DE19540429B4

DE19540429B4 - Abgasrückführ-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19540429B4
Application number: DE19540429A
Authority: DE
Inventors: Daiji Kariya Isobe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: GB9522168D0; US5632144A; JP3460338B2; GB2294557B; DE19540429A1; GB2294557A; JPH08121259A

Abstract

Abgasrückführ-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine
mit einem in einem Abgassystem (4) der Brennkraftmaschine (1) zur Abgasreinigung angeordneten Katalysator (5),
mit einem Abgasrückführventil (10) , welches einen Teil der Abgase in ein Ansaugsystem (3) zurückführt,
mit einer Katalysator-Erfassungseinrichtung (30, 100, 26), die erfasst, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht,
mit einer Leerlaufdrehzahl-Erfassungseinrichtung (24, 30), die einen Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine erfasst, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (30, 300) zum Berechnen einer Solldrehzahl (TNE) während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine,
eine Leerlaufdrehzahl-Steuereinrichtung (8, 30, 300, 600), die während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine eine Ansaugluftmenge steuert, um die Solldrehzahl zu erreichen, und
eine Abgasrückführventil-Steuereinrichtung (30, 300, 400, 500) zum Steuern des Öffnungsgrads des Abgasrückführventils (10) in Übereinstimmung mit einer Abgas-Sollrückführmenge (SEGR), die auf der Grundlage der Leerlauf-Solldrehzahl berechnet wird, während der Katalysator (5) durch die Katalysator-Erfassungseinrichtung (30, 100, 26) als inaktiv erfasst wird und während die Brennkraftmaschine (1) durch...

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführ-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der gattungsbildenden Druckschrift DE 44 02 850 A1 ist ein System zur Überwachung und Steuerung von Verbrennungsmotoren und deren Abgasemissionen unter Verwendung von Gassensoren bekannt, bei dem mehrere Sensoren die Motorbetriebsbedingungen, wie beispielsweise einen Leerlauf des Motors erfassen und einer Steuerungseinrichtung entsprechende Ausgangssignale zuführen. Ein Dreiwegekatalysator ist in der Abgasströmung des Motors angeordnet, und ein Gassensor erfasst die aus dem Dreiwegekatalysator ausströmenden Abgase und die enthaltene NOx-Konzentration. Die Sensorsignale werden gemäß vorbestimmter Algorithmen verarbeitet. Mittels der Steuerungseinrichtung wird ferner ein Abgasrückführungssystem eingestellt zum gezielten Rückführen von Verbrennungsgasen in den Brennraum der Brennkraftmaschine.
Es sind Abgasrückführ-Steuervorrichtungen bekannt, die einen Teil der Abgasemissionen aus der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine ausleiten und diesen auf eine geeignete Temperatur, ein geeignetes Zeitverhalten, eine geeignete Strömungsmenge etc. Steuern, um die Abgasemissionen in das Ansaugluftsystem zurückzuführen. Infolgedessen wird die Verbrennungstemperatur des Gemischs gesenkt, und schließlich werden NOx- Emissionen, welche eine als Nebenprodukt der Verbrennung erzeugte giftige Substanz (Stickoxide NO und NO₂) bilden, unterdrückt. Eine solche Abgasrückführsteuerung wurde im Stand der Technik während des sogenannten Leerlaufs, d. h. wenn die Drosselklappe geschlossen ist bzw. das Gaspedal sich in seiner Ruhestellung befindet, unterbunden, um eine Verschlechterung der Fahreigenschaften und einen Stillstand der Brennkraftmaschine zu vermeiden.
In früheren Jahren jedoch wurde die Abgasrückführsteuerung in Verbindung mit einer Verschärfung der Abgasemissionsgesetze als Teil von Studien zur weiteren Verringerung von NOx-Abgasemissionen durchgeführt.
Aus dem Stand der Technik sind Abgasrückführsteuerungen für einen betrieb während des Leerlaufs einer Brennkraftmaschine bekannt, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-169853 und in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 63-97862 beschrieben sind.
Beispielsweise betrifft die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-169853 beschriebene Einrichtung eine Dieselmaschinensteuerung, welche die Abgasrückführmenge zu dem Zeitpunkt, zu dem sich ein Fahrzustand eines Kraftfahrzeugs von einem Zustand normaler Fahrt zu einem Brennkraftmaschinen-Verzögerungs- oder Leerlaufzustand ändert, speichert und die Steuerung der Abgasrückführmenge für eine vorbestimmte Zeitdauer in Abhängigkeit von der Abgasrückführmenge zu dieser Zeit fortsetzt.
Die ferner in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 63-97862 beschriebene Vorrichtung bezieht sich ebenfalls auf eine Dieselbrennkraftmaschinen-Steuerung, welche die Abgasrückführmenge in Abhängigkeit eines Änderungsgrads der Korrekturgeschwindigkeit steuert, wenn sich die Korrekturgeschwindigkeit zum Steuern der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf einen vorbestimmten Wert während des Leerlaufzustands oder bei niedriger Drehzahl ändert.
Infolgedessen wird durch Anwendung der Abgasrückführsteuerung selbst dann eine geeignete Reduktion des NOx- Gehalts in Abgasemissionen erzielt, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf arbeitet.
Die Brennkraftmaschinen, für welche die bekannten Abgasrückführ-Steuervorrichtungen entwickelt wurden, sind Dieselbrennkraftmaschinen, und obwohl die Abgasemissionssteuerung durch den Einsatz bekannter Abgasrückführsteuervorrichtung verbessert werden kann, wurde das Reinigungsverhältnis bzw. der Reinigungsgrad von katalytischen Umwandlern oder Katalysatoren für Dieselbrennkraftmaschinen noch nicht berücksichtigt.
Daher können nicht immer optimale Emissionswerte erzielt werden, selbst wenn die bekannten Abgasrückführ-Steuervorrichtungen in Dieselbrennkraftmaschinen eingesetzt werden. Insbesondere können HC-Emissionen ungünstigerweise erhöht werden, selbst wenn die Vorrichtungen wie beispielsweise die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-169853 beschriebene Vorrichtung, welche die Abgasrückführsteuerung für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt, nachdem die Brennkraftmaschine in den Leerlaufzustand überging, an Dieselbrennkraftmaschinen angepasst werden. Ferner könnte während der Warmlaufphase der Dieselbrennkraftmaschine eine zu starke Rückführung von Abgasemissionen auftreten, welche dann zu einer Verschlechterung der Fahr- und/oder Betriebseigenschaften und zu einem Stillstand der Brennkraftmaschine führen könnte.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Abgasrückführ-Steuervorrichtung der eingangs genannten Art für eine Brennkraftmaschine derart auszugestalten, daß vor der Aktivierung des Katalysators in Niedrigtemperatur-Leerlaufbereichen eine wirksame Verringerung von NOx erzielt und eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften und ein unerwünschter Stillstand der Brennkraftmaschine vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Gemäß der Erfindung umfasst die Abgasrückführ-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine einen in einem Abgassystem der Brennkraftmaschine zur Abgasreinigung angeordneten Katalysator, ein Abgasrückführventil, welches eine Teil der Abgase in ein Ansaugsystem zurückführt, eine Katalysator-Erfassungseinrichtung, die erfasst, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht, eine Leerlaufdrehzahl-Erfassungseinrichtung, die einen Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine erfasst, eine Einrichtung zum Berechnen einer Solldrehzahl während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine, eine Leerlaufdrehzahl- Steuereinrichtung, die während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine eine Ansaugluftmenge steuert, um die Solldrehzahl zu erreichen und eine Abgasrückführventil-Steuereinrichtung zum Steuern des Öffnungsgrads des Abgasrückführventils in Übereinstimmung mit einer Abgas-Sollrückführmenge, die auf der Grundlage der Leerlauf- Solldrehzahl berechnet wird, während der Katalysator durch die Katalysator-Erfassungseinrichtung als inaktiv erfasst wird und während die Brennkraftmaschine durch die Leerlaufdrehzahl-Erfassungseinrichtung als im Leerlauf arbeitend erfasst wird.
Die Erfindung beruht somit darauf, dass zur Aufrechterhaltung eines sanften Laufs einer Brennkraftmaschine und zum schnellstmöglichen Warmlaufen der Brennkraftmaschine in Leerlaufbereichen bei niedriger Temperatur zwischen dem Kaltstart der Brennkraftmaschine und dem Erreichen der Betriebstemperatur die Brennkraftmaschine mit einem hohen, als "schneller Leerlauf" bezeichneten Drehzahlniveau betrieben werden muss. Wenn jedoch die Leerlaufdrehzahl hoch ist, nehmen dementsprechend auch die Abgasemissionen zu, und dies wiederum führt zu einer Zunahme des durch die Brennkraftmaschine abgegebenen NOx-Volumens. Wenn andererseits eine Abgasrückführsteuerung unter den vorstehenden Bedingungen durchgeführt wird, wird die Verbrennungstemperatur fallen und das abgegebene NOx-Volumen abnehmen, wodurch die Drehzahl der Brennkraftmaschine abnimmt. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine sehr niedrig wird, kann dies zu einer Verschlechterung der Betriebseigenschaften und zu einem Stillstand der Brennkraftmaschine führen.
Erfindungsgemäß wird daher die Abgasrückführmenge auf der Grundlage der innerhalb eines Niedrigtemperaturbereichs vor der Aktivierung des Katalysators berechneten Leerlauf-Solldrehzahl gesteuert, so dass eine optimale Abgasrückführmenge erzielt und das durch die Brennkraftmaschine abgegebene NOx-Volumen auf ein optimales Niveau verringert werden können, ohne dass dies zu einer extrem niedrigen Drehzahl der Brennkraftmaschine führt. Somit kann die Leerlaufdrehzahl – wie beispielsweise die Korrektur der tatsächlichen Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine auf einen Optimalwert – durch Steuerung der Abgasrückführmenge gesteuert werden. Darüber hinaus kann die Steuerung die Verschlechterung der Betriebseigenschaften und einen Stillstand der Brennkraftmaschine verhindern und gleichfalls eine effiziente Verringerung von NOx verwirklichen, bevor der Katalysator den Betrieb aufnimmt.
Die Erfindung bezieht sich ferner darauf, dass der Katalysator in dem Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich aktiviert wird, d. h. sich in einem Zustand befindet, in welchem er kein ausreichendes Reinigungsverhältnis bereitstellen kann. Wenn jedoch wie obenstehend der "schnelle Leerlauf" verwendet wird, nimmt das Reinigungsverhältnis des Katalysators mit steigender Betriebstemperatur der Brennkraftma schine allmählich zu.
Falls die Abgasrückführventil-Steuereinrichtung bevorzugt derart aufgebaut ist, daß sie die Rückführ-Sollmenge für Abgasemissionen, welche in Übereinstimmung mit der Leerlauf-Solldrehzahl zu- und abnimmt, unter Berücksichtigung des Reinigungsverhältnisses berechnet, so kann die Abgasrückführ-Steuervorrichtung für Dieselbrennkraftmaschinen in der gewünschten Weise auch Emissionen entsprechend der Änderung des Reinigungsverhältnisses des Katalysators in dem Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich verbessern.
Darüber hinaus bevorzugt wird dann, wenn die Abgasrückführventil-Steuereinrichtung (a) die Grundrückführmengen-Berechnungseinrichtung, die einen Grundwert für die Abgasemissions-Rückführmenge unter Berücksichtigung des Reinigungsverhältnisses des Katalysators für Abgasemissionen, welche in Übereinstimmung mit der Leerlauf-Solldrehzahl zu- und abnehmen, berechnet, (b) die Korrekturwert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Korrekturwerts zum Verbessern und Konsolidieren der Brennkraftmaschinen-Drehzahlsteuerung durch die Leerlaufdrehzahl-Steuereinrichtung auf der Grundlage des Differentials zwischen der Leerlauf-Solldrehzahl und der tatsächlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine, und (c) die Rückführ-Sollmengenberechnungseinrichtung, die die Rückführ-Sollmenge für Abgasemissionen anhand des Korrekturwerts für die Grundrückführmenge umfaßt, die Rückführ-Sollmenge in Fällen, in welchen die Drehzahl der Brennkraftmaschine die sich aus der Abgasemissionssteuerung durch die Rück führ-Sollmenge ergebende Leerlauf-Solldrehzahl nicht erreichen kann oder selbst dann, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine den Drehzahl-Sollwert zwar erreichen kann, dieser jedoch niedrig ist, geändert, d.h. die Abgasrückführventil-Steuereinrichtung kann die Drehzahl der Brennkraftmaschine schnell auf die Leerlauf-Solldrehzahl einstellen.
Weiter bevorzugt wird dann, wenn die Abgasrückführ-Steuervorrichtung eine Einrichtung umfaßt, die das Abgasrückführventil schließt, während die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine unterbrochen ist, und die Rückführung der Abgase unterbindet, eine Zunahme von HC (und dessen begleitende ungleichmäßige Verbrennung) verhindert, und auch das konstante, optimale Emissionsniveau wird aufrechterhalten.
Ferner bevorzugt kann die Katalysator-Erfassungseinrichtung eine Einrichtung umfassen, welche auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur zu Beginn des Betriebs der Brennkraftmaschine und der seither verstrichenen Zeit erfaßt, ob der Katalysator aktiv oder inaktiv ist, oder die Einrichtung kann eine Einrichtung umfassen, welche mit einem Katalysator-Temperatursensor versehen ist zum Erfassen der Temperatur des Katalysators und zum Erfassen auf der Grundlage der durch den Katalysator-Temperatursensor erfaßten Temperatur, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht. Beide der vorstehenden Ausführungsformen können präzise erfassen, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockdarstellung, welches eine Abgasrückführ-Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ein Blockschaltbild, welches vereinfacht die Bestandteile der elektronischen Steuereinrichtung gemäß 1 zeigt;
3 ein Ablaufdiagramm, welches eine Abgasrückführsteuerung-Basisroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ein Ablaufdiagramm, welches eine Routine zum Erfassen, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht, zeigt;
5 eine graphische Darstellung, welche den Zusammenhang zwischen Kühlwassertemperaturen und der Aktivierungszeit des Katalysators illustrieren;
6 ein Ablaufdiagramm, welches eine Abgasrückführsteuerbereich-Erfassungsroutine zeigt;
7 ein Ablaufdiagramm, welches eine Leerlaufdrehzahl-Steuergrößen-Berechnungsroutine zeigt;
8 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen Kühlwassertemperaturen und der Leerlauf-Solldrehzahl zeigt;
9 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen Kühlwassertemperaturen und einem Leerlauf-Solldrehzahl-Steuerventil-Öffnungsgrad in einer offenen Regelschleife zeigt;
10 ein Ablaufdiagramm, welches eine Abgasrückführventil-Steuergrößenberechnungsroutine zeigt;
11 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen einer Leerlauf-Solldrehzahl und einer Abgasrückführventil-Grundöffnung zeigt;
12 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen einer Leerlaufdrehzahlabweichung und einem Abgasrückführ-Korrekturwert zur Drehzahlkorrektur zeigt;
13 ein Ablaufdiagramm, welches eine Abgasrückführventil-Betriebsroutine zeigt;
14 ein Diagramm, welches einen Abgasrückführventil-Öffnungssensorwert (Spannungswert)-Umwandlungstabelle zeigt;
15 ein Ablaufdiagramm , welches eine Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Betriebsroutine zeigt;
16(A) bis (i) Zeitverlaufsdiagramme, welche eine Abgasrückführventil-Steuerbetriebsart gemäß dem Ausfüh rungsbeispiel zeigt;
17 ein Ablaufdiagramm, welches ein anderes Ausführungsbeispiel einer Abgasrückführventil-Steuerverhältnis-Berechnungsroutine zeigt; und
18 ein Diagramm, welches zur Berechnung des Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrads nach dem Warmlaufen der Brennkraftmaschine zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES GEGENWÄRTIG BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Abgasrückführ-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Die Abgasrückführ-Steuervorrichtung ist zur Verwendung in Dieselbrennkraftmaschinen bestimmt, um dort, bevor der Katalysator aktiv wird, wirksam NOx-Emissionen im Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich zu reduzieren, während eine Verschlechterung der Betriebs- oder Fahreigenschaften sowie ein Absterben der Brennkraftmaschine vermieden wird.
Nachstehend wird zunächst der Aufbau der Abgasrückführ-Steuervorrichtung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Gemäß 1 sind in einer Brennkraftmaschineneinheit 1 einer Dieselbrennkraftmaschine ein Lufteinlaßkanal 3 und ein Abgas- oder Auslaßkanal 4, die mit einer Verbren nungskammer 2 verbunden sind, vorgesehen.
Der Abgaskanal 4 weist einen Katalysator 5 auf, welcher aufgrund der Verbrennung eines Gasgemischs in der Verbrennungskammer 2 in dem Abgas enthaltene giftige Substanzen (CO, HC, NOx) entfernt. In dem Lufteinlaßkanal 3 öffnet und schließt eine Drosselklappe 6 in Verbindung mit der Betätigung eines (in der Figur nicht gezeigten) Gaspedals.
Darüber hinaus weist der Lufteinlaßkanal 3 einen Nebenschluß- bzw. Hilfsluftkanal 7 auf, der die Drosselklappe 6 umgeht, um deren stromaufwärtige und stromabwärtige Seiten zu verbinden. Der Nebenschlußkanal 7 weist ein Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 auf, welches durch einen Schrittmotor betätigt wird. Der Öffnungsgrad des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 wird so eingestellt, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand auf ein gewünschtes Leerlauf-Solldrehzahlniveau gesteuert wird.
Ferner weist der Abgaskanal 4 einen Abgasrückführkanal 9 auf, welcher einen Teil der Abgasemissionen auf die stromabwärtige Seite der Drosselklappe 6 in dem Lufteinlaßkanal 3 zurückführt. Der Abgasrückführkanal 9 weist auch ein Abgasrückführventil 10 auf, welches als ein durch den Schrittmotor betätigtes Ventil zur Rückführung von Abgas arbeitet. Die Abgasrückführsteuerung stellt den Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 10 so ein, daß die Abgasrückführmenge (Verhältnis) auf einen gewünschten Wert gesteuert wird.
Zum Bereitstellen einer Gruppe von Sensoren zum Erfassen des Betriebszustands der Brennkraftmaschine ist eine Kurbelwelle 1a mit einem Drehwinkelsensor 21 verbunden, der mit den Umdrehungen bzw. der Drehzahl der Brennkraftmaschine synchronisierte Signale abgibt, und ein Zylinderblock 1b weist einen Kühlmitteltemperatursensor 22 auf, der die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine erfaßt.
Als weitere Sensoren umfaßt der Lufteinlaßkanal 3 einen Ansaugluftdrucksensor 23 auf, der den Ansaugluftdruck in der Brennkraftmaschine erfaßt, während an der Drosselklappe 6 ein Drosselklappen-Öffnungssensor vorgesehen ist, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe erfaßt.
Darüber hinaus weist das Abgasrückführventil 10 einen Abgasrückführventil-Öffnungssensor 25 auf, der den Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 10 erfaßt. Erfassungssignale aus diesen Sensoren werden einer elektronischen Steuereinrichtung 30 zugeführt.
Die elektronische Steuereinrichtung 30 weist beispielsweise einen Mikroprozessor auf und führt eine zentralisierte Steuerung für das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 und das Abgasrückführventil auf der Grundlage der durch jeden Sensor zugeführten Erfassungssignals durch.
2 zeigt die Anordnung der elektrischen Verdrahtung der elektronischen Steuereinrichtung 30.
Wie in 2 gezeigt, umfaßt die elektronische Steuereinrichtung 30 einen Eingangsschaltkreis 31, einen Analog-Digital-Umsetzer 32, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 33, einen Festspeicher (ROM) 34, einen Speicher 35 mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einen Ausgangsschaltkreis 36.
Die CPU 33 erfaßt eine Drehzahl (1/min) NE der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Erfassungssignals aus dem Drehwinkelsensor 21, welches über den Eingangsschaltkreis 31 zugeführt wird (in den 1 und 2 ist das Erfassungssignal aus dem Drehwinkelsensor 21 mit NE abgekürzt).
Die Kühlmitteltemperatur THW, der Ansaugdruck PM, der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA und der Abgasrückführventil-Öffnungsgrad VEGRV werden auf der Grundlage der einzelnen Erfassungssignale aus dem Kühlmitteltemperatursensor 22, dem Ansaugluftdrucksensor 23, dem Drosselklappen-Öffnungssensor 24 und dem Abgasrückführventil-Öffnungssensor 25 erfaßt (in den 1 und 2 sind die Erfassungssignale der vorstehenden einzelnen Sensoren mit THW, PM, TA und VEGRV abgekürzt).
Die CPU 33 berechnet einen Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR auf der Grundlage der durch die einzelnen Sensoren bereitgestellten Signale und steuert den Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 1O über den Ausgangsschaltkreis 36.
Auf dieselbe, wie vorstehend beschriebene Art und Weise berechnet die CPU 33 eine Leerlauf-Solldrehzahl TNE auf der Grundlage einer Sensorinformation und erzeugt gleichzeitig den Öffnungssteuerbefehl SISC für das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8, um näherungsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine einzustellen. Daraufhin steuert die CPU 33 den Öffnungsgrad des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 über den Ausgangsschaltkreis auf der Grundlage des Öffnungssteuerbefehls SISC.
In der elektronischen Steuervorrichtung 30 ist das ROM 34 ein Speicher, in welchem noch zu beschreibende Steuerprogramme, Datentabellen, etc. dauerhaft abgelegt sind, während das RAM 35 ein Speicher ist, der vorübergehend unterschiedliche Daten, Flags bzw. Kennzeichen, etc. speichert.
Die 3 bis 15 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Ablaufs der Abgasrückführsteuerung für die Vorrichtung, welcher von der elektronischen Steuereinrichtung 30 durchgeführt wird. Eine weitergehende Erklärung der in der Steuereinrichtung angewandten Abgasrückführsteuerung erfolgt nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 15.
3 zeigt eine durch die vorstehend genannte CPU 33 für die elektronische Steuereinrichtung 30 ausgeführte Basisroutine.
Die Basisroutine wird bei Ausführen eines Einschaltvor gangs aktiviert. Ist die Basisroutine aktiviert, so initialisiert die CPU 33 zunächst die Speicher und führt sodann in jeweiligen entsprechenden Verarbeitungszyklen die Unterroutinen gemäß Schritten 100 bis 600 aus.
Im einzelnen erfaßt die CPU 33 anhand einer Katalysatorbetriebszustand-Erfassungsroutine in einem Schritt 100, ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht und erfaßt sodann anhand einer Steuerbereicherfassungs-Unterroutine in einem Schritt 200, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine in dem zulässigen Leerlaufdrehzahl-Steuerbereich liegt oder nicht, und auch, ob dieser in dem zulässigen Abgasrückführ-Steuerbereich liegt oder nicht.
Die CPU 33 berechnet mittels einer Leerlaufdrehzahl-Steuergrößen-Berechnungsroutine in einem Schritt 300 eine Steuergröße (den Rückkopplungs-Steuerwert SISC oder einen Steuerwert für eine offene Regelschleife SOP) für das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8, um die Leerlaufdrehzahl in die gewünschte Brennkraftmaschinendrehzahl zu steuern, und berechnet mittels einer Ventilsteuerverhältnis-Berechnungsroutine in einem Schritt 400 eine Steuergröße (Öffungsgrad-Steuerwert SEGR) zum Erzielen des optimalen Abgasrückführ-Verhältnisses.
Die CPU 33 steuert das Abgasrückführ-Steuerventil 10 unter Verwendung einer Abgasrückführventil-Betätigungsroutine gemäß einem Schritt 500 in den Sollöffnungsgrad SEGR und stellt das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 in Übereinstimmung mit einer durch einer Leerlaufdrehzahlsteuerven til-Betätigungsroutine festgelegten Steuergröße auf den vorbestimmten Öffnungsgrad ein.
In der Basisroutine werden die Routinen in den Schritten 100 bis 400 in einem Zyklus von 30 ms und die Routinen in den Schritten 500 und 600 in einem Zyklus von 4 ms ausgeführt.
Nachstehend werden Einzelheiten der für die jeweiligen Routinen verwendeten Verarbeitung unter Bezugnahme auf 4 und nachfolgende Figuren beschrieben. Zunächst wird die Katalysatorbetriebszustand-Erfassungsroutine 100 unter Bezugnahme auf 4 näher beschrieben.
In der Katalysatorbetriebszustand-Erfassungsroutine 100 ermittelt die CPU 33 auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur THW bei Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine und der seit dem Betriebsbeginn verstrichenen Zeit CAST, ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht.
D.h., in der Katalysatorbetriebszustand-Erfassungsroutine 100 liest die CPU 33 in einem Schritt 102 die Kühlmitteltemperatur THW, wenn die verstrichene Zeit CAST in einem Schritt 101 aus "0" gesetzt ist, und berechnet dann die näherungsweise Katalysator-Aktivierungszeit KACT in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur THW unter Bezugnahme auf eine Kühlmitteltemperaturdatenkarte (Tabelle).
Sodann erfaßt die CPU 33 in einem Schritt 104, ob ein Zählwert für die verstrichene Zeit CAST die näherungsweise Katalysator-Aktivierungszeit KACT erreicht oder nicht.
Falls die verstrichene Zeit CAST den Wert KACT erreicht hat (CAST ≥ KACT), setzt die CPU 33 in einem Schritt 105 das Katalysatoraktivierungs-Erfassungsflag XACTCAT (XACTCAT = 1).
Wenn andererseits als Ergebnis der vorstehenden Erfassungseinrichtung die verstrichene Zeit CAST die näherungsweise Katalysator-Aktivierungszeit KACT nicht erreicht hat, so erhöht die CPU 33 in einem Schritt 106 den Zählwert und beläßt in einem Schritt 107 das Katalysatoraktivierungs-Erfassungsflag XACTCAT auf "0" (XACTCAT = 0).
Wie vorstehend erwähnt wird die in Zusammenhang mit den Schritten 102 und 103 beschriebene bewertete Katalysator-Aktivierungszeit KACT nur dann auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur THW berechnet, wenn die Routine ausgeführt wird, nachdem die Brennkraftmaschine gestartet wurde. Wenn der Zählwert für die verstrichene Zeit CAST die bewertete Aktivierungszeit KAC erreicht, wird das Katalysatoraktivierungs-Erfassungsflag XACTCAT gesetzt.
Nachstehend wird die Steuerbereich-Erfassungsroutine 200 unter Bezugnahme auf 6 näher beschrieben.
Die Steuerbereich-Erfassungsroutine 200 erfaßt auf der Grundlage des Zustands des Katalysatoraktivierungs-Erfassungsflags XACTCAT, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine in dem zulässigen Leerlaufdrehzahl-Steuerbereich liegt oder nicht.
Im einzelnen erfaßt die CPU 33 mittels der Steuerbereich-Erfassungsroutine 200 in einem Schritt 201 auf der Grundlage des Setzzustands des Flags XACTCAT; ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht. Unter der Bedingung, daß der Katalysator 5 nicht aktiv ist (d.h. XACTCAT = 0), schreitet die CPU zu einem Schritt 202 fort.
Nachdem die CPU 33 erfaßt hat, daß der Katalysator 5 nicht aktiv ist, überprüft die CPU 33 in Schritt 202, ob der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA kleiner ist als der Leerlauferfassungs-Öffnungsgrad TAIDL. Falls TA kleiner ist als TAIDL (TA ≤ TAIDL), so ermittelt die CPU 33, daß die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand oder dergleichen arbeitet. Falls die CPU 33 ermittelt, daß die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand arbeitet, setzt die CPU 33 in einem Schritt 203 ein Leerlauf-Erfassungsflag XIDL (XIDL = 1).
Nachdem die CPU 33 das Leerlauf-Erfassungsflag XIDL gesetzt hat, erfaßt die CPU 33 daraufhin in einem Schritt 204, ob die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine unterbrochen ist oder nicht, d.h. den Zustand unmittelbar nachdem sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine verlangsamt. Die Erfassung erfolgt auf der Grundlage des Zustands eines Kraftstoff-Unterbrechungsflags XFC, welches durch einen bekannten, von der elektronischen Steuereinrichtung umfaßten Kraftstoffeinspritz-Steuerabschnitt gesetzt wird.
Wenn die CPU 33 in Schritt 204 erfaßt, daß die Kraft stoffzufuhr nicht unterbrochen ist (XFC = 0), so erfaßt sie in einem nächsten Schritt 205 auf der Grundlage des Zählwerts für die verstrichene Zeit CAST, ob eine vorbestimmte Zeit KEGRCUT seit dem Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine verstrichen ist oder nicht. Es wird angemerkt, daß die Zeit KEGRCUT – auf beispielsweise 20 Sekunden – festgelegt wird, um die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine durch Unterbinden der Abgasrückführung unmittelbar nach dem Starten der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Wenn alle der vorstehend genannten Bedingungen erfüllt sind, setzt die CPU 33 in einem Schritt 206 ein Abgasrückführ-Zulässigkeitsflag XIDLEGR (XIDLEGR = 1) während des Leerlaufzustands, bzw. welches im Leerlauf zustand die Abgasrückführung erlaubt. Falls in Schritt 202 die Leerlaufbedingung nicht erfüllt ist, wird das Leerlauf-Erfassungsflag XIDL in einem Schritt 207 auf "0" belassen, und wenn nur eine der vorstehenden Bedingungen nicht erfüllt ist, unterbindet die CPU 33 in einem Schritt 208 gleichzeitig die Durchführung der Abgasrückführung (XIDLEGER = 0).
Nachstehend wird die Leerlaufdrehzahl-Steuergrößen-Berechnungsroutine 300 unter Bezugnahme auf 7 näher beschrieben.
In der Leerlaufdrehzahl-Steuergrößen-Berechnungsroutine 300 berechnet die CPU 33 die Steuergröße für das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 zum Steuern der Leerlaufdreh zahl auf das Leerlauf-Solldrehzahlniveau auf der Grundlage des Leerlauf-Erfassungsflags XIDL.
Im einzelnen liest die CPU 33 in der Leerlaufdrehzahl-SteuergröBen-Berechnungsroutine 300 in einem Schritt 301 zunächst die Kühlmitteltemperatur THW und erfaßt sodann in einem Schritt 302 auf der Grundlage des Leerlauf-Erfassungsflags XIDL, ob die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand arbeitet oder nicht.
Wenn ermittelt wird, daß die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand arbeitet (XIDL = 1), so berechnet die CPU 33 in einem Schritt 303 die Leerlauf-Solldrehzahl TNE, welche in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur auf der Kühlmitteltemperatur-Tabelle gemäß 8 ermittelt wird. Die Leerlauf-Solldrehzahl TNE wird auf einen vergleichsweise hohen Wert eingestellt, um dem "schnellen Leerlauf" zu entsprechen.
In nachfolgenden Schritten 304 und 305 vergleicht die CPU 33 die gegenwärtige Drehzahl der Brennkraftmaschine mit der Leerlauf-Solldrehzahl TNE ± α ("± α" stellt den zuvor experimentell ermittelten Totbandwert zur Stabilisierung der Drehzahl dar) und ermittelt den Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC. Im einzelnen:

* falls die gegenwärtige Drehzahl NE der Brennkraftmaschine innerhalb der Leerlauf-Solldrehzahl TNE ± α ist, beläßt die CPU in einem Schritt 306 den gegenwärtigen Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC auf seinem bisherigen Wert;
* falls die gegenwärtige Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner ist als die Leerlauf-Solldrehzahl TNE – α, erhöht die CPU 33 in einem Schritt 307 den Leeriaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC um eins (SISC + 1); und
* falls die gegenwärtige Drehzahl der Brennkraftmaschine größer ist als die Leerlauf-Solldrehzahl TNE + α, verringert die CPU 33 in einem Schritt 308 den Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC um eins (SISC – 1).

Infolgedessen wird der gegenwärtige Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC eingestellt.
Falls die CPU 33 in dem vorangehenden Schritt 302 erfaßt, daß die Brennkraftmaschine nicht im Leerlaufzustand arbeitet (XIDL = 0), so berechnet sie in einem Schritt 309 einen Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgradwert für eine offene Regelschleife SOP, der in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur THW auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur-Tabelle gemäß 9 ermittelt wird. In diesem Fall wird der Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC in einem Schritt 310 durch den Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad für eine offene Regelschleife SOP ersetzt.
Nachdem die CPU 33 den vorstehenden Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC ermittelt hat, begrenzt die CPU 33 in einem letzten Schritt 311 den Leerlaufdreh zahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC innerhalb oberer und unterer Grenz- bzw. Führungswerte, um Ventileigenschaften des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 zu kompensieren und zu einen Überlauf der elektronischen Steuereinrichtung 30 zu verhindern.
Nachstehend wird die Abgasrückführventil-Steuergrößen-Berechnungsroutine 400 unter Bezugnahme auf 10 näher beschrieben.
In der Abgasrückführventil-Steuergrößen-Berechnungsroutine 400 berechnet die CPU 33 die gegenwärtige Steuergröße für das Abgasrückführventil 10 auf der Grundlage des Abgasrückführ-Zulässigkeitsflags XIDLEGR während Leerlaufs und der vorangehend berechneten Leerlauf-Solldrehzahl TNE.
Im einzelnen ermittelt die CPU 33 in der Abgasrückführventil-Steuergrößen-Berechnungsroutine 400 in einem Schritt 401 auf der Grundlage des Zustands des Abgasrückführ-Zulässigkeitsflags XIDLEGR zunächst, ob die Durchführung der Abgasrückführung zulässig ist oder nicht.
Falls als Ergebnis der vorstehenden Ermittlung die Abgasrückführung zulässig ist (XIDLEGER = 1), liest die CPU 33 in einem Schritt 402 die vorangehend berechnete Leerlauf-Solldrehzahl TNE und berechnet in einem nächsten Schritt 403 einen Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrad SEGRB auf der Grundlage des Diagramms gemäß 11.
Wenn der Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrad SEGRB auf dem Leerlaufzustand beruht, ändert sich ein Lastterm nicht. D.h., der Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrad SEGRB wird nur durch das Leerlauf-Solldrehzahl TNE-Diagramm gemäß 11 bestimmt. Das Diagramm ist so ausgelegt, daß ein Abgasrückführventil-Öffnungsgrad einem vorangehend unter Berücksichtigung von Änderungen im Reinigungsverhältnis des Katalysators 5 bezogen auf Abgasemissionen, die in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Leerlauf-Solldrehzahl TNE zunehmen oder abnehmen, experimentell ermittelten optimalen Abgasrückführverhältnis entspricht.
Nachdem die CPU 33 den Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrad SEGRB wie vorstehend berechnet hat, ermittelt die CPU 33 in einem Schritt 404 eine Differenz ΔNE zwischen der Leerlauf-Solldrehzahl TNE und der tatsächlichen Drehzahl NE der Brennkraftmaschine. Sodann berechnet die CPU 33 in einem Schritt 405 einen Abgasrückführventil-Korrekturwert FDNE zur Drehzahlkorrektur, welcher in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Drehzahldifferenz ΔNE auf der Grundlage einer Korrekturtabelle gemäß 12 ermittelt wird.
Der Korrekturwert FDNE ist ein Korrekturwert für das Abgasrückführverhältnis, um ein schnelles Überführen nach Null (Einnullen) zu erzielen, falls die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine nicht aufgrund der Steuerung durch das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 allein auf die Leerlauf-Solldrehzahl TNE einnullen kann oder falls ein Einnullvorgang eine zu lange Zeit erfordert.
Nachdem die CPU 33 den Abgasrückführventil-Korrekturwert FDNE zur Drehzahlkorrektur ermittelt hat, führt die CPU 33 in einem Schritt 406 eine Multiplikation
SEGR ← SEGRB × FDNE
auf der Grundlage des vorangehend berechneten Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrads SEGRB und dem Korrekturwert FDNE aus, um einen Abgasrückführventil-Endöffnungsgrad SEGR zu ermitteln.
Nachdem die CPU 33 den Abgasrückführventil-Endöffnungsgrad SEGR ermittelt hat, begrenzt die CPU 33 in einem Schritt 407 den Abgasrückführventil-Öffnungsgrad SEGR innerhalb der optimalen oberen und unteren Grenzwerte, um Ventileigenschaften des Abgasrückführventils 10 zu kompensieren und einen Überlauf der den Mikroprozessor aufweisenden elektronischen Steuervorrichtung 30 zu vermeiden.
Falls die CPU 33 in dem vorangehenden Schritt 401 ermittelt, daß die Abgasrückführung während des Leerlaufs nicht zulässig ist (XIDLEGR = 0), so ersetzt die CPU 33 in einem Schritt 408 den Abgasrückführventil-Endöffnungsgrad SEGR durch "0" (SEGR ← 0) und führt eine Verarbeitung durch, um das Abgasrückführventil 10 zu schließen.
Nachstehend wird die Abgasrückführventil-Betätigungsroutine 500 unter Bezugnahme auf 13 näher beschrieben.
In der Abgasrückführventil-Betätigungsroutine 500 wird das Abgasrückführventil 10 auf der Grundlage des wie vorstehend beschrieben festgelegten Abgasrückführventil-End(soll)öffnungsgrads SEGR tatsächlich betätigt oder angesteuert.
Im einzelnen liest die CPU 33 in der Abgasrückführventil-Betätigungsroutine 500 in einem Schritt 501 zunächst den Abgasrückführventil-Öffnungsgrad SEGR, und liest sodann in einem nächsten Schritt 502 ein Ausgangssignal VEGRV des mit dem Abgasrückführventilschaft gekoppelten Abgasrückführventil-Öffnungssensors 25. Es wird jedoch angemerkt, daß das Ausgangssignal VEGRV des Sensors 25 ein Spannungswert ist, welcher nicht direkt mit dem Wert für den Abgasrückführventil-Öffnungsgrad SEGR verglichen werden kann.
Aus dem vorstehenden Grund wandelt die CPU 33 das Ausgangssignal VEGRV (Spannungswert) des Abgasrückführventil-Öffnungssensors 25 auf der Grundlage eines Umwandlungsdiagramms gemäß 14 in einen tatsächlichen Ventilöffnungsgrad PEGRV des Abgasrückführventils 10 um.
Nachdem die CPU 33 den Wert PEGRV, der ein die tatsächliche Ventilöffnung des Abgasrückführventils 10 in derselben Einheit wie die des Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrads anzeigender Wert ist, ermittelt hat, vergleicht die CPU 33 in Schritten 504 und 505 den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR mit dem tatsächlichen Abgasrückführventil-Öffnungsgrad PEGRV, um das Abgasrückführventil 10 in einer zur Verkleinerung der Differenz führenden Richtung zu betätigen oder anzusteuern.
Im einzelnen wird das Abgasrückführventil 10 tatsächlich in der nachstehenden Art und Weise betätigt:

* falls der tatsächliche Abgasrückführventil-Öffnungsgrad PEGRV gleich dem Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR ist, behält die CPU 33 in einem Schritt 506 den Betriebszustand des Schrittmotors für das Abgasrückführventil 10 bei;
* falls der tatsächliche Abgasrückführventil-Öffnungsgrad PEGRV kleiner ist als der Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR, bewegt die CPU 33 in einem Schritt 507 den Schrittmotor für das Abgasrückführventil 10 um einen Schritt zu der Öffnungsseite hin; und
* falls der tatsächliche Abgasrückführventil-Öffnungsgrad PEGRV größer ist als der Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR, bewegt die CPU 33 in einem Schritt 508 den Schrittmotor für das Abgasrückführventil 10 um einen Schritt zu der Schließseite hin. Selbst dann, wenn ein Unterschied zwischen SEGR und PEGRV besteht, kann die Differenz durch Wiederholen der Routine 500 allmählich verringert werden.

Nachstehend wird die Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Betätigungsroutine 600 unter Bezugnahme auf 15 näher beschrieben.
Die Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Betätigungsroutine 600 betätigt das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 auf der Grundlage des Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrads SISC.
Im einzelnen liest die CPU 33 in der Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Betätigungsroutine 600 in einem Schritt 601 den Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrads SISC ein. Sodann vergleicht die CPU 33 in Schritten 602 und 603 einen Leerlaufdrehzahlsteuerventilmotor-Betätigungszähler SNOW (d.h. den tatsächlichen Ventilöffnungsgrad des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8) mit dem Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC und betätigt dann das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8, um die Differenz zu verkleinern.
Im einzelnen betätigt die CPU 33 das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 auf die nachstehende Art und Weise:

* falls der Zählwert SNOW gleich dem Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC ist, so stoppt die CPU 33 in einem Schritt 604 den Betrieb des Schrittmotors des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 und speichert außerdem in einem Schritt 605 den Zählwert SNOW;
* falls der Zählwert SNOW größer ist als der Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC, so betätigt die CPU 33 in einem Schritt 606 den Schrittmotor des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 um einen Schritt in die Schließrichtung und dekrementiert in einem Schritt 607 den Zählwert SHOW (SNOW ← SNOW – 1); und
* falls der Zählwert SNOW kleiner ist als der Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC, so betätigt die CPU 33 in einem Schritt 608 den Schrittmotor des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 um einen Schritt in Schließrichtung und inkrementiert in einem Schritt 609 den Zählwert SNOW (SNOW ← SNOW + 1).

In diesem Fall wird, falls eine Differenz zwischen dem Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC und dem tatsächlichen Ventilöffnungsgrad (Ventilmotor-Betätigungszählerwert) SNOW besteht, diese Differenz durch Wiederholen der Betätigungsroutine 600 allmählich verkleinert.
Insbesondere ermittelt bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel die CPU 33 den Abgasrückführventil-Korrekturwert FDNE zur Drehzahlkorrektur in der in 10 gezeigten Abgasrückführventil-Steuerverhältnis-Berechnungsroutine 400, um den Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrad SEGRB durch den ermittelten Korrekturwert FDNE zu korrigieren, so daß die Differenz sicher und schnell bzw. bei hohen Drehzahlen verringert wird.
16(A) bis 16(c) zeigen, wie die Abgasrückführsteuerung durch die Vorrichtung mittels der vorstehend beschriebenen Verarbeitung durch die elektronische Steuereinrichtung 30 (die CPU 33) durchgeführt wird. Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Abgasrückführsteue rung können NOx-Emissionen selbst in dem Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich, d.h. bevor der Katalysator 5 aktiviert wird, effizient bzw. wirksam reduziert werden.
16(a) zeigt einen Temperaturverlauf des Katalysators 5, 16(a) zeigt den Zustand des Katalysatoraktivierungs-Erfassungsflags XACTCAT, und 16(c) zeigt Übergänge von Fahrgeschwindigkeiten, wenn das betrachtete Automobil in Übereinstimmung mit den europäischen Fahrzyklen bzw. Testzyklen gefahren wird. 16(d) zeigt Zustände des Leerlauf-Erfassungsflags XID entsprechend den Übergängen der Fahrgeschwindigkeiten, und 16(e) zeigt Zustände des Kraftstoffabschaltflags XFCL entsprechend den Übergängen der Fahrgeschwindigkeiten. 16(f) zeigt Zustände des Abgasrückführ-Zulässigkeitsflags während Leerlaufs XIDLEGR, und 16(g) zeigt Übergänge des Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrads SEGR. 16(h) zeigt den Verlauf der Drehzahl NE der Brennkraftmaschine, und 16(i) zeigt den Verlauf des Katalysator-Reinigungsverhältnisses.
Wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine zu einem Zeitpunkt t1 gestartet wird, wird der Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine während der Zeitspanne zwischen dem Starten der Brennkraftmaschine zu dem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t3, in dem sich das Automobil in Bewegung setzt (vgl. 16(d)) erfaßt. Die Leerlauf-Abgasrückführung wird jedoch während der vorbestimmten Zeit KEGRCUT (z.B. 20 Sekunden) unterbunden. Die Leerlauf-Abgasrückführung wird nur während der Zeit durchgeführt, wäh rend der nach Verstreichen der Zeitdauer KEGRCUT der Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine nach dem Zeitpunkt t2 erfaßt wird (vgl. 16(f) und (g)). Es wird angemerkt, daß die Zeit KEGRCUT so festgelegt wird, daß die Startleistung bzw. die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine wie vorstehend beschrieben erhöht wird.
Nachdem sich das Automobil zu bewegen beginnt, wird die Erfassung des Leerlaufzustands beendet. Die Erfassung des Leerlaufs der Brennkraftmaschine beginnt erneut zu einem Zeitpunkt t4, zu dem das Automobil zu verzögern beginnt (vgl. 16(d)). Während das Automobil langsamer wird, wird die Kraftstoffzufuhr unterbrochen und darüber hinaus die Leerlauf-Abgasrückführung unterbunden. Infolgedessen wird die Leerlauf-Abgasrückführung zu einem Zeitpunkt t5, zu dem die Kraftstoffzufuhrunterbrechung beendet wird (vgl. 16(f) und 16(g)), erneut begonnen. Es wird angemerkt, daß das Unterbinden der Abgasrückführung während der Kraftstoffabschaltung eine Zunahme des HC, die von einer ungleichmäßigen Verbrennung begleitet wird, verhindert und darüber hinaus optimale Emissionswerte gewährleistet.
Die Leerlauf-Abgasrückführung wird bis zu einem Zeitpunkt t6 fortgesetzt, zu dem das Automobil von neuem zu beschleunigen beginnt. Während die Abgasrückführung durchgeführt wird (zwischen t2 und t3 und zwischen t5 und t6), wird die Abgasrückführmenge (der Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR) in Übereinstimmung mit der Drehzahl NE der Brennkraftmaschine, der Leerlauf-Solldrehzahl TNE oder dem Reinigungsverhältnis des Katalysators 5, welches wie in 16(i) gezeigt allmählich ansteigt, optimiert, um eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften sowie ein Absterben der Brennkraftmaschine zu vermeiden und NOx wirksam zu reduzieren.
Wie vorangehend beschrieben wird die Katalysator-Aktivierungszeit KACT anhand einer Tabelle in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur THW zur Zeit des Startens der Brennkraftmaschine ermittelt bzw. geschätzt. Die geschätzte Zeit KACT ist normalerweise ein Wert, der in Übereinstimmung mit dem Fahrzyklus des Automobils festgelegt wird. Wenn das Automobil beispielsweise gemäß dem europäischen Fahrzyklus gefahren wird, und wenn die Kühlmitteltemperatur THW zum Zeitpunkt des Startens der Brennkraftmaschine 25°C beträgt, wird die geschätzte Zeit KACT auf etwa 100 Sekunden festgelegt.
Wie vorstehend beschrieben wird bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel die Abgasrückführmenge oder der Grad der Abgasrückführung immer auf einen Wert gesteuert, der der Leerlauf-Solldrehzahl entspricht, so daß der NOx-Ausstoß wirksam reduziert wird und gleichzeitig eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften sowie ein Absterben der Brennkraftmaschine selbst in dem Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich vor der Aktivierung des Katalysators 5 vermieden werden.
In Übereinstimmung mit der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel wird auf der Grundlage der Kühlmitteltempe ratur THW nach dem Starten der Brennkraftmaschine und der seit diesem Zeitpunkt verstrichenen Zeit CAST (CAST ≥ KAST) erfaßt, ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht. Alternativ kann durch Anordnen eines in 1 mittels durchbrochener Linie angedeuteten Katalysator-Temperatursensors 26 in dem Katalysator 5 auf der Grundlage der durch den Sensor 26 erfaßten Temperatur direkt erfaßt werden, ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht. Wenn die Vorrichtung auf diese Art und Weise angeordnet ist, kann der Katalysatorzustand genauer erfaßt werden.
In Übereinstimmung mit der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ist, wie dies der Steuerungs-Erfassungsroutine 200 gemäß 6 entnehmbar ist, die Abgasrückführ-Steuerung nur während des schnellen Leerlaufs zugelassen. Nach der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine jedoch kann selbstverständlich zu der normalen Abgasrückführsteuerung übergegangen werden, so daß die Abgasrückführung in allen (Betriebs)Bereichen durchgeführt werden kann.
Die Abgasrückführventil-Steuerverhältnis-Berechnungsroutine an diesem Punkt ist in 17 als Routine 400' dargestellt.
Wie in 17 gezeigt, ist die Abgasrückführventil-Steuerverhältnis-Berechnungsroutine 400' eine Kombination der in 10 gezeigten Abgasrückführventil-Steuerverhältnis-Berechnungsroutine 400 und einer zusätzlichen Verarbeitung in einem Schritt 410 und folgenden. In diesem Fall legt die CPU 33, nachdem sie erfaßt, daß die Leerlauf-Abgasrückführung in Schritt 401 nicht zulässig ist, den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR während der normalen Abgasrückführsteuerung durch die nachstehenden Verarbeitungsabläufe fest.
Im einzelnen erfaßt in der Abgasrückführventil-Steuerverhältnis-Berechnungsroutine 400' die CPU 33, wenn sie in Schritt 401 erfaßt, daß die Leerlauf-Abgasrückführung nicht zulässig ist, in einem Schritt 410, ob die Kühlmitteltemperatur THW höher ist als eine vorbestimmte Abgasrückführ-Starttemperatur THEGR (z.B. 60°C). Falls die Kühlmitteltemperatur THW höher ist als die Abgasrückführ-Starttemperatur THEGR, liest die CPU 33 in Schritten 411 und 412 die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine und den Ansaugdruck PM ein. Falls die CPU 33 in einem Schritt 413 erfaßt, daß die Brennkraftmaschine nicht in dem Leerlaufzustand arbeitet (XIDL = 0), berechnet die CPU 33 in einem Schritt 414 den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR2 für die normale Abgasrückführsteuerung auf der Grundlage der in 18 gezeigten Datentabelle. Der Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR2 ist in der Datentabelle als ein dem optimalen Abgasrückführverhältnis für eine gegebene Drehzahl NE und einen gegebenen Ansaugdruck PM entsprechender Wert eingetragen. Wenn die CPU 33 den Wert SEGR2 auf der Grundlage der Datentabelle berechnet, ersetzt die CPU 33 in einem Schritt 415 den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR durch den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR2, und in Schritt 407 wird eine Überwachungsverarbeitung für diesen Wert durch geführt. Falls die CPU 33 in einem Schritt 413 erfaßt, daß die Kühlmitteltemperatur THW die Abgasrückführ-Starttemperatur THEGR nicht erreicht hat, oder falls die CPU 33 erfaßt, daß die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand arbeitet (XIDL = 0), ersetzt die CPU 33 in einem Schritt 410 den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR durch "0" (SEGR ← 0), um das Abgasrückführventil 10 vollständig zu schließen.
Wie vorangehend geht die CPU 33, nachdem die Brennkraftmaschine warmgelaufen ist, zu der normalen Abgasrückführsteuerung über, um die Abgasrückführung in sämtlichen (Betriebs)Bereichen durchzuführen, sodaß Emissionsreduktionswirkung weiter gesteigert werden kann.
Darüber hinaus erfolgt bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel das Öffnen und Schließen des Abgasrückführventils 10 durch den Schrittmotor. Solange das Abgasrückführventil 10 jedoch ein sogenanntes elektrisch steuerbares Abgasrückführventil ist, kann jede beliebige Bauform eines elektrisch steuerbaren Abgasrückführventils verwendet werden. Wenn wie vorstehend ein elektrisches Ventil verwendet wird, wird die Leistungsfähigkeit der Abgasrückführsteuerung durch das Ventil selbst während Leerlaufs bei niedrigen Temperaturen nicht beeinträchtigt.
Ferner wird bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Drosselklappenöffnungsgrads TA erfaßt. Wenn jedoch die Vorrichtung in einer Brennkraftmaschine mit einem Leerlaufschalter angewandt wird, wird der Leerlaufzustand auf der Grundlage des Ein- und Ausschaltens des Leerlaufschalters erfaßt.
Überdies werden bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Leerlaufventil-Sollöffnungsgrad SISC und der letzte Abgasrückführventil-Öffnungsgrad SEGR auf Führungswerte begrenzt. Falls jedoch die jeweiligen berechneten Werte hinreichend zuverlässig sind, ist es nicht erforderlich, solche Führungswerte festzulegen.
Bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel kann die geeignete, der Solldrehzahl entsprechende Abgasrückführsteuerung fortwährend erfolgen.
Demzufolge können selbst im Leerlaufbereich bei niedrigen Temperaturen und bevor der Katalysator aktiviert wird eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften und ein Absterben der Brennkraftmaschine vermieden werden, während gleichzeitig NOx-Emissionen wirksam reduziert werden.
Vorstehend wurde somit eine Abgasrückführ-Steuervorrichtung für Dieselbrennkraftmaschinen beschrieben, welche vor der Aktivierung eines Katalysators eine wirksame Verringerung von NOx in Niedrigtemperatur-Leerlaufbereichen bewirkt, während gleichzeitig eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften und ein Absterben der Brennkraftmaschine verhindert werden. Die Abgasrückführ-Steuervorrichtung umfaßt einen Abgasrückführkanal 9, welcher einen Teil des Abgases aus einer Brennkraftmaschine 1 in ein Ansaugsystem zurückführt, und ein Abgasrückführventil 10, welches den Abgasrückführkanal öffnet und schließt. Ferner weist die Brennkraftmaschine einen Nebenschlußkanal 7, welcher die Leerlaufdrehzahl steuert, und ein Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8. Bei der Brennkraftmaschine werden der Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich vor der Aktivierung eines Katalysators 5 erfaßt und ein Abgasrückführverhältnis auf der Grundlage einer Leerlauf-Solldrehzahl während dieses Zeitraums ermittelt, um die Verschlechterung der Betriebseigenschaften sowie das Absterben der Brennkraftmaschine zu verhindern und um NOx-Emissionen selbst dann wirksam zu verringern, wenn der Katalysator nicht aktiv ist.

Claims

Abgasrückführ-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem in einem Abgassystem (4) der Brennkraftmaschine (1) zur Abgasreinigung angeordneten Katalysator (5), mit einem Abgasrückführventil (10) , welches einen Teil der Abgase in ein Ansaugsystem (3) zurückführt, mit einer Katalysator-Erfassungseinrichtung (30, 100, 26), die erfasst, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht, mit einer Leerlaufdrehzahl-Erfassungseinrichtung (24, 30), die einen Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine erfasst, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30, 300) zum Berechnen einer Solldrehzahl (TNE) während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine, eine Leerlaufdrehzahl-Steuereinrichtung (8, 30, 300, 600), die während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine eine Ansaugluftmenge steuert, um die Solldrehzahl zu erreichen, und eine Abgasrückführventil-Steuereinrichtung (30, 300, 400, 500) zum Steuern des Öffnungsgrads des Abgasrückführventils (10) in Übereinstimmung mit einer Abgas-Sollrückführmenge (SEGR), die auf der Grundlage der Leerlauf-Solldrehzahl berechnet wird, während der Katalysator (5) durch die Katalysator-Erfassungseinrichtung (30, 100, 26) als inaktiv erfasst wird und während die Brennkraftmaschine (1) durch die Leerlaufdrehzahl-Erfassungseinrichtung (24, 30) als im Leerlauf arbeitend erfasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasrückführventilöffnungsgrad-Steuereinrichtung (8, 30, 400, 500) die Abgas-Sollrückführmenge (SEGR) unter Berücksichtigung eines auf das Abgas bezogenen Reinigungsverhältnisses des Katalysators (5), welches in Übereinstimmung mit der Leerlauf-Solldrehzahl zunimmt und abnimmt, berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführventilöffnungsgrad-Steuereinrichtung (8, 30, 400, 500) eine Einrichtung (403) zum Berechnen einer Abgasgrundrückführmenge (SEGRB) unter Berücksichtigung des auf das Abgas bezogenen Reinigungsverhältnisses des Katalysators (5), welches in Übereinstimmung mit der Leerlauf-Solldrehzahl zunimmt und abnimmt, eine Einrichtung (404) zum Berechnen eines Korrekturwerts (FDNE) derart, dass eine Drehzahlsteuerung der Brennkraftmaschine (1) unter Verwendung der Leerlaufdrehzahl-Steuereinrichtung (8, 30, 300, 600) auf der Grundlage einer Drehzahlabweichung (ΔNE) zwischen der Leerlauf-Solldrehzahl und einer tatsächlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) konvergiert, und eine Einrichtung zum Berechnen der Abgas-Sollrückführmenge (SEGR) durch Korrigieren der Abgas-Grundrückführmenge (SEGBR) unter Verwendung des Korrekturwerts (FDNE) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführventil-Steuereinrichtung (30, 300, 400, 500) eine Einrichtung (408) zum Unterbinden der Rückführung von Abgas durch Abschalten des Abgasrückführventils (10) für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Starten der Brennkraftmaschine (1) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführventil-Steuereinrichtung eine Einrichtung (401, 408) aufweist zum Unterbinden der Rückführung des Abgases durch Abschalten des Abgasrückführventils (10), wenn die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine (1) unterbrochen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysator-Erfassungseinrichtung (30, 100, 26) auf der Grundlage einer Temperatur (THW) eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine (1) zum Zeitpunkt des Startens der Brennkraftmaschine (1) und einer seit dem Start verstrichenen Zeit (CAST) erfasst, ob der Katalysator (5) aktiv oder inaktiv ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysator-Erfassungseinrichtung (30, 100, 26) einen Katalysator-Temperatursensor (26) zum Erfassen der Temperatur des Katalysators (5) umfasst, der derart angeordnet ist, dass die Erfassung, ob der Katalysator (5) aktiv oder inaktiv ist, auf der Grundlage der durch den Katalysator-Temperatursensor (26) erfassten Temperatur erfolgt.