in der Ausführungsform während des Betriebs in dem ersten Betriebsbereich R1, in dem die erste oder die zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird, eine geteilte Kraftstoffeinspritzung zum Verbessern des Zündverhaltens des Luft/Kraftstoff-Gemisches ausgeführt wird, sind Verfahren zum Verbessern des Zündverhaltens des Luft/Kraftstoff-Gemisches nicht auf die geteilte Einspritzung beschränkt. Nachstehend werden andere Methoden, die zum Verbessern des Zündverhaltens des Luft/Kraftstoff-Gemisches eingesetzt werden können, als erste oder zweite Abwandlung beschrieben.
  • Erste Abwandlung
  • Auch wenn in der Ausführungsform eine Zündkerze 8 als Zündvorrichtung für jeden Zylinder 2 vorgesehen ist, werden in dem ersten Abwandlungsbeispiel, wie es in 8 gezeigt ist, zwei Zündkerzen 8 für jeden Zylinder 2 vorgesehen und das Zündverhalten wird mithilfe der zwei Zündkerzen 9 verbessert.
  • Während der Ausführung der ersten oder der zweiten Ladedrucksteuerung (während des Betriebs in dem in 4 gezeigten ersten Betriebsbereich R1) wird im Einzelnen eine Steuerung zum Versorgen der zwei Zündkerzen 8 mit Energie und zum Abgeben von Funken von Elektrodenteilen der Spitzen derselben durchgeführt. Wenn von den zwei Zündkerzen 8 Funken abgegeben werden, kann, da eine Zündenergie verdoppelt wird, ein Luft/Kraftstoff-Gemisch selbst in einer Umgebung, in der das inerte AGR-Gas vorhanden ist, zuverlässig gezündet werden. In den restlichen Betriebsbereichen R2 und R3 (4), in denen die Ladedrucksteuerung nicht durchgeführt wird, wird dagegen eine Energieversorgung einer der zwei Zündkerzen 8 unterbrochen, so dass nur von der anderen Zündkerze ein Funke abgegeben wird. Dies soll das Auftreten einer unnötigen Funkenentladung verhindern und einen Energieverbrauch in dem Betriebsbereich R2 und R3, wo es keine Bedenken bezüglich Zündverhalten gibt, unterbinden.
  • Auch wenn in dem ersten Abwandlungsbeispiel die dem Luft/Kraftstoff-Gemisch gelieferte Zündenergie durch Vorsehen von mehreren Zündkerzen 8 gesteigert wird, sind Verfahren zum Steigern der Zündenergie nicht auf das Vorsehen von mehreren Zündkerzen 8 (eine so genannte Mehrfachzündung) beschränkt. Neben der Mehrfachzündung ist als Beispiel das Nutzen einer Plasmastrahlzündung denkbar, die in der Praxis für ein Strahltriebwerk eines Flugzeugs und dergleichen verwendet wird.
  • Eine Plasmastrahlzündung versorgt durch Anlegen einer hohen Spannung an einem Elektrodenteil einer Zündkerze, der mit einer Boost-Schaltung ausgestattet ist, das Luft/Kraftstoff-Gemisch mit Plasma hoher Energie, das an dem Elektrodenteil als Zündenergie erzeugt wird. Wenn eine solche Plasmastrahlzündung in dem ersten Betriebsbereich R1 durchgeführt wird, kann das Zündverhalten des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem ersten Betriebsbereich R1, in dem das AGR-Gas eingeleitet wird, zuverlässig verbessert werden.
  • Eine Zündkerze für die Plasmastrahlzündung kann das Luft/Kraftstoff-Gemisch auch durch Funkenentladung ähnlich der Zündkerze 8 der Ausführungsform durch Senken einer angelegten Spannung an dem Elektrodenteil zünden. Daher ist es wünschenswert, die Plasmastrahlzündung nicht durchzuführen, sondern die normale Funkenentladung durchzuführen, um den Energieverbrauch in den restlichen Betriebsbereichen R2 und R3 ausgenommen des ersten Betriebsbereichs R1 zu unterbinden.
  • Zweite Abwandlung
  • Bei einem in 9 gezeigten zweiten Abwandlungsbeispiel ist ein Einlassport 4 jedes Zylinders 2 zu einer Biegung ausgebildet, um in dem Zylinder 2 eine starke Wirbelströmung zu erzeugen, und das AGR-Gas wird durch die Wirbelströmung veranlasst, in der Außenumfangsseite des Zylinders 2 intensiv verteilt zu werden.
  • In dem zweiten Abwandlungsbeispiel werden im Einzelnen zwei Einlassports 4, die den Einlasskanal 10 (den unabhängigen Einlasskanal 11) und jeden Zylinder 2 verbinden, pro Zylinder 2 vorgesehen. Nachstehend wird von den zwei Einlassports 4 einer als erster Einlassport 4A bezeichnet und der andere wird als zweiter Einlassport 4B bezeichnet. Der erste Einlassport 4A umfasst einen gebogenen Teil in der Nähe einer Öffnung (eines Verbindungsteils zu dem Zylinder 2) in der stromabwärts liegenden Seite, der in einer gegenüber einer Mitte des Zylinders 2 anderen Richtung gebogen ist, im Einzelnen in einer Richtung in etwa senkrecht zu einem Liniensegment, das eine Öffnung in der stromabwärts liegenden Seite des ersten Einlassports 4A und die Mitte des Zylinders 2 verbindet. Auch wenn der zweite Einlassport 4B auch einen gebogenen Teil ähnlich dem ersten Einlassport 4A umfasst, ist dagegen eine Spitze desselben so angesetzt, dass sie auf die Mitte des Zylinders 2 gerichtet ist.
  • Gemäß einer solchen Konfiguration wird durch Ansaugluft, die von dem ersten Einlassport 4A eingeleitet wird, eine Wirbelströmung S1, die so strömt, dass sie sich in einer Umfangsrichtung um einen Außenumfang des Zylinders 2 windet, gebildet, und durch Ansaugluft, die von dem zweiten Einlassport 4B abgelassen wird, wird eine kleine Wirbelströmung S2, die nahe dem mittleren Teil des Zylinders 2 umkehrt, gebildet.
  • In dem Motorkörper 1 ist ein AGR-Port 45a als Teil der stromabwärts liegenden Seite des AGR-Kanals 45 gebildet. Der AGR-Port 45a ist mit dem ersten Einlassport 4A verbunden, der zum Bilden der Außenumfangsseiten-Wirbelströmung S1 in einer gebogenen Form erzeugt ist.
  • Wenn bei dem zweiten Abwandlungsbeispiel die AGR durchgeführt wird, wird das AGR-Gas von dem AGR-Port 45a zu dem ersten Einlassport 4A eingeleitet. Dann wird das AGR-Gas durch Leiten durch den ersten Einlassport 4A in den Zylinder 2 eingeleitet und strömt hauptsächlich durch den Außenumfang des Zylinders 2 entlang der Außenumfangsseiten-Wirbelströmung S1. Auf diese Weise wird das AGR-Gas in dem Außenumfang des Zylinders 2 intensiv verteilt, und dadurch wird in dem Zylinder 2 eine Verteilung, bei der eine Konzentration des AGR-Gases in der Außenumfangsseite dichter und in der Innenumfangsseite dünner ist, erhalten. Bei dem zweiten Abwandlungsbeispiel wird mit anderen Worten eine Einleitposition des AGR-Gases in den Zylinder 2 so angesetzt, dass das AGR-Gas durch die in dem Zylinder 2 erzeugte Wirbelströmung in der Außenumfangsseite des Zylinders 2 intensiv verteilt wird.
  • Gemäß dem zweiten Abwandlungsbeispiel, das so ausgelegt ist, dass das AGR-Gas in der Außenumfangsseite des Zylinders 2 intensiv verteilt wird, kann, da die Konzentration des AGR-Gases in dem mittleren Teil des Zylinders 2 dünn ausgelegt werden kann, auf diese Weise durch Verwenden der Zündkerze 8, die einen Funken von der Mitte eines Dachteils des Zylinders 2 abgibt, das Luft/Kraftstoff-Gemisch zuverlässig gezündet werden.
  • Sonstiges
  • Auch wenn in der Ausführungsform und den Abwandlungsbeispielen Beschreibungen unter der Annahme gemacht werden, dass der Motor ein Fremdzündungsmotor ist, der Motor mit anderen Worten von einer Ausführung ist, bei der ein Benzin als Hauptkomponente umfassender Kraftstoff zwangsweise durch Funkenentladung von einer Zündkerze verbrannt wird, kann ein Motor, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist, ein Motor sein, der mit einem Turbolader ausgestattet ist, und im Grunde kann eine Verbrennungsart des Motors selbst von jeder beliebigen Art sein.
  • Daher ist die vorliegende Erfindung auf einen Vormischkompressionszündungsbenzinmotor, der einen Benzin als Hauptkomponente umfassenden Kraftstoff durch Selbstzündung verbrennt, und einen Dieselmotor, der einen Leichtöl als Hauptkomponente umfassenden Kraftstoff durch Selbstzündung verbrennt, anwendbar sein.
  • Wenn die vorliegende Erfindung auf einen Vormischkompressionszündungsbenzinmotor angewendet wird, kann es akzeptabel sein, eine so genannte Zündunterstützung durchzuführen, die eine Selbstzündung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches (steigert Zündenergie) durch Versehen jedes Zylinders mit einer Zündkerze und Durchführen von Funkenentladung von einer Zündkerze unmittelbar vor einem erwünschten Zündzeitpunkt während des Betriebs in einem Betriebsbereich hoher Drehzahl und hoher Last (eines dem ersten Betriebsbereich R1 in 4 entsprechenden Bereichs) fördert. Oder es kann akzeptabel sein, das Zündverhalten eines Luft/Kraftstoff-Gemisches durch Vorsehen von Ozonerzeugungsmitteln, die Ozon in dem Einlasskanal oder dem Zylinder erzeugen können, und Zuführen von Ozon von den Ozonerzeugungsmitteln während des Betriebs in dem Betriebsbereich hoher Drehzahl und dem Bereich hoher Last zu verbessern.
  • Wenn andererseits die vorliegende Erfindung bei einem Dieselmotor angewendet wird, kann das Zündverhalten durch Versehen jedes Zylinders mit einer Glühkerze und Erwärmen des Inneren des Zylinders durch Versorgen der Glühkerze mit Energie während des Betriebs in dem Betriebsbereich hoher Drehzahl und hoher Last (der dem ersten Betriebsbereich R1 in 4 entsprechende Bereich) verbessert werden.
  • Auch wenn in der Ausführungsform nicht nur in dem ersten Betriebsbereich R1 (dem spezifischen Betriebsbereich), sondern auch in dem dritten Betriebsbereich R3 das AGR-Ventil 47 geöffnet wird und das von dem AGR-Kühler 46 abgekühlte Abgas von dem Einlasskanal 10 durch den AGR-Kanal 45 zu dem Auslasskanal 30 zurückgeführt wird, kann zumindest in einer Seite niedriger Last (zum Beispiel in einer Seite niedrigerer Last als die natürliche Einlasslinie NA) in dem dritten Betriebsbereich R3 ein Abgas hoher Temperatur, das nicht von dem AGR-Kühler 46 abgekühlt wird, zurückgeführt werden. Zu diesem Zweck ist es denkbar, dass zum Beispiel ein Bypasskanal zum Umgehen des AGR-Kühlers 46 vorgesehen wird und der Bypasskanal nur in der Seite niedriger Last in dem dritten Betriebsbereich R3 geöffnet wird. Oder das in den Zylindern 2 erzeugte Abgas kann in der Seite niedriger Last in dem dritten Betriebsbereich R3 in den Zylindern 2 gehalten werden. Es kann eine so genannte interne AGR durchgeführt werden. Die interne AGR kann nicht nur in einem Auslassprozess, sondern auch in einem Einlassprozess erreicht werden, entweder durch Öffnen des Auslassventils 7 oder durch Schließen sowohl des Einlassventils 6 als auch des Auslassventils 7 über einen vorbestimmten Zeitraum über dem oberen Totpunkt des Auslassens.
  • Zusammenfassung der Ausführungsformen
  • Schließlich werden charakteristische Konfigurationen und Funktionen sowie auf der Grundlage derselben erhaltene Wirkungen zusammengefasst und beschrieben.
  • Der in den Ausführungsformen und dergleichen offenbarte turbogeladene Motor umfasst: einen Motorkörper, der mindestens einen Zylinder umfasst; einen Einlasskanal zum Einleiten von Luft in den Zylinder; einen Auslasskanal zum Ablassen von in dem Zylinder erzeugten Abgas; einen Turbolader mit einer Turbine, die durch Energie des durch den Auslasskanal tretenden Abgases angetrieben wird, und einem Kompressor, der durch die Turbine angetrieben wird, um Luft in dem Einlasskanal mit Druck zu beaufschlagen; einen AGR-Kanal, der den Auslasskanal an einer stromaufwärts liegenden Seite der Turbine und den Einlasskanal an der stromabwärts liegenden Seite des Kompressors verbindet; ein in dem AGR-Kanal vorgesehenes AGR-Ventil, das geöffnet/geschlossen werden kann; einen in dem Auslasskanal vorgesehenen Bypasskanal, um die Turbine zu umgehen; ein in dem Bypasskanal vorgesehenes Ladedruckregelventil, das geöffnet/geschlossen werden kann; und ein Steuergerät zum Steuern des AGR-Ventils und des Ladedruckregelventils, so dass ein von dem Kompressor erzeugter Ladedruck in einem spezifischen Betriebsbereich, der in mindestens einem Teil eines Drehzahlbereichs festgelegt ist, in dem eine Motordrehzahl größer oder gleich einer vorbestimmten ersten Drehzahl wird, nicht einen vorbestimmten Grenzdruck übersteigt. Wenn der Ladedruck auf den Grenzdruck erhöht wird, implementiert das Steuergerät eine erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils und Schließen des Ladedruckregelventils und implementiert nach dem Starten der ersten Ladedrucksteuerung und bei Steigen der Motordrehzahl auf eine zweite Drehzahl, die höher als die erste Drehzahl ist, eine zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen des Ladedruckregelventils zusätzlich zu dem AGR-Ventil.
  • Gemäß einer solchen Konfiguration wird in einem Zustand, in dem ein Durchsatz des Abgases erhöht ist, da die Motordrehzahl größer oder gleich der ersten Drehzahl ist (während eines Betriebs in einem spezifischen Betriebsbereich), die erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils und Schließen des Ladedruckregelventils zunächst als Steuerung zum Senken des Ladedrucks durchgeführt. Da bei geöffnetem AGR-Ventil ein Teil des Abgases von der stromaufwärts liegenden Seite der Turbine zu dem AGR-Kanal abgezweigt wird und zu dem Einlasskanal zurückgeführt wird, wird eine in die Turbine strömende Abgasmenge reduziert und eine Zunahme des Ladedrucks unterbunden. Da ferner das zu dem AGR-Kanal abgezweigte Abgas zu dem Einlasskanal zurückgeführt wird, spielt das zurückgeführte Abgas eine Rolle beim Verringern einer Differenz zwischen dem Auslassdruck und dem Einlassdruck. Dadurch wird der Pumpverlust effektiv reduziert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird verbessert.
  • Wenn aber die erste Ladedrucksteuerung ausnahmslos in dem spezifischen Betriebsbereich durchgeführt wird, wird die AGR-Rate zu hoch, wenn die Motordrehzahl angehoben wird, und es kann das Problem auftreten, dass eine Reduzierung der Verbrennungsstabilität (oder eine Fehlzündung) eintritt. Um diese Probleme zu bewältigen, wird in der Konfiguration bei Steigen der Motordrehzahl auf die zweite Drehzahl, die höher als die erste Drehzahl ist, die zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen des Ladedruckregelventils zusätzlich zu dem AGR-Ventil durchgeführt. Da ein Teil des Abgases durch den AGR-Kanal zu dem Einlasskanal zurückgeführt wird und ein Teil des anderen Abgases in dem Bypasskanal strömt (mit anderen Worten die Turbine umgeht), kann dadurch eine in die Turbine strömende Abgasmenge ausreichend verringert werden, ohne eine Abgasrückführmenge zu dem Einlasskanal übermäßig zu steigern. Dadurch kann der Ladedruck innerhalb eines Bereichs, der den Grenzdruck nicht übersteigt, ordnungsgemäß gesteuert werden, während zuverlässig verhindert wird, dass die AGR-Rate zu hoch wird, und verhindert wird, dass das Zündverhalten verschlechtert wird.
  • Als erste Drehzahl kann hier eine Motordrehzahl verwendet werden, die einem Abfangpunkt entspricht, der ein Betriebspunkt ist, der an einer Volllastlinie des Motors positioniert ist, wo der Ladedruck den Grenzdruck erreicht.
  • Bei der Konfiguration schließt das Steuergerät vorzugsweise sowohl das AGR-Ventil als auch das Ladedruckregelventil in einem Betriebsbereich, der einen Bereich an einer Seite niedrigerer Drehzahl als die erste Drehzahl an der Volllastlinie des Motors umfasst.
  • Auf diese Weise kann in einem Betriebsbereich niedriger Drehzahl und hoher Last eine ausreichende Luftmenge in den Zylinder eingeleitet werden und der Turbolader kann die maximale Leistung aufweisen.
  • Bei der Konfiguration vergrößert das Steuergerät bei Durchführen der ersten Ladedrucksteuerung vorzugsweise einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils, wenn die Motordrehzahl erhöht wird.
  • Auf diese Weise kann der Ladedruck ordnungsgemäß bei dem Grenzdruck gehalten werden.
  • Bei der Konfiguration ist die zweite Drehzahl vorzugsweise eine Motordrehzahl, bei der die AGR-Rate infolge des Öffnens des AGR-Ventils bei der ersten Ladedrucksteuerung auf einen vorbestimmten oberen Grenzwert angehoben wird.
  • Dadurch kann ein übermäßiger Anstieg des Ladedrucks verhindert werden, während die Verbrennungsstabilität sichergestellt wird.
  • Hier ist die AGR-Rate ein Wert einer Rate einer Menge des AGR-Gases zu einer Gesamtgasmenge, die zu dem Zylinder eingeleitet wird, ausgedrückt in Prozent. In diesem Fall wird der obere Grenzwert der AGR-Rate vorzugsweise bei 20% oder höher und 40% oder niedriger festgelegt.
  • Auf diese Weise können sowohl die Verbrennungsstabilität als auch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit in einem spezifischen Betriebsbereich erreicht werden, in dem die erste oder die zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird.
  • Bei der Konfiguration ist es bevorzugt, dass das Steuergerät einen Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils vergrößert, wenn die Motordrehzahl erhöht wird, und einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils unabhängig von der Drehzahl bei einem konstanten Wert hält, wenn die zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird.
  • Auf diese Weise kann der Ladedruck selbst unter Betriebsbedingungen, bei denen der Durchsatz des Abgases besonders hoch ist, ordnungsgemäß bei dem Grenzdruck gehalten werden.
  • Bei der Konfiguration wird der AGR-Kanal vorzugsweise mit einem AGR-Kühler versehen, der ausgelegt ist, um das AGR-Gas abzukühlen.
  • Wenn das Abgas hoher Temperatur zurück zu dem Einlasskanal zurückgeführt wird, nachdem es durch den AGR-Kühler abgekühlt wurde, kann auf diese Weise bei dem Zeitpunkt der Ausführung der ersten oder der zweiten Ladedrucksteuerung eine Reduzierung der Konzentration von Luft, die zu dem Zylinder eingeleitet wird, verhindert werden und ein Ausgangsdrehmoment des Motors kann ausreichend sichergestellt werden.
  • Der Motor kann weiterhin umfassen: eine Zündvorrichtung, die ausgelegt ist, um Zündenergie zum Zünden eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder zu liefern; und einen Injektor, der ausgelegt ist, um Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen. In diesem Fall führt das Steuergerät vorzugsweise eine Steuerung zum Aufteilen einer Kraftstoffeinspritzung von dem Injektor in mehrere Einspritzungen durch, so dass in der Nähe einer Zündkerze ein relativ fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, wenn die erste oder zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird.
  • Wenn das Bilden eines fetten Luft/Kraftstoff-Gemisches in der Nähe der Zündkerze veranlasst wird, kann auf diese Weise, selbst wenn in Verbindung mit der ersten oder der zweiten Ladedrucksteuerung das inerte AGR-Gas in den Zylinder eingeleitet wird, das Luft/Kraftstoff-Gemisch in Verbindung mit der Zufuhr der Zündenergie von der Zündvorrichtung zuverlässig gezündet werden und die Verbrennungsstabilität kann verbessert werden.
  • In einem Fall, da der Motor mit der Zündvorrichtung zum Zuführen der Zündenergie zum Zünden des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder ausgestattet ist, ist es bevorzugt, dass das Steuergerät eine Steuerung zum Steigern der von der Zündvorrichtung gelieferten Zündenergie durchführt, wenn die erste oder die zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird.
  • Auf diese Weise kann das Zündverhalten des Luft/Kraftstoff-Gemisches in einer Umgebung, in der das AGR-Gas vorhanden ist, auch durch Steigern der von der Zündvorrichtung gelieferten Zündenergie verbessert werden.
  • Der Motor kann weiterhin einen Wirbelgenerator zum Erzeugen einer Wirbelströmung in dem Zylinder umfassen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass eine Einleitposition des AGR-Gases zu dem Zylinder so festgelegt wird, dass das von dem AGR-Kanal in den Zylinder eingeleitete AGR-Gas an einer Außenumfangsseite des Zylinders durch die Wirbelströmung intensiv verteilt wird.
  • Wenn das AGR-Gas veranlasst wird, sich in der Außenumfangsseite des Zylinders intensiv zu verteilen, kann, da eine Konzentration des AGR-Gases in einem mittleren Teil des Zylinders niedrig gehalten werden kann, auf diese Weise durch Verwenden einer Zündvorrichtung zum Zuführen von Zündenergie zum Beispiel von einer Mitte eines Dachteils des Zylinders das Luft/Kraftstoff-Gemisch zuverlässig gezündet werden.

Claims (12)

  1. Turbogeladener Motor, umfassend: einen Motorkörper mit mindestens einem Zylinder; einen Einlasskanal zum Einleiten von Luft in den Zylinder; einen Auslasskanal zum Ablassen von in dem Zylinder erzeugtem Abgas; einen Turbolader mit einer Turbine, die von Energie des durch den Auslasskanal tretenden Abgases angetrieben wird, und einem Kompressor, der durch die Turbine angetrieben wird, um Luft in dem Einlasskanal mit Druck zu beaufschlagen; einen AGR-Kanal, der den Auslasskanal an einer stromaufwärts liegenden Seite der Turbine und den Einlasskanal an einer stromabwärts liegenden Seite des Kompressors verbindet; ein in dem AGR-Kanal vorgesehenes AGR-Ventil, das geöffnet/geschlossen werden kann; einen in dem Auslasskanal vorgesehenen Bypasskanal, um die Turbine zu umgehen; ein in dem Bypasskanal vorgesehenes Ladedruckregelventil, das geöffnet/geschlossen werden kann; und ein Steuergerät zum Steuern des AGR-Ventils und des Ladedruckregelventils, um zu verhindern, dass ein von dem Kompressor erzeugter Ladedruck einen vorbestimmten Grenzdruck in einem spezifischen Betriebsbereich übersteigt, der in mindestens einem Teil eines Drehzahlbereichs festgelegt ist, in dem eine Motordrehzahl größer oder gleich einer vorbestimmten ersten Drehzahl wird, wobei das Steuergerät bei Steigern des Ladedrucks auf den Grenzdruck eine erste Ladedrucksteuerung zum Öffnen des AGR-Ventils und Schließen des Ladedruckregelventils implementiert und nach dem Starten der ersten Ladedrucksteuerung und bei Steigern der Motordrehzahl auf eine zweite Drehzahl, die höher als die erste Drehzahl ist, eine zweite Ladedrucksteuerung zum Öffnen des Ladedruckregelventils zusätzlich zu dem AGR-Ventil implementiert.
  2. Turbogeladener Motor nach Anspruch 1, wobei die erste Drehzahl eine Motordrehzahl ist, die einem Abfangpunkt entspricht, der ein Betriebspunkt ist, der an einer Volllastlinie des Motors positioniert ist, an der der Ladedruck den Grenzdruck erreicht.
  3. Turbogeladener Motor nach Anspruch 2, wobei das Steuergerät sowohl das AGR-Ventil als auch das Ladedruckregelventil in einem Betriebsbereich schließt, der einen Bereich an einer Seite niedrigerer Drehzahl als die erste Drehzahl an der Volllastlinie des Motors umfasst.
  4. Turbogeladener Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuergerät bei Durchführen der ersten Ladedrucksteuerung einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils vergrößert, wenn die Motordrehzahl erhöht wird.
  5. Turbogeladener Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Drehzahl eine Motordrehzahl ist, bei der die AGR-Rate infolge des Öffnens des AGR-Ventils bei der ersten Ladedrucksteuerung auf einen vorbestimmten oberen Grenzwert erhöht wird.
  6. Turbogeladener Motor nach Anspruch 5, wobei die AGR-Rate ein Wert einer Rate einer Menge des AGR-Gases zu einer zu dem Zylinder eingeleiteten Gesamtgasmenge in Prozent ausgedrückt ist.
  7. Turbogeladener Motor nach Anspruch 6, wobei der obere Grenzwert der AGR-Rate bei größer oder gleich 20% und kleiner oder gleich 40% festgelegt ist.
  8. Turbogeladener Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Steuergerät einen Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils vergrößert, wenn die Motordrehzahl erhöht wird, und einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils unabhängig von der Motordrehzahl bei einem konstanten Wert hält, wenn die zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird.
  9. Turbogeladener Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der AGR-Kanal mit einem AGR-Kühler versehen ist, der ausgelegt ist, um das AGR-Gas abzukühlen.
  10. Turbogeladener Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin umfassend: eine Zündvorrichtung, die ausgelegt ist, um Zündenergie zum Zünden eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder zu liefern; und einen Injektor, der ausgelegt ist, um Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen, wobei das Steuergerät das Einspritzen von Kraftstoff von dem Injektor in mehrere Einspritzungen unterteilt, so dass nahe der Zündvorrichtung ein relativ fettes Luft/Kraftstoff-Gemisch gebildet wird, wenn die erste oder zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird.
  11. Turbogeladener Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin umfassend: eine Zündvorrichtung, die ausgelegt ist, um Zündenergie zum Zünden des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den Zylinder zu liefern, wobei das Steuergerät die von der Zündvorrichtung gelieferte Zündenergie steigert, wenn die erste oder zweite Ladedrucksteuerung durchgeführt wird.
  12. Turbogeladener Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin umfassend: einen Wirbelgenerator zum Erzeugen einer Wirbelströmung in dem Zylinder, wobei eine Position zum Einleiten des AGR-Gases in den Zylinder so festgelegt ist, dass das von dem AGR-Kanal in den Zylinder eingeleitete AGR-Gas an einer Außenumfangsseite des Zylinders durch die Wirbelströmung intensiv verteilt wird.
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