DE112018002267B4 - Drosselklappen-steuerungsvorrichtung für verbrennungsmotor - Google Patents

Drosselklappen-steuerungsvorrichtung für verbrennungsmotor Download PDF

Info

Publication number
DE112018002267B4
DE112018002267B4 DE112018002267.6T DE112018002267T DE112018002267B4 DE 112018002267 B4 DE112018002267 B4 DE 112018002267B4 DE 112018002267 T DE112018002267 T DE 112018002267T DE 112018002267 B4 DE112018002267 B4 DE 112018002267B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow rate
throttle
target
gas flow
throttle valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE112018002267.6T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112018002267T5 (de
Inventor
Haoyun SHI
Takafumi Arakawa
Yoichi Iihoshi
Kunihiko Suzuki
Toshio Hori
Yoshikuni Kurashima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Astemo Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Astemo Ltd filed Critical Hitachi Astemo Ltd
Publication of DE112018002267T5 publication Critical patent/DE112018002267T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112018002267B4 publication Critical patent/DE112018002267B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
    • F02M26/47—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition the characteristics being temperatures, pressures or flow rates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/0017—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and exhaust gas recirculation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/10—Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor (10), enthaltend eine in einem mit einem Verbrennungszylinder (18) verbundenen Ansaugkanal (19) angeordnete Drosselklappe (25) und ein in einem AGR-Kanal (16), welcher den Ansaugkanal (19) stromaufwärts der Drosselklappe (25) und einen Abgaskanal (11) miteinander verbindet, angeordnetes AGR-Ventil (21), um einem Abgas, im Folgenden als „AGR-Gas“ bezeichnet, zu ermöglichen, in den Ansaugkanal (19) zu strömen, wobei die Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) eine die Drosselklappe (25) steuernde Steuervorrichtung enthält, welche mindestens enthält:einen Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom berechnet;einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet;einen Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44), welcher auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom berechnet; undeinen Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45), welcher aus dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom eine Soll-Drosselklappenöffnung für die Drosselklappe (25) berechnet, wobeider Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43) den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet, wobei er eine Verzögerungszeit für das AGR-Gas berücksichtigt, da das AGR-Gas durch das AGR-Ventil (21) strömt, bis das AGR-Gas die Drosselklappe (25) erreicht; undder Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44) durch Addieren des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom ermittelt, wobeider Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44) den durch den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41) berechneten Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom als den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom ermittelt, bis der durch den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43) berechnete Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom beginnt, zuzunehmen, nachdem eine Erhöhung eines Solldrehmoments angefordert wurde, undder Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45) die Soll-Drosselklappenöffnung aus dem Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom berechnet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einen Brennraum steuert, und spezieller eine Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welcher ein AGR-System zum Rückführen eines Abgases in ein Ansaugsystem enthält.
  • Stand der Technik
  • Neuere Verbrennungsmotoren sind so eingerichtet, dass ein Teil eines Abgases in ein Ansaugsystem rückgeführt wird, um einen Pumpverlust und einen Kühlverlust zu verringern und außerdem schädliche Bestandteile des Abgases zu verringern. Ein System zum Rückführen eines Teils eines Abgases in ein Ansaugsystem, welches im Folgenden als „AGR-System“ bezeichnet wird, ist zum Beispiel in JP 2012 - 255 371 A (Patentdokument 1) offenbart.
  • Patentdokument 1 offenbart einen Verbrennungsmotor, enthaltend einen AGR-Kanal, welcher eine Fluidverbindung zwischen einem Abgaskanal und einem Ansaugkanal des Verbrennungsmotors schafft, ein AGR-Ventil zum Steuern der Strömungsdurchgangsfläche des AGR-Kanals und eine in dem Ansaugkanal angeordnete Drosselklappe zum Steuern der Strömungsdurchgangsfläche des Ansaugkanals. Ein durch das AGR-Ventil gesteuertes Abgas, im Folgenden als „AGR-Gas“ bezeichnet, wird in dem Ansaugkanal mit Luft vermischt und dann als ein Eintrittsgas in einen Brennraum gespeist. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Gas, bevor es mit dem AGR-Gas vermischt wird, als „Frischansaugluft“ bezeichnet und wird ein Gas, nachdem es mit dem AGR-Gas vermischt wurde, als „Eintrittsgas“ bezeichnet.
  • Gemäß Patentdokument 1 wird ein Soll-Ansaugdruck, d.h. ein Druck stromabwärts der Drosselklappe, auf der Grundlage eines Soll-Volumenstroms für ein Eintrittsgas, welcher die Summe eines Soll-Volumenstroms für ein in den Brennraum zu leitendes AGR-Gas, welcher unter Berücksichtigung einer Strömungs-Ansprechverzögerung des AGR-Gases berechnet wurde, und eines Soll-Volumenstroms für ebenfalls in den Brennraum zu leitende Frischansaugluft darstellt, berechnet. Patentdokument 1 beschreibt ferner das Berechnen einer zum Realisieren des berechneten Soll-Ansaugdrucks erforderlichen Soll-Drosselklappenöffnung. Somit beschreibt Patentdokument 1 das Berechnen der Soll-Drosselklappenöffnung durch Ermitteln des Soll-Ansaugdrucks aus dem Soll-Volumenstrom für das Eintrittsgas.
    Weiterer relevanter Stand der Technik ist in folgenden Dokumenten zitiert: US 2015 / 0 184 587 A1 und DE 10 2015 108 381 A1 .
  • Druckschriftenverzeichnis
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1: JP 2012 - 255 371 A
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Der in Patentdokument 1 offenbarte Verbrennungsmotor enthält das AGR-System, in welchem das AGR-Gas stromabwärts der Drosselklappe rückgeführt wird, d.h. ein Stromabwärts-der-Drosselklappe-AGR-System. Deshalb ist das AGR-System nicht auf ein AGR-System, in welchem das AGR-Gas stromaufwärts der Drosselklappe rückgeführt wird, d.h. ein Stromaufwärts-der-Drosselklappe-AGR-System anwendbar. In anderen Worten wird gemäß Patentdokument 1 unter der Prämisse des Stromabwärts-der-Drosselklappe-AGR-Systems eine Soll-Drosselklappenöffnung berechnet, indem ein Soll-Ansaugdruck aus dem den Soll-Volumenstrom für das AGR-Gas, welches unter Umgehung der Drosselklappe in den Brennraum strömt, enthaltenden Soll-Volumenstrom für das Eintrittsgas ermittelt wird.
  • Im Gegensatz dazu ist es gemäß dem Stromaufwärts-der-Drosselklappe-AGR-System, da das AGR-Gas durch die Drosselklappe hindurchgeht, erforderlich, unter Berücksichtigung des Volumenstroms des AGR-Gases, welches durch die Drosselklappe hindurchgeht, eine Öffnung, d.h. eine Öffnungsfläche der Drosselklappe zu ermitteln. Folglich ist der in Patentdokument 1 offenbarte Prozess nicht in der Lage, eine genaue Öffnung für die Drosselklappe einzustellen, und ist er nicht fähig, ein Solldrehmoment genau zu erzeugen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine neuartige Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche fähig ist, ein Solldrehmoment für den Verbrennungsmotor genau zu erzeugen.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Zur Lösung des vorgenannten Problems, wird eine Drosselkappensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 angegeben. Zudem wird eine Drosselkappensteuervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 2 angegeben. Darüber hinaus wird eine Drosselkappensteuervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 3 angegeben. Zudem wird eine Drosselkappensteuervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 4 angegeben. Eine weitere Weiterentwicklung ist in Anspruch 5 definiert.
  • Vorteile der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da die Soll-Drosselklappenöffnung auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des geschätzten AGR-Gas-Volumenstroms, welche durch die Drosselklappe hindurchgehen, eingestellt wird, ein Solldrehmoment genau erzeugt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Konfigurationsansicht eines Verbrennungsmotors, welcher ein Niederdruck-AGR-System, auf welches die vorliegende Erfindung anwendbar ist, enthält.
    • 2 ist ein Blockschaubild eines Steuerblocks einer Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Verläufe eines Solldrehmoments, einer Soll-Drosselklappenöffnung und eines Eintrittsgas-Volumenstroms.
    • 4 ist ein Ablaufplan einer Steuersequenz der Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist ein Ablaufplan einer Steuersequenz einer Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Verläufe eines Solldrehmoments, einer Soll-Drosselklappenöffnung und eines Eintrittsgas-Volumenstroms gemäß der zweiten Ausführungsform.
    • 7 ist ein Blockschaubild eines Steuerblocks einer Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist ein Ablaufplan einer Steuersequenz der Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsweisen der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst sie in ihrem Umfang verschiedene Abwandlungen und Anwendungen innerhalb des technischen Konzepts der Erfindung.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 veranschaulicht die Konfiguration eines Verbrennungsmotors, welcher ein Stromaufwärts-der-Drosselklappe-AGR-System, auf welches die vorliegende Erfindung anwendbar ist, enthält. Der Verbrennungsmotor 10 enthält einen durch ein Rohr definierten Abgaskanal 11, in welchem ein Turbolader 12 und ein Vorkatalysator 13 angeordnet sind. Der Turbolader 12 enthält eine Turbine, welche als Reaktion auf die Strömung eines Abgases rotiert, eine Welle, welche die Rotation der Turbine überträgt, und einen Kompressor, welcher auf der Grundlage des Laufmoments der Turbine Luft ansaugt und komprimiert. Der Turbolader 12 verfügt über eine Aufladefunktion, um den Kompressor auf der Grundlage der Strömung des Abgases anzutreiben, um die Dichte der Luft in einem Eintrittsgas, welches in den Verbrennungsmotor 10 gesaugt wird, zu erhöhen.
  • Das Abgas aus dem Verbrennungsmotor 10 wird mittels Reduktion und Oxidation durch den Vorkatalysator 13 und einen Hauptkatalysator 14 gereinigt. Ein Feinstaub, welcher durch den Vorkatalysator 13 und den Hauptkatalysator 14 nicht entfernt werden kann, wird durch einen Partikelfilter, d.h. einen OPF (Ottopartikelfilter) 15 entfernt.
  • Ein Teil des durch den Vorkatalysator 13 gereinigten Abgases wird von stromabwärts des Vorkatalysators 13 in ein AGR-Rohr 16 geleitet, durch einen Gaskühler 17 gekühlt und nach stromaufwärts des Turboladers 12 zurückgeleitet. Stromaufwärts des Turboladers 12 bezieht sich auf einen Bereich, wo ein Eintrittsgas in den Turbolader 12 strömt. Ein Teil eines in einem Verbrennungszylinder 18 des Verbrennungsmotors 10 erzeugten Verbrennungsgases strömt durch das AGR-Rohr 16 zurück in einen Ansaugkanal 19, wo er mit Frischansaugluft, welche von außen durch einen Luftfilter 20 neu angesaugt wird, gemischt wird. Ein Ladeluftkühler 31 ist in dem Ansaugkanal 19 stromabwärts des Turboladers 12 angeordnet.
  • Der Luftfilter 20 entfernt in der Frischansaugluft, welche angesaugt wird, enthaltenen Staub. Der Volumenstrom eines aus dem AGR-Rohr 16 zurückströmenden AGR-Gases wird durch Steuern der Öffnung eines AGR-Ventils 21 bestimmt. Durch Steuern des AGR-Gases ist es möglich, die Verbrennungstemperatur eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Verbrennungszylinder 18 zu senken, um den NOx-Ausstoß zu verringern und außerdem einen Pumpverlust und dergleichen zu verringern. Ein Differenzdrucksensor 22, welcher über das AGR-Ventil 21 installiert ist, erfasst die Differenz zwischen einem Druck vor dem AGR-Ventil 21 und einem Druck hinter dem AGR-Ventil 21, d.h. einen Differenzdruck.
  • Der Verbrennungsmotor 10 wird durch eine Steuerungsvorrichtung 23 gesteuert. Ein Luftvolumenstrom-Sensor 24 erfasst den Volumenstrom von Frischansaugluft, welche von außen neu angesaugt wird. Obwohl nicht gezeigt, ist ein Drucksensor irgendwo zwischen dem Turbolader 12 und dem Verbrennungszylinder 18 installiert. Der Drucksensor erfasst den Druck in dem Ansaugkanal 19, welcher zu dem Verbrennungszylinder 18 führt, oder in einem stromabwärts einer Drosselklappe 25 angeordneten Ansaugluftsammler 26.
  • Der Volumenstrom des Eintrittsgases, welches aus dem Ansaugkanal 19 in den Verbrennungszylinder 18 strömt, wird durch die Öffnung der Drosselklappe 25 oder einen phasenvariablen Ventilsteuermechanismus 27, welcher den Öffnungs- und Schließzeitpunkt eines Einlassventils oder eines Auslassventils variiert, gesteuert.
  • Die Steuerungsvorrichtung 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform steuert ein Betätigungselement, d.h. einen Elektromotor der Drosselklappe 25, um auf der Grundlage mindestens eines vom Fahrer angeforderten, erforderlichen Solldrehmoments, im Folgenden als „Solldrehmoment“ bezeichnet, welches durch einen Gaspedalsensor 28 erfasst wird, und einer durch einen Drehzahlsensor 29 erfassten Drehzahl einen Soll-Eintrittsgas-Volumenstrom zu realisieren. Die Steuerungsvorrichtung 23 steuert außerdem Betätigungselemente, d.h. Elektromotoren des AGR-Ventils 21 und der Drosselklappe 25, um auf der Grundlage des erfassten Werts aus dem oben erwähnten Drucksensor, der Öffnung der Drosselklappe 25 oder des erfassten Werts aus dem Luftvolumenstrom-Sensor 24 ein Soll-AGR-Verhältnis zu realisieren.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich das AGR-Verhältnis auf das Verhältnis des Volumenstroms des AGR-Gases zu dem Volumenstrom von Frischansaugluft in dem durch den Ansaugkanal 19 strömenden Eintrittsgas. Die Steuerungsvorrichtung 23 erfasst die Differenz zwischen dem Druck vor dem AGR-Ventil 21 und dem Druck hinter dem AGR-Ventil 21, d.h. den Differenzdruck, mit dem Differenzdrucksensor 22 und stellt Öffnungen des AGR-Ventils 21 und der Drosselklappe 25 auf der Grundlage der erfassten Druckdifferenz ein oder stellt Phasenwinkel der Einlass- und Auslassventile mit dem phasenvariablen Ventilsteuermechanismus 27 ein, wodurch sie das AGR-Verhältnis des in den Verbrennungszylinder 18 strömenden Eintrittsgases steuert. Ferner steuert die Steuerungsvorrichtung 23 den Zündzeitpunkt einer Zündkerze 30, um diesen zu optimieren, um Klopfen zu verhindern und die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 10 zu maximieren.
  • Der Verbrennungsmotor, welcher das oben veranschaulichte Stromaufwärts-der-Drosselklappe-AGR-System enthält, ist in der Fachwelt bereits wohlbekannt und wird im Folgenden nicht weiter beschrieben. Nun wird ein Steuerblock einer Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
  • 2 veranschaulicht einen Steuerblock der Steuerungsvorrichtung 23. Die Steuerungsvorrichtung 23 enthält einen Solldrehmoment-Berechnungsteil 40, einen Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil 41, einen Soll-AGR-Verhältnis-Berechnungsteil 42, einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 43, einen Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44, einen Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil 45, einen Soll-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 46 und einen Soll-AGR-Ventil-Öffnungs-Berechnungsteil 47. Nun werden spezielle Funktionen dieser Berechnungsteile beschrieben.
  • Der Solldrehmoment-Berechnungsteil 40 berechnet ein Solldrehmoment Trq, welches der Verbrennungsmotor 10 abgeben soll, auf der Grundlage einer durch den Gaspedalsensor 28 erfassten Gaspedalstellung θacc, welche ein von dem Fahrer angefordertes Solldrehmoment darstellt, und einer durch den Drehzahlsensor 29 erfassten Drehzahl Ne. Das Solldrehmoment Trq kann mittels einer Formel ermittelt werden oder kann auf der Grundlage der Drehzahl Ne und der Gaspedalstellung θacc aus einem Kennfeld ermittelt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zum Erreichen höherer Rechengeschwindigkeiten ein Kennfeldabrufprozess verwendet. Das ermittelte Solldrehmoment Trq wird an den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil 41 gesendet.
  • Der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil 41 berechnet auf der Grundlage der durch den Drehzahlsensor 29 erfassten Drehzahl Ne und des Solldrehmoments Trq einen Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt zum Realisieren des durch den Solldrehmoment-Berechnungsteil 40 ermittelten Solldrehmoments Trq. Auch in diesem Fall kann der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt mittels einer Formel ermittelt werden oder kann er auf der Grundlage der Drehzahl Ne und des Solldrehmoments Trq aus einem Kennfeld ermittelt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zum Erreichen höherer Rechengeschwindigkeiten ein Kennfeldabrufprozess verwendet. Der ermittelte Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt wird an den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44 und den Soll-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 46, welche später noch zu beschreiben sind, gesendet.
  • Der Soll-AGR-Verhältnis-Berechnungsteil 42 berechnet auf der Grundlage der durch den Drehzahlsensor 29 erfassten Drehzahl Ne und des Solldrehmoments ein Soll-AGR-Verhältnis Regr. Das Soll-AGR-Verhältnis Regr kann mittels einer Formel ermittelt werden oder kann auf der Grundlage der Drehzahl Ne und des Solldrehmoments Trq aus einem Kennfeld ermittelt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zum Erreichen höherer Rechengeschwindigkeiten ein Kennfeldabrufprozess verwendet. Das ermittelte Soll-AGR-Verhältnis Regr wird an den später noch zu beschreibenden Soll-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 46 gesendet.
  • Der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 43 berechnet einen Volumenstrom des AGR-Gases, da das AGR-Gas aus dem AGR-Ventil 21 strömt, bis das AGR-Gas durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, auf der Grundlage eines durch den Luftvolumenstrom-Sensor 24 erfassten Luftvolumenstroms Qa, einer Öffnung θegr des AGR-Ventils 21, eines durch den Differenzdrucksensor 22, welcher über das AGR-Ventil 21 installiert ist, erfassten Differenzdrucks Pegr, einer Öffnung θth der Drosselklappe 25 und der durch den Drehzahlsensor 29 erfassten Drehzahl Ne und dergleichen unter Berücksichtigung der Betätigungsverzögerungszeit, d.h. der Totzeit, des AGR-Ventils 21 und der durch die Kanallängen verursachten Strömungsverzögerungszeiten, d.h. Totzeiten, des AGR-Kanals 16 und des Ansaugkanals 19 und schätzt einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr, welcher schließlich durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht. Der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kann zum Beispiel wie folgt geschätzt werden:
  • Zunächst werden zwei geteilte Berechnungsbereiche stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe 25 erstellt. Ein Durch-das-AGR-Ventil-AGR-Gas-Volumenstrom wird aus dem durch den Differenzdrucksensor 22, welcher über das AGR-Ventil 21 installiert ist, erfassten Differenzdruck und der Öffnung des AGR-Ventils 21 berechnet. Dann wird ein Frischansaugluft-Volumenstrom durch den Luftvolumenstrom-Sensor 24 erfasst. Ferner werden der Durch-das-AGR-Ventil-AGR-Gas-Volumenstrom und der Frischansaugluft-Volumenstrom addiert und werden ein Durch-den-Kompressor-Gas-Volumenstrom in dem Turbolader 12 und ein AGR-Verhältnis berechnet.
  • Dann werden unter Verwendung des Durch-den-Kompressor-Gas-Volumenstroms und des Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstroms durch die Drosselklappe 25, welcher in dem vorangehenden Berechnungszyklus berechnet wurde, ein Druck, eine Temperatur und eine Masse in dem Bereich stromaufwärts der Drosselklappe 25 berechnet und wird auf der Grundlage des Drucks, der Temperatur und der Masse, welche berechnet wurden, ein Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom durch die Drosselklappe 25 in einem gegenwärtigen Berechnungszyklus berechnet. Schließlich wird unter Verwendung des Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstroms durch die Drosselklappe 25 in dem gegenwärtigen Berechnungszyklus und des in dem vorangehenden Berechnungszyklus berechneten AGR-Verhältnisses ein Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr, welcher durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, berechnet.
  • Der zu schätzende Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kann durch Erstellen des obigen physikalischen Modells ermittelt werden. Das physikalische Modell ist beliebig und kann irgendeine Konfiguration haben, soweit es fähig ist, einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr durch die Drosselklappe 25 zu schätzen. Der ermittelte Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr wird an den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44 gesendet.
  • Der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44 berechnet gemäß der folgenden Gleichung (1) einen durch die Drosselklappe 25 hindurchgehenden Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth aus dem durch den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil 41 ermittelten Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt und dem durch den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 43 ermittelten Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr:
    Gleichung 1 Qgth = Qatrgt + Qthegr
    Figure DE112018002267B4_0001
  • Der ermittelte Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth wird an den Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil 45 gesendet.
  • Der Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil 45 berechnet eine Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt aus dem durch den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44 berechneten Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth und steuert den Elektromotor, welcher die Drosselklappe 25 betätigt. Auch in diesem Fall kann die Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt mittels einer Formel ermittelt werden oder kann sie auf der Grundlage des Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstroms Qgth aus einem Kennfeld ermittelt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zum Erreichen höherer Rechengeschwindigkeiten ein Kennfeldabrufprozess verwendet. Überdies kann die Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt durch Korrigieren einer Soll-Drosselklappenöffnung auf der Grundlage der Temperatur und des Drucks stromaufwärts der Drosselklappe 25 und des Drucks stromabwärts der Drosselklappe 25 berechnet werden. Eine solche Alternative wird später noch bezüglich einer dritten Ausführungsform beschrieben.
  • Der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 46 berechnet gemäß der folgenden Gleichung (2) einen Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr aus dem durch den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil 41 ermittelten Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt und dem durch den Soll-AGR-Verhältnis-Berechnungsteil 42 ermittelten Soll-AGR-Verhältnis Regr:
    Gleichung 2 Qegr = Qatrgt × Regr / ( 1 − Regr )
    Figure DE112018002267B4_0002
  • Der ermittelte Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr wird an den Soll-AGR-Ventil-Öffnungs-Berechnungsteil 47 gesendet.
  • Der Soll-AGR-Ventil-Öffnungs-Berechnungsteil 47 berechnet aus dem durch den Soll-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 46 berechneten Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr eine Soll-AGR-Ventil-Öffnung θegrtrgt und steuert den Elektromotor, welcher das AGR-Ventil 21 betätigt. Auch in diesem Fall kann die Soll-AGR-Ventil-Öffnung θegrtrgt mittels einer Formel ermittelt werden oder kann sie auf der Grundlage des Soll-AGR-Gas-Volumenstroms Qegr aus einem Kennfeld ermittelt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zum Erreichen höherer Rechengeschwindigkeiten ein Kennfeldabrufprozess verwendet.
  • Da das AGR-Gas in dem Stromaufwärts-der-Drosselklappe-AGR-System durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, kann die obige Anordnung unter Berücksichtigung des durch die Drosselklappe 25 hindurchgehenden AGR-Gas-Volumenstroms eine Öffnungsfläche der Drosselklappe 25 ermitteln. Somit ist es möglich, eine genaue Öffnungsfläche der Drosselklappe 25 zum Erzeugen eines Solldrehmoments genau einzustellen.
  • Nun werden Wirkungsweise und Vorteile der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 3 veranschaulicht die Verläufe von Änderungen eines Solldrehmoments, einer Soll-Drosselklappenöffnung und eines Eintrittsgas-Volumenstroms. Gestrichelte Kurven zeigen ein herkömmliches Beispiel, und durchgezogene Kurven zeigen ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform.
  • Wie in (A) von 3 gezeigt, nimmt ein Solldrehmoment, wenn der Fahrer das Gaspedal 28 zum Beschleunigen niederdrückt, entsprechend zu. Um das Solldrehmoment zu erreichen, wird bisher auch die Öffnung der Drosselklappe 25 proportional größer wie durch die gestrichelte Kurve in (B) von 3 gezeigt. Es gibt eine bestimmte Verzögerungszeit, d.h. eine Totzeit oder eine Strömungsverzögerungszeit, für das AGR-Gas ab dem Einspeisen in den Ansaugkanal 19, nachdem es durch das AGR-Ventil 21 hindurchgegangen ist, bis zum Erreichen der Drosselklappe 25.
  • Wenn ein Soll-AGR-Verhältnis nun als erreicht angesehen wird und die Drosselklappe 25, wie durch die gestrichelte Kurve gezeigt, passend zu dem Soll-Volumenstrom eines Eintrittsgases, welches ein Gemisch aus Frischansaugluft und dem AGR-Gas ist, schnell geöffnet wird, strömt die Frischansaugluft, welche dem AGR-Gas, das die Drosselklappe 25 nicht erreicht hat, entspricht, durch die Drosselklappe 25 in den Verbrennungszylinder 18. Deshalb wird, wie in (C) von 3 gezeigt, ein Ist-Frischansaugluft-Volumenstrom gegenüber einem die Zunahme des Volumenstroms des AGR-Gases enthaltenden Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom übermäßig groß, was ein Phänomen, dass ein tatsächlich erzeugtes Drehmoment, d.h. ein Istdrehmoment, größer als das Solldrehmoment ist, zur Folge hat.
  • Andererseits geht ein Solldrehmoment, wie in (A) von 3 veranschaulicht, entsprechend zurück, wenn der Fahrer das Gaspedal 28 zum Verzögern loslässt. Um das Solldrehmoment zu erreichen, wird bisher auch die Öffnung der Drosselklappe 25 proportional kleiner wie durch die gestrichelte Kurve in (B) von 3 gezeigt.
  • In diesem Fall wird das AGR-Gas wegen der Verzögerungszeit des AGR-Gases nach wie vor durch das AGR-Ventil 21 in den Ansaugkanal 19 gespeist und strömt es kontinuierlich durch die Drosselklappe 25. Wenn das AGR-Gas als ausströmend angesehen wird und die Drosselklappe 25 schnell geschlossen wird wie durch die gestrichelte Kurve gezeigt, strömt das AGR-Gas wegen der obigen Verzögerungszeit nach wie vor durch die Drosselklappe 25 in den Verbrennungszylinder 18. Deshalb wird, wie in (C) von 3 gezeigt, ein Ist-Frischansaugluft-Volumenstrom gegenüber einem den Rückgang des Volumenstroms des AGR-Gases enthaltenden Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom übermäßig klein, was ein Phänomen, dass ein erzeugtes Drehmoment kleiner als das Solldrehmoment ist, zur Folge hat.
  • Wenn der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom übermäßig groß oder klein wird wie oben beschrieben, geht die Genauigkeit, mit welcher das erzeugte Drehmoment gesteuert wird, zurück, was in manchen Fällen tendenziell das Fahrverhalten durch Klopfen oder Fehlzündungen beeinträchtigt.
  • Andererseits kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da der durch den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil 41 berechnete Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt und der durch den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 43 berechnete Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr durch den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44 addiert werden, die Verzögerungszeit des AGR-Gases ausgeglichen werden.
  • Speziell berechnet der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil 43 den Volumenstrom des AGR-Gases, da das AGR-Gas aus dem AGR-Ventil 21 strömt, bis das AGR-Gas durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, aus dem mit den Luftvolumenstrom Qa, die AGR-Ventil-Öffnung θegr, den Differenzdruck Pegr über das AGR-Ventil, die Drosselklappenöffnung θth, die Drehzahl Ne und dergleichen darstellenden Eingabewerten versorgten physikalischen Modell unter Berücksichtigung der Betätigungsverzögerungszeit, d.h. der Totzeit, des AGR-Ventils 21 und der durch die Kanallängen verursachten Strömungsverzögerungszeiten des AGR-Kanals 16 und des Ansaugkanals 19 und schätzt er den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr, welcher schließlich durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht.
  • Wie in (B) von 3 gezeigt, wird insofern, als der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr auf der Grundlage der Verzögerungszeit des AGR-Gases während einer Anfangsphase einer Beschleunigung, in welcher das Solldrehmoment ansteigt, auf „0“ oder klein geschätzt wird, der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth, welcher die Summe des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms Qthegr und des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms Qatrgt ist, durch lediglich den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt oder einen Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth, welcher kleiner als bisher ist, dargestellt, so dass die Öffnung der Drosselklappe 25 sich entsprechend verkleinert. Infolgedessen wird der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt während der Anfangsphase einer Beschleunigung verringert und ebenso das erzeugte Drehmoment.
  • Ferner ist, wie in (B) von 3 gezeigt, insofern, als der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr auf der Grundlage der Verzögerungszeit des AGR-Gases während einer Anfangsphase einer Verzögerung, in welcher das Solldrehmoment zurückgeht, groß geschätzt wird, der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth, welcher die Summe des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms Qthegr und des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms Qatrgt ist, größer als bisher, so dass die Öffnung der Drosselklappe 25 sich entsprechend vergrößert. Infolgedessen wird der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt vergrößert und ebenso das erzeugte Drehmoment.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, da der durch die Drosselklappe 25 hindurchgehende Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr die Verzögerungszeit des AGR-Gases widerspiegelt, die Öffnung der Drosselklappe 25 entsprechend gesteuert. Deshalb werden das Phänomen, dass der Frischansaugluft-Volumenstrom bei einer Beschleunigung übermäßig groß ist, und das Phänomen, dass der Frischansaugluft-Volumenstrom bei einer Verzögerung übermäßig klein ist, unterdrückt, was eine Zunahme der Genauigkeit, mit welcher das erzeugte Drehmoment gesteuert wird, zur Folge hat.
  • Nun wird eine Steuersequenz der Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform nachfolgend anhand von 4 kurz beschrieben. Die Steuersequenz stellt einen Steuerungsprozess bei Umschalten des AGR-Ventils von einem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand dar und wird zu jedem bestimmten Aktivierungszeitpunkt immer wieder ausgeführt.
  • Schritt S40: In Schritt S40 lesen die verschiedenen Sensoren den Luftvolumenstrom Qa, die AGR-Ventil-Öffnung θegr, den Differenzdruck Pegr über das AGR-Ventil, die Drosselklappenöffnung θth, die Drehzahl Ne und dergleichen, welche von dem physikalischen Modell, welches einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom schätzt, benötigt werden. Nachdem die von dem physikalischen Modell benötigten Eingabewerte gelesen wurden, geht die Steuerung zu Schritt S41 über.
  • Schritt S41: In Schritt S41 wird der Volumenstrom des AGR-Gases, da das AGR-Gas aus dem AGR-Ventil 21 strömt, bis das AGR-Gas durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, auf der Grundlage der gelesenen Eingabewerte unter Berücksichtigung der Betätigungsverzögerungszeit, d.h. der Totzeit, des AGR-Ventils 21 und der durch die Kanallängen verursachten Strömungsverzögerungszeiten des AGR-Kanals 16 und des Ansaugkanals 19 aus dem physikalischen Modell berechnet und wird der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr, welcher schließlich durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, geschätzt. Nachdem der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr ermittelt wurde, geht die Steuerung zu Schritt S42 über.
  • Schritt S42: In Schritt S42 wird ermittelt, ob der durch die Drosselklappe 25 hindurchgehende geschätzte Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kleiner als ein oder gleich einem vorbestimmter/n minimaler/n Volumenstrom (≈ 0) ist. Wenn der geschätzte Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kleiner als der oder gleich dem vorbestimmter/n minimaler/n Volumenstrom ist, geht die Steuerung zu Schritt S43 über. Wenn der geschätzte Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr den vorbestimmten minimalen Volumenstrom übersteigt, geht die Steuerung zu Schritt S44 über.
  • Schritt S43: In Schritt S43 wird, wenn der in Schritt S41 ermittelte geschätzte Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kleiner als der oder gleich dem vorbestimmte(n) minimale(n) Volumenstrom ist, festgestellt, dass das AGR-Gas die Drosselklappe 25 nicht erreicht hat, und wird die Drosselklappe 25 auf eine dem Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt entsprechende Drosselklappenöffnung gesteuert. Danach geht die Steuerung auf „Zurück“ und wartet sie auf einen nächsten Aktivierungszeitpunkt.
  • Schritt S44: In Schritt S44 wird, wenn der in Schritt S41 ermittelte geschätzte Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr den vorbestimmten minimalen Volumenstrom übersteigt, festgestellt, dass das AGR-Gas die Drosselklappe 25 erreicht hat, und werden der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt und der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr addiert und wird die Drosselklappe 25 auf eine dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth, welcher die Summe des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms Qatrgt und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms Qthegr ist, entsprechende Drosselklappenöffnung gesteuert. Danach geht die Steuerung auf „Zurück“ und wartet sie auf einen nächsten Aktivierungszeitpunkt.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, da der durch die Drosselklappe hindurchgehende Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom die Verzögerungszeit des AGR-Gases widerspiegelt, die Öffnung der Drosselklappe entsprechend gesteuert. Deshalb werden das Phänomen, dass der Frischansaugluft-Volumenstrom bei einer Beschleunigung übermäßig groß ist, und das Phänomen, dass der Frischansaugluft-Volumenstrom bei einer Verzögerung übermäßig klein ist, unterdrückt, was eine Zunahme der Genauigkeit, mit welcher das erzeugte Drehmoment gesteuert wird, zur Folge hat.
  • Überdies können gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da ein Soll-AGR-Verhältnis durch Anpassen des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms unter Berücksichtigung der Verzögerungszeit des AGR-Gases realisiert wird, die einzuspritzende Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt genau gesteuert werden, um schädliche Bestandteile des Abgases zu verringern.
  • Zweite Ausführungsform
  • Nun wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich darin von der ersten Ausführungsform, dass der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom und der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom miteinander verglichen werden, um die Öffnung der Drosselklappe zu korrigieren.
  • Eine Steuersequenz einer Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird nachfolgend anhand von 5 kurz beschrieben.
  • Schritt S50: In Schritt S50 lesen die verschiedenen Sensoren den Luftvolumenstrom Qa, die AGR-Ventil-Öffnung θegr, den Differenzdruck Pegr über das AGR-Ventil, die Drosselklappenöffnung θth, die Drehzahl Ne und dergleichen, welche das physikalische Modell, welches einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom schätzt, benötigt. Nachdem die von dem physikalischen Modell benötigten Eingabewerte gelesen wurden, geht die Steuerung zu Schritt S51 über.
  • Schritt S51: In Schritt S51 wird der Volumenstrom des AGR-Gases, da das AGR-Gas aus dem AGR-Ventil 21 strömt, bis das AGR-Gas durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, auf der Grundlage der gelesenen Eingabewerte unter Berücksichtigung der Betätigungsverzögerungszeit, d.h. der Totzeit, des AGR-Ventils 21 und der durch die Kanallängen verursachten Strömungsverzögerungszeiten des AGR-Kanals 16 und des Ansaugkanals 19 aus dem physikalischen Modell berechnet und wird der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr, welcher schließlich durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, geschätzt. Nachdem der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr ermittelt wurde, geht die Steuerung zu Schritt S52 über.
  • Schritt S52: In Schritt S52 wird ein Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr gemäß der obigen Gleichung (2) auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms Qatrgt und des Soll-AGR-Verhältnisses Regr berechnet. Nachdem der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr ermittelt wurde, geht die Steuerung zu Schritt S53 über.
  • Schritt S53: In Schritt S53 wird ermittelt, ob der in Schritt S51 berechnete Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr größer als der in Schritt S52 berechnete Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr ist. Wenn festgestellt wird, dass der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr größer als der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr ist, geht die Steuerung zu Schritt S54 über.
  • Wenn andererseits festgestellt wird, dass der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kleiner als der oder gleich dem Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr ist, geht die Steuerung zu Schritt S55 über.
  • Schritt S54: In Schritt S54 wird, wenn der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr den Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr übersteigt, die Drosselklappenöffnung auf einen Wert eingestellt, welcher größer als die oder gleich der gegenwärtige(n) „gesteuerte(n) Öffnung“ ist. Die gegenwärtige „gesteuerte Öffnung“ bezieht sich auf eine Drosselklappenöffnung, welche dem durch Addieren des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms Qatrgt und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms Qthegr, welche in der ersten Ausführungsform ermittelt wurden, ermittelten Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth entspricht.
  • Überdies kann eine Öffnung zum Vergrößern der gesteuerten Öffnung je nach dem Unterschied zwischen dem Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr und dem Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr eingestellt werden. In anderen Worten, je größer der Unterschied ist, desto größer wird die Öffnung zum Vergrößern der gesteuerten Öffnung. Dies kann die Genauigkeit, mit welcher das erzeugte Drehmoment gesteuert wird, weiter erhöhen. Ferner ist es auch möglich, einen Begrenzer an der Öffnung zum Vergrößern der gesteuerten Öffnung anzubringen, um zu verhindern, dass die Öffnung der Drosselklappe sich übermäßig vergrößert.
  • Nachdem die Öffnung der Drosselklappe korrigiert wurde, geht die Steuerung auf „Zurück“ und wartet sie auf einen nächsten Aktivierungszeitpunkt.
  • Schritt S55: In Schritt S55 wird ermittelt, ob der in Schritt S51 berechnete Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kleiner als der in Schritt S52 berechnete Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr ist. Wenn festgestellt wird, dass der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kleiner als der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr ist, geht die Steuerung zu Schritt S56 über.
  • Wenn andererseits festgestellt wird, dass der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr größer als der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr ist, geht die Steuerung, da dies bedeutet, dass der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr den gleichen Wert hat wie der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr, zu Schritt S57 über.
  • Schritt S56: In Schritt S56 wird, wenn der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr kleiner als der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr ist, die Drosselklappenöffnung auf einen Wert eingestellt, welcher kleiner als die oder gleich der gegenwärtige(n) „gesteuerte(n) Öffnung“ ist. Die gegenwärtige „gesteuerte Öffnung“ bezieht sich auf eine Drosselklappenöffnung, welche dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth wie in Schritt S54 beschrieben entspricht.
  • Überdies kann wie in Schritt S54 eine Öffnung zum Vergrößern der gesteuerten Öffnung je nach dem Unterschied zwischen dem Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr und dem Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr eingestellt werden. In anderen Worten, je größer der Unterschied ist, desto größer wird die Öffnung zum Verkleinern der gesteuerten Öffnung. Dies kann die Genauigkeit, mit welcher das erzeugte Drehmoment gesteuert wird, weiter erhöhen. Ferner ist es auch möglich, einen Begrenzer an der Öffnung zum Verkleinern der gesteuerten Öffnung anzubringen, um zu verhindern, dass die Öffnung der Drosselklappe sich übermäßig verkleinert.
  • Nachdem die Öffnung der Drosselklappe korrigiert wurde, geht die Steuerung auf „Zurück“ und wartet sie auf einen nächsten Aktivierungszeitpunkt.
  • Schritt S57: In Schritt S57 wird, da der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr und der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr die gleichen Werte haben, die Drosselklappenöffnung als die gegenwärtige gesteuerte Öffnung beibehalten. Danach geht die Steuerung auf „Zurück“ und wartet sie auf einen nächsten Aktivierungszeitpunkt.
  • 6 veranschaulicht zeitliche Änderungen eines Solldrehmoments, eines Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms und einer Drosselklappenöffnung bei Beschleunigung und Verzögerung gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • Insofern, als das AGR-Gas bei Beschleunigung eine Verzögerungszeit aufweist, wird die Drosselklappe 25 auf eine dem Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt entsprechende Soll-Drosselklappenöffnung gesteuert, bis der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr zunimmt. Danach wird, wenn das AGR-Gas zum Zeitpunkt TS die Drosselklappe 25 erreicht, die Drosselklappe 25 auf eine dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth, welcher die Summe des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms Qthegr und des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms Qatrgt ist, entsprechende Drosselklappenöffnung gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt werden gemäß der oben beschriebenen Steuersequenz der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr und der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr miteinander verglichen und wird die Drosselklappe 25 so gesteuert, dass die Drosselklappenöffnung korrigiert wird.
  • Auf die gleiche Weise wird die Drosselklappe 25 bei Verzögerung bis zum Zeitpunkt TE, zu welchem der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr abzunehmen beginnt, auf eine dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth, welcher die Summe des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms Qthegr und des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms Qatrgt ist, entsprechende Drosselklappenöffnung gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt werden ebenfalls gemäß der oben beschriebenen Steuersequenz der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr und der Soll-AGR-Gas-Volumenstrom Qegr miteinander verglichen und wird die Drosselklappe 25 so gesteuert, dass die Drosselklappenöffnung korrigiert wird.
  • Wie oben beschrieben, funktioniert die vorliegende Ausführungsform auf die gleiche Weise und bietet sie die gleichen Vorteile wie die erste Ausführungsform. Darüber hinaus kann, da die Öffnung der Drosselklappe durch Vergleichen des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms Qthegr und des Soll-AGR-Gas-Volumenstroms Qegr miteinander korrigiert wird, die Drosselklappenöffnung genauer gesteuert werden, um die Genauigkeit, mit welcher das erzeugte Drehmoment gesteuert wird, zu erhöhen.
  • Dritte Ausführungsform
  • Nun wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich darin von der ersten Ausführungsform, dass die Öffnung der Drosselklappe in Abhängigkeit von der Umgebung, d.h. einer Temperatur und einem Druck, stromaufwärts der Drosselklappe 25 und der Umgebung, d.h. einer Temperatur und einem Druck, stromabwärts der Drosselklappe 25 gesteuert wird.
  • 7 veranschaulicht einen Steuerblock einer Steuerungsvorrichtung 23 gemäß der dritten Ausführungsform. Die Steuerungsvorrichtung 23 enthält einen Soll-Stromaufwärts-und-Stromabwärts-der-Drosselklappe-Umgebungs-Berechnungsteil 49 und einen Soll-Drosselklappenöffnungsflächen-Berechnungsteil 50, welche zwischen dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44 und dem Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil 45, welche in 2 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt sind, neu hinzugefügt sind.
  • Der Soll-Stromaufwärts-und-Stromabwärts-der-Drosselklappe-Umgebungs-Berechnungsteil 49 berechnet auf der Grundlage des durch den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44 berechneten Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstroms Qgth und der Drehzahl Ne mindestens eine Solltemperatur TTup und einen Solldruck TPup, welche stromaufwärts der Drosselklappe 25 zu erreichen sind, und einen Solldruck TPdn, welcher stromabwärts der Drosselklappe 25 zu erreichen ist. Die Solltemperatur TTup, der Solldruck TPup und der Solldruck TPdn wie oben beschrieben können auch durch andere Verfahren als den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth ermittelt werden.
  • Der Soll-Drosselklappenöffnungsflächen-Berechnungsteil 50 berechnet gemäß der folgenden Gleichung (3) eine Soll-Drosselklappenöffnungsfläche Av auf der Grundlage des Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstroms Qgth aus dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil 44 und der Solltemperatur TTup, des Solldrucks TPup und des Solldrucks TPdn, welche durch den Soll-Stromaufwärts-und-Stromabwärts-der-Drosselklappe-Umgebungs-Berechnungsteil 49 ermittelt wurden. In der Gleichung (3) stellt µv einen Volumenstrom-Koeffizienten dar.
    Gleichung 3 A v = Q gth μ v × TP up 2 TP up × TT up × Ψ ( TP up , TP dn )
    Figure DE112018002267B4_0003
  • Die ermittelte Soll-Drosselklappenöffnungsfläche Av wird an den Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil 45 gesendet. Der Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil 45 wandelt die Soll-Drosselklappenöffnungsfläche Av in eine Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt um. Die Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt wird an den Elektromotor gesendet, welcher die Drosselklappe 25 betätigt, um die Drosselklappenöffnung zu steuern. Auch in diesem Fall kann die Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt mittels einer Formel ermittelt werden oder kann sie auf der Grundlage der Soll-Drosselklappenöffnungsfläche Av aus einem Kennfeld ermittelt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zum Erreichen höherer Rechengeschwindigkeiten ein Kennfeldabrufprozess verwendet.
  • Nun wird eine Steuersequenz der Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform kurz anhand von 8 beschrieben.
  • Schritt S60: In Schritt S60 lesen die verschiedenen Sensoren den Luftvolumenstrom Qa, die AGR-Ventil-Öffnung θegr, den Differenzdruck Pegr über das AGR-Ventil, die Drosselklappenöffnung θth, die Drehzahl Ne und dergleichen, welche das physikalische Modell, welches einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom schätzt, benötigt. Nachdem die von dem physikalischen Modell benötigten Eingabewerte gelesen wurden, geht die Steuerung zu Schritt S61 über.
  • Schritt S61: In Schritt S61 wird der Volumenstrom des AGR-Gases, da das AGR-Gas aus dem AGR-Ventil 21 strömt, bis das AGR-Gas durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, auf der Grundlage der gelesenen Eingabewerte unter Berücksichtigung der Betätigungsverzögerungszeit, d.h. der Totzeit, des AGR-Ventils 21 und der durch die Kanallängen verursachten Strömungsverzögerungszeiten des AGR-Kanals 16 und des Ansaugkanals 19 aus dem physikalischen Modell berechnet und wird der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr, welcher schließlich durch die Drosselklappe 25 hindurchgeht, geschätzt. Nachdem der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr ermittelt wurde, geht die Steuerung zu Schritt S62 über.
  • Schritt S62: In Schritt S62 wird ein Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt aus dem durch den Solldrehmoment-Berechnungsteil 40 berechneten Solldrehmoment Trq und der Drehzahl Ne berechnet. Nachdem der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom Qatrgt ermittelt wurde, geht die Steuerung zu Schritt S63 über.
  • Schritt S63: In Schritt S63 wird ein Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth durch Addieren des in Schritt S61 ermittelten Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms Qthegr und des in Schritt S62 ermittelten Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms Qatrgt berechnet. Nachdem der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth ermittelt wurde, geht die Steuerung zu Schritt S64 über.
  • Schritt S64: In Schritt S64 werden eine Solltemperatur TTup und ein Solldruck TPup stromaufwärts der Drosselklappe 25 und ein Solldruck TPdn stromabwärts der Drosselklappe 25 aus dem in Schritt S63 ermittelten Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom Qgth berechnet. Nachdem die Solltemperatur TTup und der Solldruck TPup stromaufwärts der Drosselklappe 25 und der Solldruck TPdn stromabwärts der Drosselklappe 25 ermittelt wurden, geht die Steuerung zu Schritt S65 über.
  • Schritt S65: In Schritt S65 wird eine Soll-Drosselklappenöffnungsfläche Av gemäß der obigen Gleichung (3) aus der Solltemperatur TTup und dem Solldruck TPup stromaufwärts der Drosselklappe 25 und dem Solldruck TPdn stromabwärts der Drosselklappe 25 berechnet. Nachdem die Soll-Drosselklappenöffnungsfläche Av ermittelt wurde, geht die Steuerung zu Schritt S66 über.
  • Schritt S66: In Schritt S66 wird die ermittelte Soll-Drosselklappenöffnungsfläche Av in eine Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt umgewandelt. In diesem Fall wird eine Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt mittels Kennfeldabruf aus der Soll-Drosselklappenöffnungsfläche Av ermittelt. Nachdem die Soll-Drosselklappenöffnung θthtrgt ermittelt wurde, geht die Steuerung auf „Zurück“ und wartet sie auf einen nächsten Aktivierungszeitpunkt.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben kann, da die Solltemperatur TTup und der Solldruck TPup stromaufwärts der Drosselklappe 25 und der Solldruck TPdn stromabwärts der Drosselklappe 25 sich je nach dem Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom Qthegr durch die Einlass-Drosselklappe 25 ändern, die Anzahl von Anpassungsschritten verringert werden, während die Genauigkeit, mit welcher das erzeugte Drehmoment gesteuert wird, zunimmt.
  • Der in der obigen Ausführungsformen verwendete Verbrennungsmotor ist ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor mit Zündkerzen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf einen selbstzündenden Verbrennungsmotor, z.B. einen Dieselmotor oder einen selbstzündenden Vormisch-Verbrennungsmotor anwendbar.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben enthält die Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil, welcher einen durch die Drosselklappe hindurchgehenden Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom berechnet, den AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil, welcher einen geschätzten durch die Drosselklappe hindurchgehenden AGR-Gas-Volumenstrom berechnet, den Soll-Eintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil, welcher auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des geschätzten AGR-Gas-Volumenstroms einen durch die Drosselklappe hindurchgehenden Soll-Eintrittsgas-Volumenstrom berechnet, und den Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil, welcher aus dem Soll-Eintrittsgas-Volumenstrom eine Soll-Drosselklappenöffnung für die Drosselklappe berechnet.
  • Mit der obigen Anordnung kann, da die Soll-Drosselklappenöffnung auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms, welche durch die Drosselklappe hindurchgehen, eingestellt wird, ein Solldrehmoment genau erzeugt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch verschiedene Änderungen und Abwandlungen umfassen. Zum Beispiel wurden die obigen Ausführungsformen zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben und sollte die Erfindung nicht unbedingt auf diejenigen, welche alle beschriebenen Elemente enthalten, beschränkt werden. Einige der Elemente einer Ausführungsform können durch Elemente einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und Elemente einer Ausführungsform können mit zu diesen hinzugefügten Elementen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden. Ferner können einige der Elemente jeder Ausführungsform mit zu diesen hinzugefügten anderen Elementen kombiniert, entfernt oder durch andere Elemente ersetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungsmotor
    11
    Abgaskanal
    12
    Turbolader
    13
    Vorkatalysator
    14
    Hauptkatalysator
    15
    Partikelfilter
    16
    AGR-Rohr
    17
    Gaskühler
    18
    Verbrennungszylinder
    19
    Ansaugkanal
    20
    Luftfilter
    21
    AGR-Ventil
    22
    Differenzdrucksensor
    23
    Steuerungsvorrichtung
    24
    Luftvolumenstrom-Sensor
    25
    Drosselklappe
    26
    Ansaugrohr
    27
    Phasenvariabler Ventilsteuermechanismus
    28
    Gaspedal / Gaspedalsensor
    40
    Solldrehmoment-Berechnungsteil
    41
    Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil
    42
    Soll-AGR-Verhältnis-Berechnungsteil
    43
    Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil
    44
    Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil
    45
    Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil
    46
    Soll-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil
    47
    Soll-AGR-Ventil-Öffnungs-Berechnungsteil

Claims (5)

  1. Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor (10), enthaltend eine in einem mit einem Verbrennungszylinder (18) verbundenen Ansaugkanal (19) angeordnete Drosselklappe (25) und ein in einem AGR-Kanal (16), welcher den Ansaugkanal (19) stromaufwärts der Drosselklappe (25) und einen Abgaskanal (11) miteinander verbindet, angeordnetes AGR-Ventil (21), um einem Abgas, im Folgenden als „AGR-Gas“ bezeichnet, zu ermöglichen, in den Ansaugkanal (19) zu strömen, wobei die Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) eine die Drosselklappe (25) steuernde Steuervorrichtung enthält, welche mindestens enthält: einen Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom berechnet; einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet; einen Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44), welcher auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom berechnet; und einen Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45), welcher aus dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom eine Soll-Drosselklappenöffnung für die Drosselklappe (25) berechnet, wobei der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43) den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet, wobei er eine Verzögerungszeit für das AGR-Gas berücksichtigt, da das AGR-Gas durch das AGR-Ventil (21) strömt, bis das AGR-Gas die Drosselklappe (25) erreicht; und der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44) durch Addieren des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom ermittelt, wobei der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44) den durch den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41) berechneten Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom als den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom ermittelt, bis der durch den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43) berechnete Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom beginnt, zuzunehmen, nachdem eine Erhöhung eines Solldrehmoments angefordert wurde, und der Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45) die Soll-Drosselklappenöffnung aus dem Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom berechnet.
  2. Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor (10), enthaltend eine in einem mit einem Verbrennungszylinder (18) verbundenen Ansaugkanal (19) angeordnete Drosselklappe (25) und ein in einem AGR-Kanal (16), welcher den Ansaugkanal (19) stromaufwärts der Drosselklappe (25) und einen Abgaskanal (11) miteinander verbindet, angeordnetes AGR-Ventil (21), um einem Abgas, im Folgenden als „AGR-Gas“ bezeichnet, zu ermöglichen, in den Ansaugkanal (19) zu strömen, wobei die Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) eine die Drosselklappe (25) steuernde Steuervorrichtung enthält, welche mindestens enthält: einen Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom berechnet; einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43), welcher einen durch die Drosselklappe hindurchgehenden Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet; einen Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44), welcher auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom berechnet; und einen Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45), welcher aus dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom eine Soll-Drosselklappenöffnung für die Drosselklappe (25) berechnet, wobei der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43) den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet, wobei er eine Verzögerungszeit für das AGR-Gas berücksichtigt, da das AGR-Gas durch das AGR-Ventil (21) strömt, bis das AGR-Gas die Drosselklappe (25) erreicht; und der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44) durch Addieren des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom ermittelt,, wobei der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44) den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom ermittelt, indem er den durch den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41) berechneten Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom und den durch den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43) berechneten Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom addiert, bis der durch den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43) berechnete Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom beginnt, zurückzugehen, nachdem eine Senkung eines Solldrehmoments angefordert wurde, und der Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45) die Soll-Drosselklappenöffnung aus dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom berechnet.
  3. Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor (10), enthaltend eine in einem mit einem Verbrennungszylinder (18) verbundenen Ansaugkanal (19) angeordnete Drosselklappe (25) und ein in einem AGR-Kanal (16), welcher den Ansaugkanal (19) stromaufwärts der Drosselklappe (25) und einen Abgaskanal (11) miteinander verbindet, angeordnetes AGR-Ventil (21), um einem Abgas, im Folgenden als „AGR-Gas“ bezeichnet, zu ermöglichen, in den Ansaugkanal (19) zu strömen, wobei die Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) eine die Drosselklappe (25) steuernde Steuervorrichtung enthält, welche mindestens enthält: einen Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom berechnet; einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet; einen Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44), welcher auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom berechnet; und einen Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45), welcher aus dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom eine Soll-Drosselklappenöffnung für die Drosselklappe berechnet, wobei die Steuervorrichtung (23) enthält: einen Soll-Stromaufwärts-und-Stromabwärts-der-Drosselklappe-Umgebungs-Berechnungsteil (49), welcher auf der Grundlage des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms einen Solldruck und eine Solltemperatur stromaufwärts der Drosselklappe (25) und einen Solldruck stromabwärts der Drosselklappe (25) berechnet, und einen Soll-Drosselklappenöffnungsflächen-Berechnungsteil (50), welcher aus dem Solldruck und der Solltemperatur stromaufwärts der Drosselklappe (25) und dem Solldruck stromabwärts der Drosselklappe (25) eine Soll-Drosselklappenöffnungsfläche für die Drosselklappe (25) berechnet, und der Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45) die Soll-Drosselklappenöffnung aus der Soll-Drosselklappenöffnungsfläche berechnet.
  4. Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor (10), enthaltend eine in einem mit einem Verbrennungszylinder (18) verbundenen Ansaugkanal (19) angeordnete Drosselklappe (25) und ein in einem AGR-Kanal (16), welcher den Ansaugkanal (19) stromaufwärts der Drosselklappe (25) und einen Abgaskanal (11) miteinander verbindet, angeordnetes AGR-Ventil (21), um einem Abgas, im Folgenden als „AGR-Gas“ bezeichnet, zu ermöglichen, in den Ansaugkanal (19) zu strömen, wobei die Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) eine die Drosselklappe (25) steuernde Steuervorrichtung enthält, welche mindestens enthält: einen Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom berechnet; einen Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43), welcher einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet; einen Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44), welcher auf der Grundlage des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms einen durch die Drosselklappe (25) hindurchgehenden Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom berechnet; und einen Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45), welcher aus dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom eine Soll-Drosselklappenöffnung für die Drosselklappe (25) berechnet, wobei der Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom-Berechnungsteil (43) den Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstrom berechnet, wobei er eine Verzögerungszeit für das AGR-Gas berücksichtigt, da das AGR-Gas durch das AGR-Ventil (21) strömt, bis das AGR-Gas die Drosselklappe (25) erreicht; und der Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom-Berechnungsteil (44) durch Addieren des Soll-Frischansaugluft-Volumenstroms und des Durch-die-Drosselklappe-AGR-Gas-Volumenstroms den Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom ermittelt, wobei der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41) den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom auf der Grundlage eines Solldrehmoments aus einem Solldrehmoment-Berechnungsteil (40), welcher das Solldrehmoment aus einer Stellung eines Gaspedals und einer Drehzahl berechnet, berechnet.
  5. Drosselklappen-Steuerungsvorrichtung (23) nach Anspruch 4 zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor (10), wobei der Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom-Berechnungsteil (41) den Soll-Frischansaugluft-Volumenstrom mittels Kennfeldabruf aus dem Solldrehmoment und der Drehzahl berechnet und der Soll-Drosselklappenöffnungs-Berechnungsteil (45) die Soll-Drosselklappenöffnung mittels Kennfeldabruf aus dem Soll-Drosselklappeneintrittsgas-Volumenstrom berechnet.
DE112018002267.6T 2017-06-01 2018-05-11 Drosselklappen-steuerungsvorrichtung für verbrennungsmotor Active DE112018002267B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-109061 2017-06-01
JP2017109061A JP6855328B2 (ja) 2017-06-01 2017-06-01 内燃機関のスロットルバルブ制御装置
PCT/JP2018/018262 WO2018221160A1 (ja) 2017-06-01 2018-05-11 内燃機関のスロットルバルブ制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112018002267T5 DE112018002267T5 (de) 2020-01-16
DE112018002267B4 true DE112018002267B4 (de) 2022-08-04

Family

ID=64456199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112018002267.6T Active DE112018002267B4 (de) 2017-06-01 2018-05-11 Drosselklappen-steuerungsvorrichtung für verbrennungsmotor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200200100A1 (de)
JP (1) JP6855328B2 (de)
DE (1) DE112018002267B4 (de)
WO (1) WO2018221160A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800009528A1 (it) * 2018-10-17 2020-04-17 Fpt Ind Spa Dispositivo di controllo di una valvola a farfalla di un motore a combustione interna e motore a combustione interna comprendente detto dispositivo
WO2020100519A1 (ja) * 2018-11-12 2020-05-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジン制御装置及びエンジン制御方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012255371A (ja) 2011-06-08 2012-12-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US20150184587A1 (en) 2012-07-19 2015-07-02 Nissan Motor Co., Ltd. Control device and control method for internal combustion engine
DE102015108381A1 (de) 2014-06-06 2015-12-10 Ford Global Technologies, Llc Mehrgrößenregelung für Niederdruck-Abgasrückführung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1162658A (ja) * 1997-08-08 1999-03-05 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP4237214B2 (ja) * 2006-08-29 2009-03-11 三菱電機株式会社 内燃機関制御装置
US8949004B2 (en) * 2010-06-22 2015-02-03 Honda Motor Co., Ltd. Control system for internal combustion engine
JP5907339B2 (ja) * 2011-05-27 2016-04-26 株式会社デンソー 内燃機関の筒内流入ｅｇｒガス流量推定装置
JP6005534B2 (ja) * 2013-01-21 2016-10-12 愛三工業株式会社 過給機付きエンジンの制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012255371A (ja) 2011-06-08 2012-12-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US20150184587A1 (en) 2012-07-19 2015-07-02 Nissan Motor Co., Ltd. Control device and control method for internal combustion engine
DE102015108381A1 (de) 2014-06-06 2015-12-10 Ford Global Technologies, Llc Mehrgrößenregelung für Niederdruck-Abgasrückführung

Also Published As

Publication number Publication date
JP6855328B2 (ja) 2021-04-07
WO2018221160A1 (ja) 2018-12-06
US20200200100A1 (en) 2020-06-25
JP2018204486A (ja) 2018-12-27
DE112018002267T5 (de) 2020-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010004825B4 (de) Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung
DE102012207895B4 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Zylinderluftladung für eine Brennkraftmaschine
DE69636687T2 (de) Vorrichtung zum erfassen und steurern des luftüberschussfaktors einer brennkraftmaschine
DE19808832C2 (de) Verfahren zur Regelung des Ladeluftmassenstroms einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
DE102014210207B4 (de) Steuervorrichtung und Steuerverfahren für Innenverbrennungsmotor
DE102004062018B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102017214423B4 (de) Steuerung und steuerverfahren für verbrennungsmotor
DE102015219684A1 (de) Steuervorrichtung und Steuerverfahren für einen Innenverbrennungsmotor
DE102012207890B4 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Zylinderluftladung für eine Brennkraftmaschine
DE102014216705A1 (de) Bestimmung einer Wastegate-Ventilstellung
DE112007000409B4 (de) Verfahren zum Steuern von Turbinenauslasstemperaturen in einem Dieselmotor
DE102004052429B4 (de) Einspritzsteuergerät für eine Kraftmaschine
DE102014108240A1 (de) Systeme und verfahren zur steuerung einer einlasstemperatur zum schutz eines einlasskrümmers
DE102017219623A1 (de) Verbrennungsmotor-steuervorrichtung
DE102019209028A1 (de) Steuervorrichtung für Verbrennungsmotor
DE112018002267B4 (de) Drosselklappen-steuerungsvorrichtung für verbrennungsmotor
DE102010043897A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
DE102011079726A1 (de) Verfahren und System zur Steuerung eines Motors
DE4214880C2 (de) Regelvorrichtung einer Abgasrückführung
EP1076166A2 (de) Verfahren und Vorrichtung für die Frischluftbestimmung an einer Brennkraftmaschine
DE19618385B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102020121741A1 (de) Verfahren zum verhindern eines motorluftstromberechnungsfehlers und motorsystem davon
DE102013204558A1 (de) Motor-Steuerungseinheit und Verfahren zum Schätzen von atmosphärischem Druck
DE102017213133B4 (de) Steuereinheit und Steuerverfahren für Verbrennungsmotor
DE102018127499A1 (de) Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HITACHI ASTEMO, LTD., HITACHINAKA-SHI, JP

Free format text: FORMER OWNER: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS, LTD., HITACHINAKA-SHI, IBARAKI, JP

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final