DE19523318A1 - Regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrich­ tung für eine Brennkraftmaschine. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Regelvorrichtung für einen Kraft­ fahrzeugmotor, der mit einer Abgasrückführvorrichtung (einer AR-Vorrichtung) ausgestattet ist, um Abgas von einem Motor­ auspuffsystem zu einem Motorluftansaugsystem zurückzuführen.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Es sind bereits verschiedene Regelvorrichtungen, die mit einer Abgasrückführung ausgestattet sind, um das Abgas von einem Mo­ torauspuffsystem zu einem Motoransaugsystem zurückzuführen, vorgeschlagen worden. Es ist zu bemerken, daß als diese Ab­ gasrückführvorrichtung eine sog. "Abgasrückführvorrichtung vom mechanischen Typ" bekannt ist, um die Abgasrückführmenge (AR-Menge) an Abgas im Ansprechen auf den Unterdruck im Luft­ ansaugsystem sowie dem Abgasdruck in das Abgasrückführung- Regelventil (AR-Regelventil) und das Unterdruckregelventil zu regeln. Es gibt auch andere Regelvorrichtungen, d. h. eine sog. "Abgasrückführvorrichtung des elektronisch geregelten Typs", um die Abgasrückführmenge unter Anwendung eines elek­ tromagnetisch betätigten Stellantriebs zu regeln. Im allge­ meinen ist die erstgenannte Abgasrückführvorrichtung vom me­ chanischen Typ wegen der niedrigen Kosten und der hohen Zu­ verlässigkeit gern verwendet worden, denn bei der mechani­ schen Abgasrückführvorrichtung besteht keine solche Gefahr, daß die elektrische Signalleitung unterbrochen wird, die Fühler die Betriebszustände falsch ermitteln und aufgrund von Wärmeeinflüssen der Stellantrieb falsch betätigt wird.

Die Anordnung der typischen Abgasrückführvorrichtung vom me­ chanischen Typ wird nun kurz umrissen. Der in der Nähe einer Drosselklappe auftretende Luftansaug-Unterdruck wird in das Abgasregelventil eingeführt, das im Ansprechen auf diesen Unterdruck die Abgasrückführleitung öffnet und schließt. So­ wohl der Luftansaug-Unterdruck als auch der Abgasdruck wer­ den in das Unterdruckregelventil eingeleitet, das den Luftan­ saug-Unterdruck zum Abgasrückführung-Regelventil in Überein­ stimmung mit dem Gleichgewicht zwischen dem Luftansaug-Unter­ druck und dem Abgasdruck regelt. Diese Abgasrückführvorrich­ tung hat beispielsweise eine Abgasrückführ-Kennlinie (AR- Kennlinie), die durch eine gestrichelte Linie (Kennlinie La) in der beigefügten Fig. 17 dargestellt ist. Die Fig. 17 zeigt graphisch die Charakteristik des Abgasrückführverhältnisses (Abgasrückführmenge/Ansaugluftmenge) mit Bezug zum Luftan­ saug-Unterdruck im Zustand einer vorbestimmen Motordrehzahl.

Wenn jedoch die Abgasrückführregelung durch die herkömmliche Regelvorrichtung des mechanischen Typs ausgeführt wird, dann treten die folgenden Probleme auf.

Weil die Abgasrückführmenge auf der Grundlage des Gleichge­ wichts zwischen dem Luftansaug-Unterdruck und dem Abgasdruck gemäß der oben beschriebenen herkömmlichen Abgasrückführre­ gelung des mechanischen Typs bestimmt wird, kann diese AR- Kennlinie nicht präzis in Übereinstimmung mit den Motorbe­ triebszuständen geregelt werden. Als Ergebnis resultiert diese AR-Kennlinie in einem niedrigen Freiheitsgrad mit Be­ zug auf die optimale Charakteristik. Da eine ausreichende Sicherheitstoleranz gefordert wird, sollte diese AR-Kennli­ nie unter Einschluß von Kompromissen festgesetzt werden.

Wenn Verbesserungen in der Abgasemission und auch in der Kraftstoff-Nutzleistung aufgrund der Spezifikationsanforde­ rungen der Brennkraftmaschine gefordert werden, kann als Folge des Obigen diese Forderung nicht in ausreichender Weise durch die herkömmliche Abgasrückführregelung des me­ chanischen Typs erfüllt werden. Wenn beispielsweise die Emis­ sionsverbesserung verlangt wird, so wird diese Charakteristik zur Kennlinie Lb, die in Fig. 17 als ausgezogene Linie darge­ stellt ist, jedoch konnte dieses Erfordernis durch die her­ kömmliche Abgasrückführregelung nicht erfüllt werden. Auch wird in einem solch niedrigen Lastbereich, in dem die Ver­ brennung unstabil wird, weil der Luftansaug-Unterdruck hoch und die Ansaugluftmenge niedrig sind, die Genauigkeit in der Abgasrückführregelung erheblich verschlechtert. Das kann so­ mit negative Einflüsse auf die Fahrfähigkeit bzw. das Fahr­ verhalten des Fahrzeugs und auf die Motorklopfcharakteristik ausüben.

Abriß der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist konzipiert worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist deshalb ein pri­ märes Ziel, eine Regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschi­ ne derart auszugestalten, daß bei der Abgasrückführung-Regel­ vorrichtung vom mechanischen Typ zur Regelung der Abgasrück­ führung in Abhängigkeit vom Luftansaug-Unterdruck und vom Abgasdruck eine Abgasrückführmenge mit hoher Genauigkeit ge­ regelt wird, um eine gewünschte optimale Abgasrückführ-Cha­ rakteristik zu erlangen.

Wenn der Luftansaug-Unterdruck in ein Abgasrückführung-Regel­ ventil von einem Unterdruckleitungsanschluß nahe einer Dros­ selklappe eingeführt wird, öffnet/schließt das Abgasrückfüh­ rung-Regelventil gemäß dieser Erfindung eine Rückführleitung in Abhängigkeit von diesem Unterdruck. Zu dieser Zeit wird in Abhängigkeit vom Abgasdruck, der vom Auspuffsystem her abgenommen wird, der Unterdruck vom Unterdruckleitungsan­ schluß zum Abgasrückführung-Regelventil geregelt. In Ver­ bindung mit diesem Öffnungs-/Schließvorgang des Abgasrück­ führung-Regelventils wird ein Teil des Abgases der Brenn­ kraftmaschine in den Luftansaugkanal zurückgeführt. Auf die­ se Weise wird die Rückführmenge an Abgas mechanisch geregelt, indem das Abgasrückführung-Regelventil und das Unterdruck- Regelventil betätigt werden.

Im Leerlauf-Betriebsbereich der Brennkraftmaschine öffnen erste Regeleinrichtungen die Unterdruckleitung durch ein Dreiwegeventil zur Atmosphäre und betreiben auch das Leer­ laufdrehzahl-Regelventil, um die Leerlaufdrehzahl auf einen gewünschten Wert einzuregeln. Ferner betreiben zweite Regel­ einrichtungen das Leerlaufdrehzahl-Regelventil, um den Un­ terdruck am Unterdruck-Leitungsanschluß zu regeln, und sie verbinden die Unterdruckleitung über das Dreiwegeventil mit dem Abgasrückführung-Regelventil im vom Leerlauf-Betriebs­ bereich unterschiedlichen Abgasrückführung-Betriebsbereich.

Auf diese Weise strömt ein Teil der in die Maschine gesaug­ ten Luft bei Öffnen/Schließen des Leerlaufdrehzahl-Regelven­ tils durch den Umgehungskanal, so daß der Unterdruck am Un­ terdruckleitungsanschluß verändert wird. Wenn in diesem Fall das Leerlaufdrehzahl-Regelventil zur offenen Seite hin betä­ tigt wird, wird der Unterdruck am Unterdruckleitungsanschluß vermindert. Wird das Leerlaufdrehzahl-Regelventil zur Schließseite hin betätigt, so wird der Unterdruck am Unter­ druckleitungsanschluß erhöht. Somit kann der Unterdruck am Abgasrückführung-Regelventil willkürlich geregelt werden, so daß die Abgasrückführregelung mit einer hohen Genauigkeit verwirklicht werden kann.

Weil die Abgasrückführmenge unter Verwendung des Leerlauf­ drehzahl-Regelventils, das normalerweise verwendet wird, um die Leerlaufdrehzahlregelung durchzuführen, geregelt wird, kann auch die Abgasrückführregelung ohne weiteres bei den bestehenden Regelvorrichtungen verwendet werden.

Vorzugsweise wird eine Ziel-Rückführmenge des Abgases mit Bezug auf verschiedene Motorbetriebsbedingungen vorgegeben. Zweite Regeleinrichtungen berechnen einen solchen Korrektur­ wert, der verwendet wird, um einen Abweichungswert zwischen dem Ziel-Rückführungswert und einem tatsächlichen Abgasrück­ führungswert des Abgasrückführung-Regelventils in Abhängig­ keit von dem Unterdruck, der durch das Unterdruck-Regelven­ til geregelt wird, zu verkleinern. Diese Einrichtungen betrei­ ben ferner auf der Grundlage des berechneten Korrekturwerts ein Leerlaufdrehzahl-Regelventil.

In mehr bevorzugter Weise stellen Öffnungsgrad-Ermittlungs­ einrichtungen einen Öffnungsgrad des Abgasrückführung-Regel­ ventils fest. Die zweiten Regeleinrichtungen betreiben das Leerlaufdrehzahl-Regelventil derart, um einen Abweichungs­ wert zwischen einem vorgegebenen Ziel-Öffnungsgrad und dem Öffnungsgrad des Abgasrückführung-Regelventils, der durch die Öffnungsgrad-Ermittlungseinrichtungen festgestellt wird, zu vermindern.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer Abgasrückführung-Regelvorrichtung für eine Brennkraft­ maschine gemäß dieser Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Blockbild des elektronischen Aufbaus eines Steuergeräts (ECU);

Fig. 3 ist ein Diagramm zur Darstellung der Abgasrückführ- Charakteristik (AR-Charakteristik) mit Bezug zum Unterdruck;

Fig. 4 ist ein Flußplan eines Basisprogramms bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 5 ist eine Flußplan einer Regelbereich-Bestimmungsrou­ tine bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 6 ist ein Flußplan einer Routine zur Berechnung eines Leerlaufdrehzahl-Regelwerts bei der ersten Ausführungs­ form;

Fig. 7 ist ein Diagramm eines rückführungslosen Regelwerts während des Warmlaufbetriebs;

Fig. 8 ist ein Flußplan einer Routine zur Berechnung eines Ventilregelwerts bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 9 ist eine Datentafel, die zur Bestimmung eines Öff­ nungsgrad-Befehlswerts bei der ersten Ausführungsform verwen­ det wird;

Fig. 10 ist ein Flußplan einer Routine zum Betreiben eines Abgasrückführventils bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 11 ist ein Flußplan einer Routine zum Betreiben eines Leerlaufventils bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 12 ist ein Blockbild eines elektronischen Schaltungs­ aufbaus der Regelvorrichtung für die zweite Ausführungsform;

Fig. 13 ist ein Flußplan einer Routine zur Berechnung eines Ventilregelwerts bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 14 ist eine Datentafel, die zur Bestimmung eines Ziel- Öffnungsgrades eines Abgasrückführventils bei der zweiten Ausführungsform verwendet wird;

Fig. 15 ist ein Flußplan einer Routine zum Betreiben eines Leerlaufventils bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 16 ist eine graphische Darstellung, die eine AR-Charak­ teristik mit Bezug auf den Unterdruck bei einer anderen Aus­ führungsform zeigt;

Fig. 17 ist eine graphische Darstellung einer AR-Charakteri­ stik einer herkömmlichen Abgasrückführvorrichtung vom mecha­ nischen Typ.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen an­ hand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

1. Ausführungsform

Eine Regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Abgas­ rückführung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung wird im folgenden beschrieben.

Gemäß Fig. 1, die schematisch einen Aufbau einer Regelvor­ richtung zeigt, sind sowohl ein Luftansaugkanal 3 als auch Abgaskanal 4, die mit einer Brennkammer 2 in Verbindung ste­ hen, an den Motorblock der Brennkraftmaschine 1 angeschlos­ sen, und im Ansaugkanal 3 ist eine Drosselklappe 5 angeord­ net, die in Verbindung mit dem Betätigen eines (nicht darge­ stellten) Gaspedals geöffnet oder geschlossen wird. Für den Ansaugkanal 3 ist eine Umgehungsleitung 6 vorgesehen, die um die Drosselklappe 5 herumführt und mit einer stromaufwär­ tigen sowie einer stromabwärtigen Seite bezüglich der Drossel­ klappe 5 verbunden ist. In dieser Umgehungsleitung 6 ist ein Leerlaufdrehzahl-Regelventil (LD-Ventil) 7 angeordnet, das durch einen Schrittmotor betrieben wird. Der Öffnungsgrad dieses LD-Ventils 7 wird so eingestellt, um die Motordreh­ zahl (Umlaufzahl) während des Leerlaufbetriebs auf eine ge­ wünschte Leerlaufdrehzahl des Motors zu regeln.

Bei dieser Regelvorrichtung ist eine Abgasrückführvorrichtung (AR-Vorrichtung) vom mechanischen Typ vorgesehen, die eine Abgasrückführmenge (AR-Menge) an Abgas in Abhängigkeit vom von einem Bereich nahe der Drosselklappe 5 eingeführten Un­ terdruck und vom Abgasdruck regelt. Ein Aufbau dieser AR- Vorrichtung vom mechanischen Typ wird nun im einzelnen be­ schrieben. Es ist zu bemerken, daß der Ausdruck "Unterdruck", der in dieser Beschreibung verwendet wird, dem Bezugsdruck entspricht, der einen Druckunterschied zwischen dem Unter­ druck und dem als Basisdruck verwendeten Atmosphärendruck angibt. Je höher der Unterdruck wird, desto größer wird der erreichte Unterdruckzustand.

Am Luftansaugkanal 3 sind ein erster Unterdruckanschluß (Un­ terdruckleitungsanschluß) 8, der, wenn die Drosselklappe 5 gänzlich geschlossen ist, an einer stromaufwärtigen Seite angeordnet ist und, wenn die Drosselklappe mit einem vorbe­ stimmten Öffnungsgrad geöffnet ist, auf der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, sowie ein zweiter Unterdruckanschluß (Unterdruckleitungsanschluß) 9, der mit Bezug zum ersten Un­ terdruckleitungsanschluß 8 auf einer stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, vorgesehen. Diese Unterdruckleitungsanschlüs­ se 8 und 9 liegen zwischen einer stromaufwärtigen Öffnung so­ wie einer stromabwärtigen Öffnung des Umgehungskanals 6.

Das eine Ende der Abgasrückführleitung (AR-Leitung) 10 ist mit dem Abgaskanal 4 verbunden, während das andere Ende die­ ser AR-Leitung 10 mit dem Luftansaugkanal 3 stromab von der Drosselklappe 5 verbunden ist. In einem mittleren Teil der AR- Leitung 10 ist ein Abgasrückführung-Regelventil (AR-Regelven­ til) 11 vorgesehen. Im AR-Regelventil 11 ist ein Ventilkörper 15 über eine Stange 14 an einer unteren Fläche einer Membran 12 befestigt, und dieser Ventilkörper 15 liegt einer Sitz­ fläche 16 gegenüber. Eine über eine erste Unterdruckleitung 18 mit dem ersten Unterdruckleitungsanschluß 8 verbundene Gegendruckkammer 17 ist an der oberen Fläche der Membran 12 vorhanden. Der Unterdruck (Membrangegendruck PD), der durch die erste Unterdruckleitung eingeführt wird, wird in dieser Unter- oder Gegendruckkammer zur Wirkung gebracht. Eine Schraubendruckfeder 13 ist in der Gegendruckkammer 17 ange­ ordnet und drückt die Membran 12 ständig in die (bei Betrach­ tung von Fig. 1) abwärtige Richtung, d. h. in eine Richtung, in welcher der Ventilkörper 15 gegen die Sitzfläche 16 an­ liegt.

Wenn der Membrangegendruck PD größer als die Druckkraft der Schraubenfeder 13 wird, wird als Ergebnis die Membran 12 in der aufwärtigen Richtung (bei Betrachtung der Fig. 1) gegen die Druckkraft der Schraubendruckfeder 13 verlagert. Hierbei wird eine Kegelspitze des Ventilkörpers 15 von der Sitzfläche 16 getrennt, so daß ein Teil des durch den Abgas­ kanal 4 tretenden Abgases über die AR-Leitung 10 in den An­ saugkanal 3 zurückgeführt wird.

Auch ist im mittleren Teil der ersten Unterdruckleitung 18 ein AR-Auf-Zu-Ventil 19 vorgesehen, das als ein Auf-Zu-Drei­ wegeventil arbeitet. Wenn das AR-Auf-Zu-Ventil 19 im "Ver­ bindungszustand" ist, wird der Membrangegendruck PD, der dem Unterdruck in der ersten Unterdruckleitung 18 entspricht, am AR-Regelventil 11 zur Wirkung gebracht. Hierdurch wird im Ansprechen auf den Membrangegendruck PD das AR-Regelventil 11 betrieben, um die Abgasrückführfunktion auszuführen. Wenn das AR-Auf-Zu-Ventil 19 unter dem "Luftöffnungszustand" ist, wird der von einer Atmosphärenluftleitung 19a zugeführte At­ mosphärendruck als der Membrangegendruck PD des AR-Regelven­ tils 11 zur Wirkung gebracht, so daß keine Abgasrückführfunk­ tion ausgeführt wird.

Ferner ist im mittleren Teil der ersten Unterdruckleitung 18 ein Abgasrückführung-Unterdruckmodulator (ein AR-Unterdruck­ regelventil) 20 vorgesehen, das in Abhängigkeit vom Abgas­ druck, der vom Abgaskanal 4 zugeführt wird, den Membrangegen­ druck PD regelt. Im AR-Unterdruckregelventil 20 sind sowohl die erste Unterdruckleitung 18 als auch die zweite Unter­ druckleitung 25 mit der Unterdruckkammer 22 verbunden, und ferner ist eine Atmosphärenluftöffnung 24 vorgesehen, um At­ mosphärenluft in die Unterdruckkammer 22 einzuführen. Inner­ halb der Unterdruckkammer 22 ist eine Schraubendruckfeder 23 angeordnet, die eine Kraft in einem Raum, der zwischen einer Öffnung 18a und der oberen Fläche der Membran 21 bestimmt ist, in einer Richtung ausübt, längs welcher dieser Raum er­ weitert wird, d. h. in der nach unten verlaufenden Richtung (bei Betrachtung der Fig. 1). Diese Öffnung 18a zweigt von der ersten Unterdruckleitung 18 ab und öffnet zur Unterdruck­ kammer 22 hin. Je mehr dieser Raum erweitert wird, desto mehr Atmosphärenluft wird von der Luftöffnung 24 in die erste Unterdruckleitung 18 eingeführt. Ferner wird über die Abgas­ leitung 26 Abgasdruck an der unteren Fläche der Membran 21 aufgebracht.

Somit wird in dem vorstehend beschriebenen AR-Unterdruckregel­ ventil 20 entweder der Unterdruck vom ersten und zweiten Un­ terdruckleitungsanschluß 8 und 9, der in der Unterdruckkammer 22 wirkt, oder der Abgasdruck erhöht mit der Konsequenz, daß die Membran 21 längs der Aufwärtsrichtung (bei Betrachtung der Fig. 1) verschoben wird. Dadurch wird eine Menge von von der Atmosphärenluftöffnung 24 eingebrachter Luft vermindert, so daß der Unterdruck innerhalb der ersten Unterdruckleitung 18, d. h. der Membranunterdruck PD des AR-Regelventils 11, hoch wird.

Die Fig. 3 zeigt die Beziehung einer Abgasrate zum Membranun­ terdruck PD (= Abgasrückführmenge/Luftansaugmenge) bei einer vorbestimmten Motordrehzahl (z. B. 1200 U/min). Die vorstehend beschriebene Abgasrückführvorrichtung vom mechanischen Typ hat eine AR-Kennlinie L1, die in Fig. 3 gestrichelt darge­ stellt ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Kennlinie L1 eine solche Charakteristik angibt, wenn während der Rück­ führregelung das LD-Ventil 7 zu "0" wird, und diese Kennli­ nie wird auf der Grundlage der Membrancharakteristika des AR-Regelventils 11 sowie des AR-Unterdruckregelventils 20 und auf der Kennlinie der Schraubendruckfeder bestimmt.

In Fig. 1 sind als Fühlersatz, um Motorbetriebsbedingungen zu ermitteln, ein Drehwinkelfühler 28, um ein Signal synchron mit der Motordrehzahl abzugeben, an einer Kurbelwelle 1a so­ wie ein Kühlwasserfühler 29, um die Temperaturen des Kühlwas­ sers im Motor zu ermitteln, an einem Zylinderblock 1b vorhan­ den. Auch sind ein Luftansaugdruckfühler 30 zum Ermitteln eines Luftansaugdrucks des Motors im Luftansaugkanal 3 und ein Drosselklappenöffnungsfühler 31 zum Ermitteln des Öff­ nungsgrades der Drosselklappe 5 nahe der Drosselklappe 5 vor­ gesehen. Die oben genannten verschiedenen Fühler 28 bis 31 sind mit einem elektronischen Steuergerät (ECU) 32 verbunden. Das ECU 32 regelt das Betreiben des LD-Ventils 7 und des AR- Auf-Zu-Ventils 19 im Ansprechen auf von den Fühlern 28 bis 31 hergeleiteten Fühlersignalen. Ferner regelt das ECU 32 in bekannter Weise ein Kraftstoff-Einspritzventil 40.

Die Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau des ECU 32. Gemäß der Fig. 2 umfaßt das ECU 32 einen Eingabekanal 33, einen A/D-Wandler 34, eine Zentraleinheit (CPU) 35, einen Festwert­ speicher (ROM) 36, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 37 und einen Ausgabekanal 38. Die CPU 35 berechnet die Drehzahl NE des Motors in Abhängigkeit vom über den Eingabekanal 33 einge­ führten Ermittlungssignal des Drehwinkelfühlers 28, und sie berechnet auch die Kühlwassertemperatur THW, den Ansaugluft­ druck PM und den Drosselklappenöffnungsgrad TA im Ansprechen auf die jeweiligen Ermittlungssignale vom Kühlwassertempera­ turfühler 29, vom Luftansaugdruckfühler 30 und vom Drossel­ klappenöffnungsfühler 31, wobei diese Signale über den A/D- Wandler 34 eingegeben werden.

Die CPU 35 erzeugt ferner einen Antrieb-Befehlswert OEGR, um das AR-Auf-Zu-Ventil 19 unter entweder dem "Verbindungszu­ stand" oder dem "Luftöffnungszustand" zu halten, und gibt diesen Antrieb-Befehlswert OEGR über den Ausgabekanal 38 an das AR-Auf-Zu-Ventil 19. Ferner erzeugt die CPU 35 einen Öff­ nungsgrad-Befehlswert DEGR, der zur Regelung des Öffnungsgra­ des des Leerlaufdrehzahl-Regelventils (LD-Ventil) 7 verwendet wird, indem der Schrittmotor dieses LD-Ventils betrieben wird, und sie gibt diesen Öffnungsgrad-Befehlswert DEGR über den Ausgabekanal 38 an das LD-Ventil 7 ab.

Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung von Funktions­ weisen der Regelvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau gegeben.

Zuerst wird auf einen Regelprozeß durch die Regelvorrichtung eingegangen. Bei dieser Regelvorrichtung wird eine Menge an Hilfsluft, die durch den Umgehungskanal 6 strömt, unter Anwen­ dung des LD-Ventils 7 während des Motorleerlaufbetriebs (ge­ schlossener Zustand der Drosselklappe) geregelt, und diese Leerlaufdrehzahl-Rückführungsregelung wird ausgeführt, damit die Leerlaufdrehzahl gleich einer gewünschten Ziel-Drehzahl in bekannter Weise festgesetzt wird. Zum zweiten wird eine Menge an Hilfsluft, die durch den Umgehungskanal 6 fließt, unter Anwendung des LD-Ventils 7 während des Warmlaufbetriebs, z. B. des Motorstartbetriebs, geregelt, und dann wird eine rück­ führungslose Motordrehzahlregelung ausgeführt, damit die Mo­ tordrehzahl in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur auf einen Regelwert festgesetzt wird.

Drittens wird der Unterdruck, der vom ersten und zweiten Unterdruckleitungsanschluß 8 und 9 in das AR-Regelventil 11 eingeführt wird, in ähnlicher Weise unter Anwendung des LD- Ventils 7 während des AR-Regelvorgangs geregelt, und dann wird die durch die zuvor erläuterte Abgasrückführvorrichtung vom mechanischen Typ (die in Fig. 1 gezeigt ist) bestimmte AR- Charakteristik so geregelt, daß sie in Übereinstimmung mit der Spezifikation der Brennkraftmaschine zu einer optimalen AR-Charakteristik wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorher beschriebenen ersten bis dritten Regelungen in Über­ einstimmung mit dem Bestimmungsergebnis geschaltet werden können, das auf der Abgasrückführ-Regelungsbedingung und der Leerlaufdrehzahl-Regelungsbedingung beruht.

Die optimale AR-Kennlinie, die der Spezifikationsanforderung der Brennkraftmaschine entspricht, ist in Fig. 3 durch eine ausgezogene Linie (Kennlinie L2) angegeben. Diese Kennlinie L2 ist erhalten worden, indem Versuche für die optimale AR- Charakteristik derart durchgeführt wurden, um die Abgasemis­ sion zu verbessern. Bezüglich der Charakteristik (Kennlinie L1) der Abgasrückführung des oben erläuterten mechanischen Typs können solche Verbesserungen hinsichtlich der Abgasemission erzielt werden, indem beispielsweise das Abgasrückführverhält­ nis (das AR-Verhältnis oder die AR-Rate) im großen HC-Bereich vermindert wird, wodurch das HC herabgesetzt wird. Das heißt mit anderen Worten, daß gemäß dieser Regelung das AR-Ver­ hältnis so korrigiert wird, um die Abweichungsgröße zwischen dem AR-Verhältnis der Kennlinie L1 der mechanischen Abgas­ rückführregelung und dem optimalen AR-Verhältnis (Ziel-Zirku­ lationsmenge) der Kennlinie L2 zu verkleinern. Diese Abwei­ chungskorrektur wird dadurch verwirklicht, daß der Membran­ gegendruck PD, der durch Betreiben des LD-Ventils 7 hervorge­ rufen wird, korrigiert wird. Es ist zu bemerken, daß, weil der Öffnungsgrad des LD-Ventils 7 bei der Kennlinie L1 auf "0" festgesetzt wird, das LD-Ventil 7 während der AR-Rege­ lung zur Öffnungsseite betrieben wird. Hierbei wird der Mem­ brangegendruck PD vermindert und das AR-Verhältnis erniedrigt. Als Ergebnis wird die Kennlinie L1 als höherliegend als die Kennlinie L2 bestimmt, um die Kennlinie L2 durch Betreiben des LD-Ventils 7 zu erhalten.

Unter Bezugnahme auf verschiedene, von der CPU 35 abgearbei­ tete Routinen wird die vorbeschriebene Regelung näher erläu­ tert.

Die Fig. 4 ist ein Flußplan eines Basisprogramms, das durch die CPU 35 abgearbeitet und durch Anschalten der Energiequel­ le initiiert wird. Nachdem im Schritt 100 verschiedene Ar­ ten von Speichern durch die CPU 35 initialisiert sind, wer­ den in Verbindung mit den verschiedenen Prozeßperioden ver­ schiedene Arten von Unterprogrammen, die durch die Schritte 200 bis 600 bestimmt sind, abgearbeitet.

In der Regelbereich-Bestimmungsroutine im Schritt 200 be­ stimmt die CPU 35, ob der Motorbetriebszustand im zulässi­ gen Bereich der Abgasrückführregelung liegt oder nicht, und sie bestimmt ferner, ob dieser Motorbetriebszustand im zu­ lässigen Bereich der Leerlaufdrehzahlregelung liegt oder nicht. In einer Leerlaufdrehzahl -Regelbereich-Berechnungsrou­ tine im Schritt 300 berechnet die CPU 35 eine Regelgröße (Rückführregelungswert DGB oder rückführungsloser Regelungs­ wert DOP) des LD-Ventils 7, um zu kontrollieren, daß die Leerlaufdrehzahl auf eine gewünschte Motordrehzahl einge­ stellt ist. In einer Ventil-Regelgröße-Berechnungsroutine berechnet im Schritt 400 die CPU 35 eine Regelgröße (Öff­ nungsgrad-Befehlswert DEGR) des LD-Ventils 7, um dadurch zu kontrollieren, daß das AR-Verhältnis auf das optimale AR-Ver­ hältnis festgesetzt ist.

Darüber hinaus betreibt in einer AR-Auf-Zu-Ventilantriebs­ routine im Schritt 500 die CPU 35 das AR-Auf-Zu-Ventil 19 entweder zum "Verbindungszustand" oder zum "Luftöffnungszu­ stand". Auch betreibt die CPU 35 in einer LD-Ventilantriebs­ routine im Schritt 600 das LD-Ventil 7 zu einem vorbestimmten Öffnungsgrad im Ansprechen auf die im vorherigen Schritt 300 oder 400 berechnete Regelgröße des Leerlaufdrehzahl-Regelven­ tils (LD-Ventils) 7. Es ist zu bemerken, daß die in den Schritten 200, 300 und 400 festgelegten Routinen in einer Zeitspanne von 30 ms abgearbeitet werden, daß die im Schritt 500 bestimmte Routine in einer Zeitspanne von 60 ms durchge­ führt wird, und daß die im Schritt 600 bestimmte Routine in einer Zeitspanne von 4 ms abgearbeitet wird.

Der in den oben beschriebenen Schritten 200 bis 600 durch­ geführte Prozeß der jeweiligen Unterprogramme wird nun im einzelnen beschrieben.

Der Flußplan der Fig. 5 zeigt die Regelbereich-Bestimmungs­ routine (Schritt 200 der Fig. 4). Gemäß Fig. 5 entscheidet die CPU 35, ob jeweils die Kühlwassertemperatur THW, die Mo­ tordrehzahl NE und der Ansaugluftdruck PM innerhalb des AR- An-Aus-Regelbereichs vorliegen oder nicht. Insbesondere trifft die CPU 35 eine Entscheidung, ob die Kühlwassertempe­ ratur THW eine AR-An-Wassertemperatur THEGR (THEGR = 50°C bei dieser Ausführungsform) im Schritt 201 überschreitet oder nicht. Auch entscheidet die CPU 35, ob die Motordrehzahl NE innerhalb eines Bereichs zwischen der minimalen AR-An-Dreh­ zahl NEmin (NEmin = 100 U/min bei dieser Ausführungsform) und der maximalen AR-An-Drehzahl NEmax (NEmax = 5000 U/min bei dieser Ausführungsform) liegt liegt oder nicht, was im Schritt 202 geschieht. Des weiteren bestimmt die CPU 35 im Schritt 203, ob der Ansaugluftdruck PM in einem Bereich zwischen dem minima­ len AR-An-Aus-Druck PMmin (PMmin= - 500 mmHg (- 665 mbar) bei dieser Ausführungsform) und dem maximalen AR-An-Druck PMmax (PMmax = - 100 mmHg (- 133 mbar) bei dieser Ausführungsform) liegt oder nicht.

Wenn irgendeiner dieser Schritte 201 bis 203 nicht erfüllt werden konnte, so geht die CPU 35 in ihrem Prozeßablauf zu einem Schritt 208 über, in welchem die CPU 35 ein AR-An-Flag XEGR auf "0" löscht, und damit endet die Routine. Es ist zu bemerken, daß das AR-An-Flag einem solchen entspricht, das für "An" oder "Aus" kennzeichnend ist. Das Flag XEGR = 0 bezeichnet "Aus", während das Flag XEGR = 1 "An" bezeichnet.

Wenn alle die in den Schritten 201 bis 203 festgesetzten Be­ stimmungen mit "Ja" beantwortet werden, so geht die CPU 35 in ihrem Prozeßablauf zu einem Schritt 204 über, in welchem die CPU 35 entscheidet, ob der Motor im nichtleerlaufenden Zustand oder im Leerlaufzustand ist, indem geprüft wird, ob der Drosselklappenöffnungsgrad TA den Leerlauf-Öffnungsgrad TAIDL (TAIDL = 30 bei dieser Ausführungsform) überschreitet oder nicht. Wenn TA < TAIDL ist, so erkennt die CPU 35, daß der Motorzustand ein nichtleerlaufender Zustand ist. Hierauf wird ein Leerlauf-Bestimmungsflag XIDL zu "0" im Schritt 205 gelöscht, und im anschließenden Schritt 206 wird das AR-An- Flag XEGR auf "1" gesetzt. Es sollte klar sein, daß das Leer­ lauf-Bestimmungsflag XIDL ein solches Flag ist, das einen "leerlaufenden Zustand" oder einen "nichtleerlaufenden Zu­ stand" kennzeichnet, wobei das Leerlaufflag XIDL = 0 den "nichtleerlaufenden Zustand" bezeichnet, in dem eine Leer­ laufdrehzahl-Rückführungsregelung nicht ausgeführt wird, während das Leerlaufflag XIDL = 1 den "leerlaufenden Zu­ stand" kennzeichnet, in welchem die Leerlaufdrehzahl-Rückfüh­ rungsregelung ausgeführt wird.

Wenn im vorherigen Schritt 204 TA < TAIDL ist, dann erkennt die CPU 35 auf den Leerlaufzustand. Im Schritt 207 wird das Leerlauf-Bestimmungsflag XIDL auf "1" gesetzt. Im folgenden Schritt 208 wird das AR-An-Flag XEGR zu "0" gelöscht, so daß die Abgasrückführregelung unterbunden wird.

Die Fig. 6 ist ein Flußplan, der die Routine zur Berechnung der Leerlaufdrehzahl-Regelgröße (Schritt 300 in Fig. 4) zeigt. Gemäß Fig. 6 führt die CPU 35 die Bestimmung des Wassertem­ peraturzustandes und des Leerlaufzustandes durch, um die Leerlaufdrehzahl-Rückführungsregelung im Schritt 301 und im Schritt 302 abzuarbeiten. Die CPU 35 bestimmt im Schritt 301, ob die Kühlwassertemperatur THW die Rückführregelung- An-Wassertemperatur FBIDL (FBIDL = 80°C bei dieser Ausfüh­ rungsform) überschreitet oder nicht, und dann bestimmt sie, ob das Leerlauf-Bestimmungsflag XIDL auf "1" gesetzt ist oder nicht.

Wenn diese beiden Bestimmungen der Schritte 301 und 302 er­ füllt werden können, d. h., wenn der Warmlaufbetrieb abgeschlos­ sen worden ist und der Leerlaufbetrieb ausgeführt wird, dann geht die CPU 35 in ihrem Prozeßablauf zum Schritt 303 weiter, in dem ein Rückführregelung-An-Flag XFB auf "1" gesetzt wird. Dieses Rückführregelung-An-Flag XFB entspricht einem solchen Flag, das verwendet wird, um die Leerlaufdrehzahl-Rückfüh­ rungsregelung zu ermöglichen oder zu verhindern. Das Rückführ­ regelung-An-Flag XFB = 0 gibt "Verhindern" an, während das Rückführregelung-An-Flag XFB = 1 "Ermöglichen" oder "An (Ja)" bedeutet.

Hierauf vergleicht die CPU 35 die gegenwärtige Motordrehzahl NE mit der Ziel-Leerlaufdrehzahl TNE, die in Übereinstimmung mit Belastungen einer Klimaanlage festgesetzt wird, um einen Rückführregelungswert DFB zu berechnen, durch welchen die Abweichung zwischen diesen Drehzahlen NE und TNE vermindert werden kann.

Die CPU 35 entscheidet im Schritt 304, ob NE ≧ TNE ist oder nicht, und sie entscheidet im Schritt 305, ob NE = TNE ist oder nicht. Wenn NE < TNE ist, wird der Rückführregelungswert DFB mit "1" inkrementiert, um die Motordrehzahl NE zu erhö­ hen, indem die Luftmenge durch den Umgehungskanal 6 hindurch vergrößert wird. Wenn NE = TNE ist, dann hält die CPU 35 den Rückführregelungswert DFB auf dem gegenwärtigen Wert. Falls NE ,< TNE ist, dann dekrementiert die CPU 35 den Rückführ­ regelungswert DBF um "1", um dadurch die Motordrehzahl NE zu erniedrigen, indem die Luftmenge durch den Umgehungskanal 6 hindurch vermindert wird.

Wenn dagegen irgendeine der Bedingungen in den vorherigen Schritten 301 und 302 nicht erfüllt wird, d. h. während des Warmlaufbetriebs oder des nichtleerlaufenden Betriebs, geht die CPU 35 in ihrem Prozeßablauf zu einem Schritt 309 über, in dem das Rückführregelung-An-Flag XFB zu "0" gelöscht wird. Im nächsten Schritt 310 entscheidet die CPU 35, ob das AR-An-Flag XEGR gleich "1" ist oder nicht. Falls XEGR = 1 ist, dann beendet die CPU 35 das Hauptprogramm unmittelbar.

Ist XEGR = 0, so geht der Prozeßablauf der CPU 35 zum Schritt 311 über, in dem der rückführungslose Regelungswert DOP für eine rückführungslose Motordrehzahlregelung berechnet wird. Der rückführungslose Regelungswert DOP wird in Übereinstim­ mung mit der in Fig. 7 gezeigten Wassertemperaturtafel bei­ spielsweise berechnet. Anschließend bewirkt die CPU 35, daß der rückführungslose Regelungswert DOP im Schritt 312 im Öffnungsgrad-Befehlswert DEGR gespeichert wird, worauf die Routine beendet wird.

Der Flußplan der Fig. 8 zeigt die Berechnungsroutine für die Ventilregelgröße (Schritt 400 der Fig. 4). In Fig. 8 bestimmt die CPU 35 im Schritt 401, ob das AR-An-Flag XEGR gleich "1" ist oder nicht. Falls XEGR = 0 ist, dann beendet die CPU 35 diese Routine unmittelbar. Falls XEGR = 1 ist, dann wird eine Berechnung des Öffnungsgrad-Befehlswerts DEGR ausge­ führt, um die AR-Menge in Übereinstimmung mit dem Motorbe­ triebszustand in den Schritten 402 bis 404 zu erlangen.

Die CPU 35 liest im Schritt 402 die Motordrehzahl NE und im Schritt 403 den Ansaugluftdruck PM ein. Die CPU berechnet den Öffnungsgrad-Befehlswert DEGR = 1 in Abhängigkeit vom Ar­ beitsbereich (NE = α 1, PM = β 31) in dieser Stufe mit Bezug auf eine in Fig. 9 gezeigte und im ROM 36 gespeicherte DEGR- Datentafel. Wie zuvor gesagt wurde, muß, um die AR-Kennlinie in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Spezifikation der Brennkraftmaschine zu regeln, der Membrangegendruck PD des Abgasrückführung-Regelventils (AR-Ventils) 11 in Abhän­ gigkeit vom Motorbetriebszustand korrigiert werden. Im Öff­ nungsgrad-Befehlswert DEGR, der aus der in Fig. 9 gezeigten Datentafel erhalten wird, sind solche Werte vorgegeben, die zuvor experimentell bestimmt wurden, um den Membrangegen­ druck PD in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen zu kor­ rigieren.

Die Fig. 10 ist ein Flußplan, der die AR-Auf-Zu-Ventilantriebs­ routine (Schritt 500 der Fig. 4) zeigt. Gemäß Fig. 10 bestimmt die CPU 35 im Schritt 501, ob das AR-An-Flag XEGR gleich "1" ist oder nicht. Anschließend wird der Antrieb-Befehlswert OEGR in Übereinstimmung mit dem Flagzustand festgesetzt und an das AR-Auf-Zu-Ventil 19 ausgegeben. Wenn XEGR = 1 ist, so gibt die CPU 35 im Schritt 502 OEGR = 1 aus, so daß das AR- Auf-Zu-Ventil 19 in den "Verbindungszustand" geschaltet wird. In diesem Fall wird der Membrangegendruck PD über das AR-Auf- Zu-Ventil 19 auf das AR-Regelventil 11 ausgeübt, so daß die Abgasrückführregelung durchgeführt wird. Ist im Schritt 503 XEGR = 0, so wird das AR-Auf-Zu-Ventil 19 in den "Luftöff­ nungszustand" geschaltet. In diesem Fall wird das AR-Regel­ ventil 11 gänzlich geschlossen, so daß keine Abgasrückführung ausgeführt wird.

Der Flußplan der Fig. 11 zeigt die Antriebsroutine für das Leerlaufdrehzahl-Regelventil (LD-Ventil), d. h. den Schritt 600 der Fig. 4. Gemäß Fig. 11 bestimmt die CPU 35 im Schritt 601, ob das Rückführregelung-An-Flag XFB gleich "1" ist oder nicht. Ist XFB = 1, sog speichert die CPU 35 den Rückführrege­ lungswert DFB im Schritt 602 im Öffnungsgrad-Befehlswert DEGR, und anschließend geht der Prozeßablauf zum Schritt 603 über. Ist im Schritt 601 XFB = 0, dann wird der Prozeßablauf unmit­ telbar zum Schritt 603 geführt.

Anschließend vergleicht die CPU 35 den aktuellen Öffnungsgrad SNOW des LD-Ventils 7 mit dem Öffnungsgrad-Befehlswert DEGR in den Schritten 603 bis 610, worauf der Schrittmotor des LD-Ventils 7 entweder zur Öffnungsseite oder zur Schließsei­ te, um die Abweichung zwischen diesen Werten zu vermindern, betrieben wird.

Im einzelnen entscheidet die CPU 35 im Schritt 603, ob SNOW ≧ EGR erfüllt wird oder nicht. Im folgenden Schritt 604 be­ stimmt die CPU 35, ob SNOW = DEGR ist oder nicht. Ist SNOW < DEGR, dann führt die CPU 35 den Prozeßablauf zum Schritt 605. In diesem Fall betreibt die CPU 35 den Schrittmotor zur Öffnungsseite im Schritt 605 um einen Schritt. Im nächsten Schritt 606 wird der aktuelle Öffnungsgrad SNOW mit 1 inkre­ mentiert, worauf die Routine endet. Ist SNOW < DEGR, so führt die CPU 35 ihren Prozeßablauf zum Schritt 609. In diesem Fall betreibt die CPU 35 den Schrittmotor im Schritt 609 zur Schließseite mit einem Schritt. Im folgenden Schritt 610 wird der aktuelle Öffnungsgrad SNOW mit 1 dekrementiert, worauf diese Routine abgeschlossen wird.

Wie zuvor beschrieben wurde, wird zusammengefaßt in Abhängig­ keit vom Betriebsbereich der Brennkraftmaschine die Berech­ nung des Regelungswerts des LD-Ventils in bezug auf eine aus der Leerlaufdrehzahl-Rückführungsregelung, der rückführungs­ losen Motordrehzahlregelung und der Abgasrückführregelung ausgeführt. In der in Fig. 11 gezeigten Routine wird das LD- Ventil 7 auf der Grundlage dieser Regelungsgröße in geeigne­ ter Weise angetrieben. Das heißt mit anderen Worten, daß, wenn die Leerlautdrehzahl-Rückführungsregelung durchgeführt wird, das LD-Ventil 7 auf der Grundlage des in der Routine der Fig. 6 berechneten Rückführregelungswerts DFB betrieben wird, so daß die Leerlaufdrehzahl zur Ziel-Leerlaufdrehzahl hin geregelt wird. Wird die rückführungslose Motordrehzahl­ regelung ausgeführt, so wird das LD-Ventil 7 auf der Grund­ lage des in der Routine der Fig. 6 berechneten rückführungs­ losen Regelungswerts DOP betrieben, so daß während des Warm­ laufbetriebs des Motors die Motordrehzahl zur Ziel-Motor­ drehzahl hin geregelt wird.

Auch wird, wenn die Abgasrückführregelung durchgeführt wird, das LD-Ventil 7 auf der Grundlage des in der Routine der Fig. 8 berechneten Öffnungsgrad-Befehlswerts DEGR betrie­ ben, so daß der Membrangegendruck PD in Übereinstimmung mit den Motorantriebsbedingungen und ferner die Abgasrückführmenge, die durch das AR-Regelventil 11 tritt, geregelt werden. Wenn hierbei das LD-Ventil 7 beispielsweise zur Öffnungsseite be­ trieben wird, wird der Unterdruck von den Unterdruckleitungs­ anschlüssen 8 und 9, die nahe der Drosselklappe 5 angeordnet sind, über welche die Hilfsluft mittels des Umgehungskanals 6 strömt, niedrig. In Verbindung mit dieser Verminderung des Unterdrucks wird der Membrangegendruck PD abgesenkt und auch der Öffnungsgrad des AR-Ventils 11 verkleinert, wodurch die Abgasrückführmenge (das AR-Verhältnis) vermindert wird. Weil in diesem Fall der Öffnungsgrad-Befehlswert DEGR, der durch die in Fig. 9 gezeigte Tafel festgesetzt wird, so bestimmt wird, um die optimale AR-Charakteristik zu erlangen, kann durch Regeln des Membrangegendrucks PD die Abgasrückführre­ gelung mit hoher Genauigkeit verwirklicht werden.

Wie zuvor im einzelnen beschrieben wurde, wird in Überein­ stimmung mit der Regelvorrichtung dieser Erfindung der Unter­ druck von den nahe der Drosselklappe 5 liegenden Unterdruck­ leitungsanschlüssen 8 und 9 in das AR-Ventil 11 eingeführt, und dieses AR-Ventil 11 öffnet/schließt die Abgasrückführlei­ tung 10 im Ansprechen auf den Unterdruck, um die Abgasrück­ führmenge zu regeln. Auch wird der in das AR-Ventil 11 ein­ geführte Membrangegendruck PD durch das AR-Unterdruckregel­ ventil 20 geregelt, das in Abhängigkeit vom Abgasdruck betä­ tigbar ist. Darüber hinaus wird, wie vorher erläutert wurde, im AR-Betriebsbereich, der zum Leerlaufbetriebsbereich unter­ schiedlich ist, die Regelgröße für das LD-Ventil 7 so berech­ net, um den von den Unterdruckleitungsanschlüssen 8 und 9 vorgegebenen Unterdruck zusätzlich zur Abgasrückführregelung vom mechanischen Typ (d. h. vom Öffnungsgrad-Befehlswert DEGR der Routine der Fig. 8) zu regeln, und dann wird das LD-Ventil 7 auf der Grundlage dieser Regelgröße (Routine der Fig. 11) betrieben. In diesem Fall ist die oben genann­ te Regelgröße unter Verwendung der vorbestimmten Daten­ tafel (Tafel der Fig. 9) berechnet worden, um die optimale AR-Verhältnis-Charakteristik in Abhängigkeit von den Motor­ betriebsbedingungen zu erhalten.

Obwohl die Abgasrückführregelung vom mechanischen Typ einen Vorteil hinsichtlich von Kostenfaktoren hat, liegt ein sol­ ches Problem vor, daß die Regelung der Abgasrückführmenge mit hoher Genauigkeit in Abhängigkeit von den Betriebsbedin­ gungen der Brennkraftmaschine schwerlich durchgeführt werden kann. Das heißt mit anderen Worten, daß die AR-Charakteristik bei der Abgasrückführregelung vorn mechanischen Typ unter Kom­ promißbedingungen festgesetzt wird, weil der Freiheitsgrad in der konstruktiven Auslegung mit Bezug auf die Motorbe­ triebsbedingungen erniedrigt wird und eine ausreichende Si­ cherheitsvorsorge oder -marge in Betracht gezogen werden soll. Gemäß der Regelungsanordnung dieser Erfindung wird jedoch das LD-Ventil 7 in der Öffnungs-/Schließrichtung wäh­ rend der Abgasrückführregelung geregelt betrieben, so daß ein Teil der in die Maschine eingesogenen Luft durch das LD-Ventil 7 strömen kann, und dann wird der Unterdruck an den Unterdruckleitungsanschlüssen 8 sowie 9 verändert. Als Ergebnis kann der am Abgasrückführung-Regelventil 11 ausge­ übte Unterdruck (d. h. der Membrangegendruck PD) freizügig oder beliebig geregelt werden, so daß die Abgasrückführrege­ lung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann.

Da gemäß der vorbeschriebenen Anordnung die Abgasrückführ­ menge unter Verwendung des LD-Ventils 7 geregelt wird, das normalerweise zur Regelung der Leerlaufdrehzahl benutzt wird, kann die Abgasrückführregelung dieser Erfindung ohne weite­ res auf eine existierende Brennkraftmaschine angewendet werden, was bedeutet, daß, wenn die vorbeschriebene Abgas­ rückführregelung zur Anwendung kommt, lediglich eine Änderung in der Software-Spezifikation der ECU 32 erforderlich ist. Als Konsequenz kann die Systemfunktion im wesentlichen ohne Kostenerhöhung verbessert werden.

2. Ausführungsform

Hinsichtlich einer zweiten Ausführungsform wird nachstehend ein zur ersten Ausführungsform unterschiedlicher Punkt haupt­ sächlich erläutert. Die Fig. 12 zeigt in einem Diagramm eine Anordnung der Regelvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungs­ form. Hierbei ist ein AR-Ventil-Öffnungsgradfühler 40 als eine Einrichtung, um einen Öffnungsgrad des Abgasrückführven­ tils 11 zu ermitteln, vorgesehen. Der AR-Ventil-Öffnungsgrad­ fühler 40 gibt in Übereinstimmung mit einem Abweichungswert (Verschiebungsgröße) der Membran ein Spannungssignal aus, und dieses Spannungssignal wird über den A/D-Wandler 34 in die CPU 35 eingegeben, die dann den Öffnungsgrad des AR-Ventils 11 (aktueller Öffnungsgrad PEGR des AR-Ventils) auf der Grund­ lage des analog/digital-umgewandelten Signals berechnet.

Die Fig. 13 ist eine Ventil-Regelgrößen-Berechnungsroutine gemäß der zweiten Ausführungsform, die im wesentlichen derje­ nigen der in Fig. 8 gezeigten ersten Ausführungsform ent­ spricht. Es ist darauf hinzuweisen, daß in der Fig. 13 die Schritte 401 bis 403 dem Prozeß der Fig. 8 identisch sind und-lediglich ein Schritt 410 gegenüber dem Schritt 404 der Fig. 8 geändert ist. Das bedeutet, daß im Fall von XEGR = 1, d. h. der Ermöglichung der Abgasrückführregelung, die CPU 35 einen Ziel-AR-Ventil-Öffnungsgrad TEGR = γ 2 in Abhängigkeit vom Arbeitsbereich (NE = α 2, PM = β 2) in dieser Stufe unter Verwendung einer Datentafel, die in Fig. 14 gezeigt ist, be­ rechnet. Es ist zu bemerken, daß für den Ziel-AR-Ventil- Öffnungsgrad TEGR, der durch die Datentafel der Fig. 14 ge­ liefert wird, diejenigen Werte, die zuvor durch die Versu­ che erlangt wurden, eingeführt werden, um den Membrangegen­ druck PD in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen zu korrigieren.

Die Fig. 15 zeigt eine LD-Ventil-Antriebsroutine gemäß der zweiten Ausführungsform, die derjenigen der Fig. 11 gemäß der ersten Ausführungsform entspricht. Es ist darauf hinzu­ weisen, daß in Fig. 15 die Schritte 601 bis 610 zum Prozeß der Fig. 11 identisch sind, und somit betreibt im Leerlauf­ drehzahl-Rückführungsregelungsbereich die CPU 35 das LD-Ven­ til 7 unter Verwendung von entweder dem Rückführregelungs­ wert DFB oder dem rückführungslosen Regelungswert DOP, die in Fig. 6 berechnet wurden.

Auch bestimmt in einem solchen Arbeitsbereich, der vom obigen Rückführregelungsbereich unterschiedlich ist (d. h. Betriebs­ bereich von XFB = 0), die CPU 35 im Schritt 620, ob das AR- An-Flag XEGR gleich "1" ist oder nicht. Wenn XEGR = 1 ist, dann führt die CPU 35 ihren Prozeßablauf zum Schritt 621 wei­ ter. Anschließend betreibt die CPU 35 in den Schritten 621, 622 und 605 bis 610 das LD-Ventil 7, um durch die Routine der Fig. 13 die Abweichung zwischen dem aktuellen Öffnungs­ grad PEGR des AR-Ventils 11 und dem Ziel-AR-Ventil-Öffnungs­ grad TEGR zu vermindern.

Im Schritt 621 entscheidet die CPU 35, ob PEGR ≦ TEGR ist oder nicht. Im folgenden Schritt 622 wird eine weitere Ent­ scheidung getroffen, ob PEGR = TEGR ist oder nicht. Wenn be­ stimmt wird, daß PEGR < TEGR ist, betreibt die CPU 35 im Schritt 605 den Schrittmotor zur Offenseite des LD-Ventils 7 mit einem Schritt. Im folgenden Schritt 606 wird der aktu­ elle Öffnungsgrad SNOW des LD-Ventils 7 mit "1" inkrementiert. Weil in diesem Fall die Unterdrücke an den Unterdruckleitungs­ anschlüssen 8 und 9 niedrig werden, wird der Membrangegendruck PD abgesenkt und der aktuelle Öffnungsgrad PEGR des AR-Ven­ tils verkleinert. Wenn PEGR = TEGR ist, hält die CPU 35 die Antriebsposition des Schrittmotors und den aktuellen Öffnungs­ grad SNOW im Schritt 607 und im Schritt 608.

Wenn des weiteren PEGR < TEGR ist, betreibt die CPU 35 im Schritt 609 den Schrittmotor um einen Schritt zur Schließ­ seite. Im nächsten Schritt 610 dekrementiert die CPU 35 den aktuellen Öffnungsgrad SNOW um "1". Da in diesem Fall der Unterdruck an den Unterdruckleitungsanschlüssen 8 und 9 hoch wird, wird der Membrangegendruck PD vergrößert und der aktu­ elle Öffnungsgrad PEGR des AR-Ventils groß.

Da gemäß dieser zweiten Ausführungsform somit ein solcher Re­ gelvorgang ausgeführt wird, daß der aktuelle AR-Ventil-Öff­ nungsgrad PEGR zum Ziel-AR-Ventil-Öffnungsgrad TEGR zurückge­ führt wird, kann die Abgasrückführregelung mit hoher Genau­ igkeit mit der daraus folgenden verbesserten Charakteristik verbessert werden. Das Ziel dieser Erfindung kann auch in diesem Fall in einer zur ersten Ausführungsform gleichartigen Weise erreicht werden.

Es ist darauf hinzuweisen und sollte klar sein, daß die vor­ liegende Erfindung auf die folgenden Arten als weiter bevor­ zugte Ausführungsformen der oben beschriebenen Ausführungs­ formen verwirklicht werden kann.

• (1) Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Ab­ gasrückführ-Charakteristik, die durch die Kennlinie L2 der Fig. 3 dargestellt ist, auf die optimale Charakteristik fest­ gesetzt, um somit eine Verbesserung in der Abgasemission zu erreichen. Diese optimale Charakteristik kann in Abhängig­ keit von den Spezifikationsanforderungen der Brennkraftma­ schine verändert werden. Beispielsweise wird, wenn eine Kraftstoff-Nutzleistung gesteigert wird, die optimale AR- Charakteristik zu einer anderen Kennlinie L3, die in Fig. 16 gezeigt ist. In diesem Fall wird gleichartig zur vorher be­ schriebenen Fig. 3 die Kennlinie L1 als höher als die Kenn­ linie L3 bestimmt. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß sowohl eine Datentafel, die der Kennlinie L2 entspricht, als auch eine der Kennlinie L3 entsprechende Datentafel verwendet werden, und dann kann die CPU 35 selektiv diese Datentafeln in Abhängigkeit von den zwei Betriebsarten (Abgasemission- und Kraftstoff-Nutzleistung-Betriebsart) benutzen.
• (2) Da, solange wie der Öffnungsgrad des LD-Ventils 7 mit "0" während der Abgasrückführregelung gewählt wird, die me­ chanische AR-Charakteristik (Kennlinie L1 der Fig. 3) bei der vorbeschriebenen Ausführungsform bestimmt worden ist, wird, sobald das LD-Ventil 7 aus der 0-Position zur offenen Seite während der AR-Regelung betrieben wird, nur die AR- Regelung zugelassen, um die Abgasrückführmenge (das AR- Verhältnis) zu verkleinern. Wird dagegen das LD-Ventil 7 während der AR-Regelung in der neutralen Position gehalten und kann auch das LD-Ventil 7 von der neutralen Position zur offenen wie auch zur geschlossenen Seite betrieben werden, dann wird eine weitere AR-Regelung ermöglicht, um die Abgas­ rückführmenge (das AR-Verhältnis) zu erhöhen/zu vermindern. Demzufolge kann die Abgasrückführregelung über einen weiten Bereich verwirklicht werden. Selbst wenn die mechanischen AR-Charakteristika zuvor nicht durch das AR-Ventil 11 und das Unterdruckregelventil 20 festgesetzt worden sind, kann in diesem Fall diese AR-Regelung in weitem Bereich ver­ wirklicht werden.
• (3) Bei der vorher erläuterten Ausführungsform wird die un­ mittelbar durch das Gaspedal betätigte Drosselklappe verwen­ det. Alternativ ist es möglich, die Regelvorrichtung mit einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe unter Verwen­ dung eines Antriebsmotors auszustatten. In diesem Fall kann, wenn die Hilfsluftmenge im Umgehungskanal 6 während der AR- Regelung auf die Regelgröße der Drosselklappe reflektiert wird, die Luftansaugmenge zur Brennkraftmaschine dann mit einer hohen Genauigkeit geregelt werden, so daß das Fahrver­ halten verbessert werden kann.
• (4) Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Unterdruck am ersten und am zweiten Unterdruckanschluß 8 und 9 in die Unterdruckkammer 22 des Unterdruckmodulators oder Unterdruckregelventils 20 eingeführt wird, kann dieser zweite Unterdruckanschluß 9 weggelassen werden. Obgleich in diesem Fall keine Unterdruckregelung durch den zweiten Unterdruckan­ schluß 9 bewirkt wird, kann das durch Betreiben des LD-Ven­ tils 7 kompensiert werden.

In einer Abgasrückführvorrichtung vom mechanischen Typ emp­ fängt ein AR-Ventil 11 einen Unterdruck von einer der Drossel­ klappe 5 naheliegenden Stelle und öffnet/schließt eine AR- Leitung 10 in Abhängigkeit vom Unterdruck. Ein AR-Unterdruck­ regelventil 20 wird in Abhängigkeit von einem Abgasdruck be­ tätigt, um einen in das AR-Ventil 11 einzuführenden Membran­ gegendruck PD zu regeln. Eine CPU 35 berechnet eine Regel­ größe eines LD-Ventils 7, um eine optimale AR-Verhältnis- Charakteristik zu erlangen, und zwar in Abhängigkeit von Mo­ torbetriebsbedingungen, und sie betreibt das LD-Ventil 7 auf der Grundlage dieser Regelgröße. Der Unterdruck um die Dros­ selklappe 5 herum wird geändert, wenn das LD-Ventil 7 geöff­ net/geschlossen wird, und dadurch fließt ein Teil der in den Motor strömenden Luft durch einen Umgehungskanal, so daß der Membrangegendruck PD im Abgasrückführung-Regelventil 11 auf einen gewünschten Wert geregelt wird.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und kann auf vielfache Weise abgewandelt werden, ohne den Rah­ men der Erfindung zu verlassen.

Es ist zu bemerken, daß diese Erfindung auf der Priorität der JP-Pat.-Anm. Nr. 6-148138, angemeldet am 29. Juni 1994, beruht und diese beansprucht, wobei deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Erfindung gemacht wird.

Claims (7)

1. Regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung, die umfaßt:

• - eine Abgasrückführleitung (10), um einen Teil an Abgas von einem Abgaskanal (4) der Brennkraftmaschine (1) in einen Luftansaugkanal (3) der Maschine zurückzuführen,
• - ein Abgasrückführung-Regelventil (11), das von einem im Luftansaugkanal (3) nahe einer Drosselklappe (5) be­ findlichen Unterdruckleitungsanschluß (8) einen Unter­ druck empfängt sowie die Abgasrückführleitung (10) in Abhängigkeit von diesem Unterdruck öffnet und schließt,
• - ein Unterdruckregelventil (20), das in Abhängigkeit von einem Druck des Abgases im Abgaskanal (4) den Unter­ druck vom Unterdruckleitungsanschluß (8) zum Abgasrück­ führung-Regelventil (11) regelt,
• - einen am Luftansaugkanal (3) angeschlossenen Umgehungs­ kanal (6), der die Drosselklappe (5) sowie den Unter­ druckleitungsanschluß (8) umgeht,
• - ein Leerlaufdrehzahl-Regelventil (7), das im Umgehungs­ kanal (6) angeordnet ist und eine Hilfsluftmenge zur Brennkraftmaschine (1) während eines Leerlaufbetriebs von dieser regelt,
• - ein Dreiwegeventil (19), das eine zwischen dem Unter­ druckleitungsanschluß (8) und dem Abgasrückführung-Re­ gelventil (11) verlaufende Leitung (18) auf Durchgang oder zur Atmosphäre schalten kann,
• - erste Regeleinrichtungen (32, 300, 500, 600), die die Unterdruckleitung (18) mittels des Dreiwegeventils (19) zur Atmosphäre schalten und das Leerlaufdrehzahlregelventil (7) betreiben, um die Leerlaufdrehzahl wäh­ rend eines Leerlaufbetriebs der Brennkraftmaschine (1) auf einen gewünschten Wert zu regeln, und
• - zweite Regeleinrichtungen (32, 400, 500, 600), die die Unterdruckleitung (18) mittels des Dreiwegeventils (19) auf Durchgang schalten und das Leerlaufdrehzahl-Regel­ ventil (7) betreiben, um den Unterdruck am Unterdruck­ leitungsanschluß (8) während eines Abgasrückführbetriebs unterschiedlich gegenüber dem Leerlaufbetrieb zu regeln.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine Ziel-Rückführmenge (TEGR) an Abgas mit Bezug auf Motorbetriebsbedingungen vorgegeben wird und
• - daß die zweiten Regeleinrichtungen umfassen:
• - Einrichtungen (32, 600) zur Berechnung eines Korrektur­ werts, der zur Verminderung eines Abweichungswerts zwi­ schen der Ziel-Rückführmenge (TEGR) und einer aktuellen Abgasrückführmenge (PEGR) des Abgasrückführung-Regelven­ tils (11) verwendet wird, in Abhängigkeit von dem durch das Unterdruckregelventil (20) geregelten Unterdruck, und
• - Einrichtungen (32), um das Leerlaufdrehzahl-Regelventil (7) auf der Grundlage des berechneten Korrekturwerts zu betreiben.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - eine Öffnungsgrad-Ermittlungseinrichtung (40), die einen aktuellen Öffnungsgrad (PEGR) des Abgasrückführung- Regelventils (11) feststellt,
• - wobei dies zweiten Regeleinrichtungen (32, 400, 500, 600) das Leerlaufdrehzahl-Regelventil (7) so betreiben, um einen Abweichungswert zwischen einem vorgegebenen Ziel- Öffnungsgrad (TEGR) und dem aktuellen, von der Öffnungs­ grad-Ermittlungseinrichtung (40) festgestellten Öffnungs­ grad (PEGR) des Abgasrückführung-Regelventils (11) zu verkleinern.

4. Regelvorrichtung für einen Motor, der einen Abgaskanal und einen Ansaugkanal mit einer Drosselklappe in diesem besitzt, gekennzeichnet durch:

• - eine den Abgaskanal (4) mit dem Ansaugkanal (3) verbin­ dende, Abgas vom Abgaskanal zum Ansaugkanal zurückführen­ de Abgasrückführleitung (10),
• - ein in der Abgasrückführleitung (10) angeordnetes Ab­ gasrückführung-Regelventil (11), das in Abhängigkeit von einem Unterdruck im Ansaugkanal (3) in der Nähe der Dros­ selklappe (5) den Abgasdurchsatz in der Abgasrückführlei­ tung regelt,
• - ein im Umgehungskanal angeordnetes sowie den Durchsatz von Umgehungsluft in diesem Kanal regelndes Leerlauf­ drehzahl-Regelventil (7),
• - erste Regeleinrichtungen (32, 300, 600), die das Leer­ laufdrehzahl-Regelventil (7) in Abhängigkeit von einer Abweichung einer aktuellen Motordrehzahl (NE) von einer Ziel-Motordrehzahl (TNE), wenn sich der Motor in einem Leerlaufzustand befindet, in einer geschlossenen Regelungs­ weise regeln, und
• - zweite Regeleinrichtungen (32, 400, 600), die das Leer­ laufdrehzahl-Regelventil (7) in Abhängigkeit von Motor­ betriebsbedingungen ungeachtet der Ziel-Motordrehzahl regeln, wenn sich der Motor in einem zum Motorleerlauf- Betriebszustand unterschiedlichen Abgasrückführ-Betriebs­ zustand befindet.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:

• - eine erste, mit dem Ansaugkanal (4) in der Nähe der Drosselklappe (5) und mit dem Abgasrückführung-Regel­ ventil (11) verbundene Leitung (18),
• - eine zweite, mit dem Ansaugkanal (4) stromauf der Dros­ selklappe (5) verbundene Leitung (25) und
• - ein in der ersten Leitung (18) angeordnetes Modulations­ ventil (20), das mit der zweiten Leitung (25) sowie der Abgasrückführleitung (10) verbunden ist und den Einlaßdruck in der ersten Leitung durch einen Druck in der zweiten Leitung in Abhängigkeit von einem Abgasdruck in der Ab­ gasrückführleitung regelt.

6. Regelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (25) stromab einer stromaufwärtigen Anschlußöffnung des Umgehungskanals (6) mit dem Ansaug­ kanal (3) verbunden ist.

7. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Regeleinrichtungen (32, 400, 600) das Leerlaufregelventil (7) in Übereinstimmung mit einem Druck im Ansaugkanal (3) sowie der Motordrehzahl während der Abgasrückführung regeln.