DE19628235C2

DE19628235C2 - Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung

Info

Publication number: DE19628235C2
Application number: DE19628235A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Itoyama; Kaname Naganuma
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2016-07-13
Also published as: DE19628235A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung gemäß Patentanspruch 1.

Wie allgemein bekannt ist, wurden verschiedene Kraftfahr zeugleistungsregelungs- und Abgasregelungstechniken vor geschlagen und entwickelt, um die Luftverschmutzung durch Kraftfahrzeuge zu minimieren oder zu beseitigen. Zum Beispiel wird ein Abgasrückführungs-Steuersystem, häufig einfach als "EGR-System" ("exhaust gas recirculation system") bezeichnet, verwendet, um die Stickstoffoxid- (NOx)-Emissionen im Abgas eines Verbrennungsmotors zu verringern. In den neuesten Dieselmotorfahrzeugen wird fast immer das EGR-System verwendet, um die Bildung von NOx zu verringern. In typischen EGR-Systemen wird eine EGR-Rate oder eine Soll-EGR-Menge in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen, d. h. der Motordrehzahl und der Motorlast, bestimmt. Die Motorlast kann im allgemeinen anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, einer Öffnung einer Drosselklappe (einer Gaspedalstellung) oder der gleichen bestimmt werden. Ein solches EGR-System des Standes der Technik ist in der JP 58-35255-A offenbart worden. Bei einem EGR-System, das in Dieselmotoren einge setzt wird, ist es erwünscht, die Menge der Abgasrückfüh rung (EGR) oder die Rate der EGR in einem Übergangszu stand, z. B. bei einem Übergang vom normalen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs in eine starke Beschleunigung oder bei der Veränderung der Luftdichte, die durch Veränderungen der Umgebung zwischen einer Tieflandfahrt und einer Hochlandfahrt selbst bei konstanter Motordrehzahl und Motorlast hervorgerufen wird, geeignet und genau zu steuern. Ferner besteht bei einem Dieselmotor mit Turbolader das zusätzliche Problem, daß die Kennlinie der Be schleunigung über dem aufgeladenen Ansaugdruck (häufig als Ladedruck bezeichnet) durch die Verschlechterung des Schmieröls für die Schmierung der Welle für das Turbinen rad und für den Kompressorrotor nachteilig beeinflußt wird. Wie wohlbekannt ist, nehmen in dem Fall, in dem die Menge der EGR übermäßig groß wird, Ruß- und Partikelaus stoß zu. Andererseits kann in dem Fall, in dem die EGR- Menge zu klein ist, die Verbrennungstemperatur aufgrund einer zu geringen Menge an zurückgeführtem Abgas nicht ausreichend verringert werden, wodurch die Menge der NOx- Emissionen nicht ausreichend verringert werden kann. Insbesondere bei starker Beschleunigung nimmt die Kraft stoffeinspritzmenge schnell zu, wodurch der Luftüber schußfaktor stark herabgesetzt wird, was zu einer Erhö hung der Emissionen von Ruß und Partikeln führt. Um diese unerwünschte Absenkung des Luftüberschußfaktors zu ver meiden, die durch die schnelle Zunahme der Kraftstoffein spritzmenge bei starker Beschleunigung entsteht, wird die Abgasrückführung absichtlich gestoppt. Das herkömmliche EGR-System kann den EGR-Abschaltvorgang im obenerwähnten Übergangszustand nicht zeitgerecht ausführen. Der unge eignete EGR-Abschaltungs-Zeitablauf führt zu einer erhöh ten Menge an Stickstoffoxid-Emissionen (im Fall des Fehlens der EGR) oder zu einer erhöhten Menge an Ruß und Partikeln (im Fall der übermäßig erhöhten EGR-Menge). Insbesondere im Fall eines Motors mit Turbolader besteht die deutlich erhöhte Neigung, daß der obenbeschriebene ungeeignete EGR-Abschalt-Zeitablauf auftritt, da durch die Verschlechterung des Schmieröls Schwankungen der Beschleunigungs-Ladedruck-Kennlinie auftreten. Um die EGR-Regelung sicherzustellen oder die NOx-Emissionen im Übergangszustand wie z. B. während der Beschleunigung zu verringern, ist das EGR-Steuersystem des Standes der Technik mit einer Ansaugluftdrosselklappe und/oder einer Abgasdrosselklappe ausgerüstet, um den Differenzdruck zwischen dem Ansaugdruck und dem Abgasdruck geeignet einzustellen und die EGR-Rate auf eine Soll-EGR-Rate einzustellen. Zum Beispiel lehrt die JP 60-219444-A das Vorsehen einer EGR-Regelung, die von der Beschleunigung (oder einer Rate der Veränderung der Motorlast) abhängig ist. Gemäß der in der JP 60-219444-A offenbarten EGR- Regelung wird eine Abgasdrosselklappe vollständig geöff net, wenn die Veränderungsrate der Motorlast für eine vorgegebene Zeitspanne größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Im Fall eines Motors mit Turbolader verän dert sich jedoch die optimale EGR-Rate sowohl in Abhän gigkeit von der Verschlechterung des Schmieröls als auch von der Motorlast. Die JP 60-222551-A lehrt das Vorsehen einer Abgasdrosselklappensteuerung auf der Grundlage eines oberhalb der Abgasdrosselklappe gemessenen Stau drucks. Gemäß der JP 60-222551-A wird die Öffnung der Abgasdrosselklappe in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem gemessenen Staudruck und einem Soll-Stau druck eingestellt, der sowohl anhand der Motorlast als auch der Motordrehzahl vorgegeben wird, so daß der gemes sene Staudruck auf den Soll-Staudruck eingestellt wird. Wie deutlich wird, ist es ungünstig, die Steuereigen schaften der Öffnungen der Ansaugdrosselklappe und/oder der Abgasdrosselklappe genau vorzugeben, da die Steuerei genschaften durch die Eigenschaften eines EGR-Steuerven tils, unterschiedliche Betriebsanforderungen des Motors und dergleichen nachteilig beeinflußt werden. Um eine zu starke Absenkung des Luftüberschußfaktors während der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, lehrt die JP 58-138236-A die schrittweise zunehmende Einstellung einer Kraftstoffeinspritzmenge ab dem Zeitpunkt, zu dem das Kraftfahrzeug zu beschleunigen beginnt. Die Kraft stoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzei ten müssen in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder vom Fehlen der Abgasrückführung (EGR) oder der EGR-Rate verändert werden. Unter der Annahme, daß bei dem in der JP 58-138236-A offenbarten System die Kraftstoffein spritzmenge und die Zeitsteuerung für ein Fehlen der EGR während der Beschleunigung eingestellt sind, neigt die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung zu einer Verzögerung bei Fehlen der EGR, wodurch die Beschleunigungsleistung verringert wird. Unter der Annahme, daß im Gegensatz dazu die Kraftstoffeinspritzmenge und die Steuerzeiten für das Vorhandensein der EGR während der Beschleunigung einge stellt sind, neigt der Luftüberschußfaktor bei Vorhanden sein der EGR zu einem übermäßigen Absinken, wodurch die Abgasemissionen wie z. B. Ruß und Partikel erhöht werden. Es wird deutlich, daß es wichtig ist, eine Strömungsrate der Ansaugluft, die in einen Ansaugkrümmer gesaugt wird, genau zu erfassen oder zu messen. Wie allgemein bekannt, ist bei neueren Fahrzeugen eine genaue Messung der An saugluft erforderlich, um im Fall eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems für Benzinmotoren eine Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen und im Fall eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems für Dieselmotoren eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen. In den letzten Jahren wird häufig ein Hitzdraht-Luftströmungsmesser verwendet, um die Strö mungsrate der Ansaugluft zu erfassen, die durch die unmittelbar nach einem Luftfilter angeordnete Ansauglei tung strömt. Der Hitzdraht-Luftströmungsmesser ist ko stengünstig und besitzt einen relativ breiten Dynamikbe reich für die Strömungsratenmessung. Aufgrund der soge nannten Ventilüberlappung, während der die Öffnungszeiten sowohl des Einlaßventils als auch des Auslaßventils überlappen, öffnet das Einlaßventil vor Beendigung des Ausstoßtaktes, d. h. vor dem oberen Totpunkt, während das Auslaßventil bis nach dem oberen Totpunkt geöffnet bleibt. Während der Ventilüberlappung besteht die Mög lichkeit einer Rückwärtsströmung oder Umkehrströmung ei nes Teils der in die Einlaßventilöffnung gesaugten An saugluft. Insbesondere im Fall einer niedrigen Strömungsrate der Ansaugluft oder einer hohen Motorlast besteht eine Neigung, daß eine pulsierende Strömung der Ansaug luft oder ein Pulsieren des Drucks im Krümmer auftreten. Der obenerwähnte herkömmliche Hitzdraht-Luftströmungsmes ser kann die Strömungsrate der Ansaugluft messen, jedoch nicht die Richtung der Ansaugluftströmung erfassen. Die Strömungsrate der aus der Einlaßventilöffnung in den Ansaugkrümmer zurückströmenden Luft wird irrtümlich als positive Strömungsrate gemessen. Im Fall des Auftretens einer pulsierenden Strömung, die durch eine niedrige Strömungsrate der Ansaugluft entsteht, besteht die Nei gung, daß der gemessene Wert der Ansaugluft im Vergleich zur wirklichen Strömungsrate erhöht sein kann. Die falsch gemessene Strömungsrate der Ansaugluft kann die Kraft stoffeinspritzregelung ungünstig beeinflussen, wodurch die Motorleistung oder das Fahrverhalten des Kraftfahr zeugs verschlechtert werden können. Bei Dieselmotoren führt ein solcher Meßfehler zu einer Verschlechterung der Abgasregelleistung, da die Soll-EGR-Rate üblicherweise in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck (oder dem Krümmerdruck) bestimmt wird. In dem Fall, in dem der Meßwert des Luftströmungs messers eine wirkliche Ansaugluftströmungsrate über schreitet, wird z. B. die EGR-Rate auf einen größeren Wert als die optimale EGR-Rate eingestellt, wodurch z. B. der Partikelausstoß erhöht wird. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem der Meßwert kleiner ist als die wirkliche Ansaugluftströmungsrate, die EGR-Rate auf einen kleineren Wert als die optimale EGR-Rate eingestellt, wodurch die Menge der NOx-Emissionen erhöht wird. In diesen Fällen wird die Abgasregelungsleistung verringert. Um ferner eine fehlerhafte Messung der Ansaugluftströ mungsrate, die aufgrund des Pulsierens des Krümmerdrucks während hoher Motorlast auftritt, zu vermeiden, lehrt die JP 57-56632-A bei hoher Motorlast, d. h. wenn die Dros selklappenöffnung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, die Verwendung eines Schätzwerts der Ansaug luftströmung anstelle eines gemessenen Werts des Hitz draht-Luftströmungsmessers. Die Schätzung der Ansaugluft strömung beruht sowohl auf einer Drosselklappenöffnung als auch einer Motordrehzahl. Es ist erwünscht, daß die Abweichung (der Fehler) zwischen der wirklichen Strö mungsrate der Ansaugluft und der Schätzung der Ansaug luftströmung möglichst klein ist. Wenn sich jedoch die Luftdichte aufgrund einer Veränderung der Fahrbedingungen zwischen Tieflandfahrt und Hochlandfahrt verändert, nimmt die obenerwähnte Abweichung zu. Die erhöhte Abweichung kann eine Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzregelung für die EGR-Regelung nachteilig beeinflussen.

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende, aus der DE 42 22 414 A1 bekannte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug- Abgasregelvorrichtung umfasst eine Motorbetriebszustand- Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Betriebszuständen des Verbrennungsmotors. Ein Drucksensor erfasst die Strömungsrate der in den Verbrennungsmotor gesaugten Ansaugluft. Ein Abgasrückführungsventil steuert das Rückführen von Abgas in den Verbrennungsmotor, wobei das Einstellen der Öffnung des Abgasrückführungsventils von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert wird.

Aus der DE 31 45 527 A1 ist eine Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug- Abgasregelvorrichtung bekannt, bei der Abgas über eine Rückführungsleitung und ein Rückführungsventil wieder zurück in den Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors geleitet wird. Zur Einstellung der Öffnung des Abgasrückführungsventils berechnet eine Steuereinheit einen Abgasrückführungs-Sollwert, der aufgrund von Motordaten berechnet wird. Die Sollwertberechnung folgt mittels eines abgespeicherten zweidimensionalen Kennfeldes und der Betriebsdaten des Motors sowie der Luftansaugmenge.

Aus der DE 42 39 773 A1 ist eine Abgasregelvorrichtung bekannt, die eine Steuereinheit aufweist, die die Abgasrückführungsrate mittels vorab gespeicherter Kennfelder an den Umgebungsluftdruck anpasst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeugabgasregelung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass eine optimale Abgaskontrolle und ein minimaler Schadstoffausstoß jederzeit gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist eine Soll-Abgasrückführungsmengen- Einstellvorrichtung vorgesehen, die eine Soll- Abgasrückführungsmenge in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors und der Strömungsrate der Ansaugluft einstellt. In Abhängigkeit von der Soll-Abgasrückführungsmenge wird die Öffnung des Abgasrückführungsventils eingestellt. Eine Abgasrückführungsventil-Steuervorrichtung bestimmt einen Ansaugdruck und einen Abgasdruck aus einer von einem Luftströmungsmesser erfassten Ansaugluft-Strömungsrate. Aus der Differenz zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck wird ein Differenzdruck gebildet. Eine erste Vorverarbeitung, die eine Dynamicharakteristik des rückgeführten Abgases bezüglich der Soll- Abgasrückführungsmenge widerspiegelt, wird ausgeführt, um eine Stell-Abgasrückführungsmenge zu erzeugen. Eine zweite Vorverarbeitung, die eine Verzögerung im Betätigungsablauf des Abgasrückführungsventils bezüglich der Stell-Abgasrückführungsmenge und dem Differenzdruck widerspiegelt, wird ausgeführt, um eine Stell-Anhebung des Abgasrückführungsventil zu erzeugen. Dadurch werden Verzögerungen der Strömung der Ansaugluft bzw. des Abgas- /Luftgemisches sowohl in der Ansaugleitung als auch in Abgasrückführungsleitung reaktionsschnell und wirkungsvoll kompensiert, so dass bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen als auch im Übergangszustand des Verbrennungsmotors ein optimales Abgas-/Luftgemisch bereitstellt wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Schaubild, das eine erste Ausführungsform einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung eines Ansaugdrucks (Pm) eines Zuführungs systems in der ersten Ausführungsform der Abgasregelvorrichtung darstellt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung eines Abgasdrucks (Pexh) eines Abgassy stems in der ersten Ausführungsform darstellt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das eine Hauptroutine zur Berechnung einer zugeführten Frischluftströ mung (Qac) pro Zylinder darstellt;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer EGR-Menge (Qec) pro Zylinder dar stellt;

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer Temperatur (Ta) der zugeführten Frischluft darstellt;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer Temperatur (Te) des zurückgeführten Abgases darstellt;

Fig. 8 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung eines Werts (Kin) darstellt, der einer volumetrischen Effizienz entspricht;

Fig. 9 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Vorangegangenen Wert (Pm_n-1) des Ansaugdrucks und einem vom Ansaugdruck abhängigen Korrek turfaktor (Kinp) darstellt;

Fig. 10 einen Graphen, der die Beziehung zwischen einer Motordrehzahl (Ne) und einem von der Mo tordrehzahl abhängigen Korrekturfaktor (Kinn) darstellt;

Fig. 11 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer Abgastemperatur (Texh) darstellt;

Fig. 12 einen Graphen, der die Beziehung zwischen einer zyklisch verarbeiteten Kraftstoffein spritzmenge (Qfo) und einer Grund-Abgastempe ratur (Texhb) darstellt;

Fig. 13 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer Strömungsrate (Qe) der EGR dar stellt;

Fig. 14 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen einer Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Steuerven tils und einer Öffnungsfläche (Ave) des EGR- Durchlasses darstellt;

Fig. 15 ein Flußdiagramm, das eine Routine für eine zyklische Verarbeitung für jeweils eine zuge führte Frischluftströmung (Qac) pro Zylinder, eine Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) sowie eine Ansauglufttemperatur (Tn) der Mischung der Frischluft (Ansaugluft) und des vom EGR- Steuerventils in den Ansaugkrümmer abgegebenen Abgases darstellt;

Fig. 16 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer Stell-Anhebung (Liftt) des EGR- Steuerventils darstellt;

Fig. 17 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen einer erforderlichen Strömungsdurchlaßfläche (Tav) und einer Soll-Anhebung (Mlift) dar stellt;

Fig. 18 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer erforderlichen Strömungsrate (Tqe) der EGR darstellt;

Fig. 19 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer Soll-EGR-Rate (Megr) darstellt;

Fig. 20 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne), der Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) und der Soll-EGR- Rate (Megr) darstellt;

Fig. 21 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung der Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) dar stellt;

Fig. 22 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne), einer Steuer hebelöffnung (CL) und einer Basis-Kraftstof feinspritzmenge (Mqdrv) darstellt;

Fig. 23 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung der Stell-Anhebung (Liftt) des EGR-Steu erventils darstellt;

Fig. 24 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer Stell-EGR-Menge (Tqec) darstellt;

Fig. 25 eine Stufenantwort-Kennlinie, die Simulati onsergebnisse der EGR-Steuerung darstellt, das in der Abgasregelvorrichtung der ersten Ausführungsform enthalten ist;

Fig. 26 ein Blockschaltbild, das eine Abwandlung der Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der vor liegenden Erfindung darstellt;

Fig. 27 ein Kennfeld, das verwendet wird, um die volumetrische Effizienz (η_V) auf der Grundlage sowohl der Motordrehzahl (Ne) als auch eines Ansaugkrümmerinnendrucks (Pcol) einzustellen;

Fig. 28 eine Stufenantwort-Kennlinie, die Simulati onsergebnisse der EGR-Steuerung darstellt, der in der Abgasregelvorrichtung der in Fig. 26 gezeigten Abwandlung enthalten ist;

Fig. 29 ein Schaubild, das eine zweite Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Kraftfahrzeug-Abgasregel vorrichtung darstellt;

Fig. 30 ein Blockschaltbild, das eine in der Abgasregelvorrichtung der zweiten Ausführungsform verwendete Steuereinheit zeigt;

Fig. 31 ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine für die Ansaugluft-Drosselklappenöffnung zeigt;

Fig. 32 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen einem Ansaugluft-Drosselklappenöffnungs-Ein stellparameter Th und der Ist-Ansaugluft-Dros selklappenöffnung TVO darstellt;

Fig. 33 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer maximalen EGR-Strömungsrate (Qemax) darstellt;

Fig. 34 ein Flußdiagramm, das eine weitere Steuerrou tine für die Ansaugluft-Drosselklappenöffnung darstellt;

Fig. 35 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung eines Entscheidungsniveaus Liftsl der An hebung des EGR-Steuerventils darstellt;

Fig. 36A-E Zeitablaufdiagramme, die Vergleichsergebnisse zwischen der Ansaugluft-Drosselklappenöff nungs-Steuerung im Fall der verbesserten Vorrichtung (mit der durchgezogenen Linie dargestellt) der vorliegenden Erfindung und im Fall der Vorrichtung des Standes der Technik (mit der gestrichelten Linie dargestellt) erläutert;

Fig. 37 ein Flußdiagramm, das eine Abgasrückführungs- Steuerroutine darstellt;

Fig. 38 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung einer Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Steu erventils zeigt;

Fig. 39 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine zur Berechnung einer Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Steuerventils zeigt;

Fig. 40 ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne), einem der Motorlast ent sprechenden Wert (Qfe) und einer Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Steuerventils zeigt;

Fig. 41 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen dem Differenzdruck (dPm) zwischen dem Ist-Einlaßdruck (Pm) und dem Soll-Einlaßdruck (Pmt) und dem Korrekturkoeffizienten (Kqf) für die Motorlast darstellt;

Fig. 42 ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne), der Motorlast und dem Soll-Ansaugdruck (Pmt) darstellt;

Fig. 43A-F Zeitablaufdiagramme, die Vergleichsergebnisse (d. h. den Partikelausstoß und die Menge der NOx-Emissionen) der EGR-Steuerung im Fall der verbesserten Vorrichtung (mit der durchgezogenen Linie dargestellt) der vorliegenden Erfindung und im Fall der Vorrichtung des Standes der Technik (mit der gestrichelten Linie dargestellt) erläutert;

Fig. 44 ein Flußdiagramm, das eine Hauptroutine zur Berechnung einer Kraftstoffeinspritzmenge Qsol im Fall eines Kraftfahrzeug- Abgasregelvorrichtung einer vierten Ausführungsform darstellt;

Fig. 45 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Korrek tur der Kraftstoffeinspritzmenge in der Vorrichtung der vierten Ausführungsform darstellt;

Fig. 46 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Abweichung (dEGR) zwischen einer Soll-EGR-Rate (Megr) und der Ist-EGR-Rate (Regr) und einem Korrekturkoeffizienten (Kqsolh) darstellt;

Fig. 47 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge dar stellt;

Fig. 48 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge dar stellt;

Fig. 49 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen einem Luftüberschußfaktor-Äquiva lenzwert (Lamb) und einer zulässigen Schwan kung (Dlamb) des Luftüberschußfaktors dar stellt;

Fig. 50 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge (Qful) darstellt;

Fig. 51 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne) und einem in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gewonnenen Faktor (Klambn), der sich auf einen Grenz- Luftüberschußfaktor (Klamb) bezieht, dar stellt;

Fig. 52 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen dem Ansaugdruck (Pm) und einem in Ab hängigkeit vom Ansaugdruck gewonnenen Faktor (Klambp), der sich auf den Grenz-Luftüber schußfaktor (Klamb) bezieht, darstellt;

Fig. 53 eine Nachschlagtabelle, die zur Linearisierung eines Ausgangsspannungssignalwerts (Qo) vom Luftströmungsmesser zu einer Ansaugluftströ mungsrate (Qasm) verwendet wird;

Fig. 54 ein Flußdiagramm, das eine Hauptroutine für die Berechnung eines gewichteten Mittelwerts (Qas0) der Ansaugluftströmungsrate oder einer Zuführungsluftströmungsrate im Fall der Abgas regelvorrichtung einer fünften Ausführungsform darstellt;

Fig. 55 ein Flußdiagramm, das eine Vorverarbeitung für die Ansaugluftströmungsrate darstellt;

Fig. 56 eine erläuternde Ansicht einer Differenz (einer Phasenverzögerung) zwischen einer Strö mungsrate, die vom Luftströmungsmesser erfaßt wird, und der in das Ansaugsystem gesaugten Ist-Strömungsrate aufgrund der Zeitkonstanten des Luftströmungsmessers;

Fig. 57 die Vorstufe eines Flußdiagramms, das eine Routine für eine Rückwärtsströmungs-Feststel lung und eine Ansaugluftströmungsraten-Korrek tur zeigt;

Fig. 58 die letzte Stufe des in Fig. 62 gezeigten Flußdiagramms;

Fig. 59 ein Flußdiagramm, das eine Routine für die Ableitung eines Vergleichswerts oder eines Entscheidungsniveaus (Qa2sl) darstellt;

Fig. 60 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung zwischen der Motordrehzahl (Ne) und dem Ent scheidungsniveau (Qa2sl) darstellt;

Fig. 61 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine für die Ableitung eines Entscheidungsniveaus (Qa2sl) darstellt;

Fig. 62 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Ansaugluft-Drosselklappenöffnung (TVO) und ei nem in Abhängigkeit von der Ansaugluft-Dros selklappenöffnung bestimmten Entscheidungs niveau-Korrekturkoeffizienten (Kqa2sl) dar stellt;

Fig. 63 ein Flußdiagramm, das eine Mittelungsroutine für die rückwärtsströmungs-korrigierten An saugluftströmungsraten (Qas03) darstellt;

Fig. 64 eine erläuternde Ansicht, die die Rückwärts strömungskorrektur darstellt;

Fig. 65 ein Zeitablaufdiagramm, das verschiedene Signalwellen darstellt, die durch eine arith metische Operation der Vorrichtung der fünften Ausführungsform erhalten werden;

Fig. 66 einen Graphen, der Vergleichsergebnisse zwi schen der Ist-Ansaugluftströmungsrate, der durch die Arithmetikoperation der Vorrichtung der fünften Ausführungsform erhaltenen Ansaugluftströmungsrate (mit der durchgezogenen Linie dargestellt) und der durch die Arithmetikoperation der Vorrichtung der Standes der Technik erhaltenen Ansaugluftströmungsrate (durch die Ein-Punkt- Linie dargestellt) zeigt;

Fig. 67 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine für die Bestimmung eines Extremwerts des Span nungssignals vom Luftströmungsmesser dar stellt;

Fig. 68 ein Flußdiagramm, das eine Unterroutine zum Zählen sowohl eines Anstiegszeitintervalls als auch eines Abstiegszeitintervalls des Span nungssignals vom Luftströmungsmesser dar stellt;

Fig. 69 ein vereinfachtes Zeitablaufdiagramm, das die Beziehung zwischen einem Grundsignal, das eine vereinfachte pulsierende Strömung anzeigt, ei nem Signal C_Dec, das ein Signalwertabstiegs- Zeitintervall anzeigt, einem Signal C_Inc. das ein Signalwertanstiegs-Zeitintervall anzeigt, einem Abweichungssignal DC sowie einem konver tierten Signal (einschließlich einem invertierten Signal auf der Grundlage der Rück wärtsströmungs-Feststellung) erläutert;

Fig. 70 ein Flußdiagramm, das eine Routine für eine Inversionsprozedur auf der Grundlage der Rück wärtsströmungs-Feststellung darstellt;

Fig. 71A-C Zeitablaufdiagramme, die jeweils eine Welle eines Signals des Hitzdraht-Luftströmungsmes sers, eine Welle eines Signals, das durch die Vorverarbeitung erhalten wird, sowie eine Welle eines Signals, das durch die Rückwärts strömungskorrektur erhalten wird, darstellen; und

Fig. 72 einen Graphen, der Simulationsergebnisse darstellt, die die Beziehung zwischen einer Ist-Ansaugluftströmungsrate, einer Welle des Ausgangssignals vom Luftströmungsmesser, einer Welle eines Ansaugluftströmungsraten-Anzeige signals, das durch die Vorrichtung der fünften Ausführungsform geeignet korrigiert worden ist, sowie einer Welle eines Ansaugluftströ mungsraten-Anzeigesignals, das durch der Vorrichtung des Standes der Technik erhalten wird, darstellt.

Erste Ausführungsform

In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 bis 25 ist eine Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der vorliegenden Erfindung für den Fall eines Dieselmotors mit Turbolader dargestellt. Wie in Fig. 1 gezeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen typischen Turbolader mit Kompressorpumpe 1A und Turbine 1B. Das Turbinenrad wird auf herkömmliche Weise durch das Abgas angetrieben.

Das Turbinenrad sitzt auf derselben Welle wie der Kompressorpumpenrotor, so daß die Kompressorpumpe synchron mit der Rotation des Turbinenrads angetrieben wird, um Frischluft, die durch einen Luftfilter 2 zugeführt wird, unter hohem Druck in einen Ansaugdurchlaß oder einen Zuführungsdurchlaß 3 zu pumpen. Die aufgeladene Luft wird in einen Ansaugkrümmer 4 geleitet. Der Motor 5 ist an jedem Zylinder mit Kraftstoffeinspritzdüsen 6 ausgerüstet, um von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 7 Kraftstoff direkt in die Brennkammern der Motorzylinder nahe der oberen Tot punktstellung während des Kompressionshubes einzusprit zen. Die Abgasregelvorrichtung der Ausführungsform enthält einen Abgasrückführungsdurchlaß 10 (einfach mit "EGR"-Durchlaß abgekürzt), der den Abgaskrümmer 8 mit dem Ansaugkrümmer 4 verbindet, sowie ein EGR-Steuerventil 9 (EGR-Ventil), das im EGR-Durchlaß 10 in die Strömung geschaltet ist. Der EGR-Durchlaß 10 und das EGR-Ventil 9 dienen dazu, einen Teil des Abgases zurück durch den Motor in den Ansaugkrümmer 4 zu leiten, wodurch die Bildung von Stickstoffoxiden (NOx) verringert wird. Im Zuführungsdurchlaß 3 ist vor der Kompressorpumpe 1A eine Ansaugluft-Drosselklappe 31 angeordnet, die einfach als Drosselklappe bezeichnet wird, um die Frischluftströmung während der EGR-Steuerung zu beschränken und somit den Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaug druck zu vergrößern und die Rückführung des Abgases zu erleichtern. Die EGR-Steuerung bewirkt eine Verringerung der Abgasemissionen und des Auspuffgeräusches insbeson dere während des Motorleerlaufs oder bei geringer Motor last. Die EGR-Steuerung wird durchgeführt, indem die Öffnung der Drosselklappe 31 verkleinert wird und gleich zeitig die Öffnung des EGR-Ventils 9 geeignet eingestellt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Drosselklappe 31 üblicherweise eine Drehklappe. Die Drehdrosselklappe 31 ist mit einem mittels Unterdruck betätigten Mechanismus verbunden, der aus einer Membraneinheit 33 und einem Elektromagnetventil 32 besteht, so daß die Winkelstellung (oder die Öffnung) der Drosselklappe 31 durch den Unter druck eingestellt wird, der über das Elektromagnetventil 32 in die Membrankammer der Membraneinheit 33 geleitet wird. Der Unterdruck wird von einer Unterdruckpumpe 11 erzeugt, die neben dem Motorblock angeordnet ist, und wird über eine Unterdruckleitung (ein Unterdruckrohr) zur Einlaßöffnung des Elektromagnetventils 32 geleitet. Obwohl in Fig. 1 keine Signalleitung für das Elektromagnetventil 32 gezeigt ist, kann das Elektromagnetventil 32 in Abhängigkeit von einem Steuersignal einer Abgasrückführungsventil- Steuereinrichtung (nachfolgend als Steuereinheit bezeichnet) 13 geöffnet oder geschlossen werden, um die Unterdruckleitung zu öffnen oder zu verschließen. Wenn das Elektromagnetventil 32 vollständig geöffnet ist, steigt der Unterdruck (siehe Bezugszeichen 52 der Fig. 29, die eine Einzelheit des EGR-Ventils zeigt) der Membraneinheit 33 an, wodurch die Öffnung der Drosselklappe 31 abnimmt und somit die Frischluftströmung geeignet eingeschränkt wird. Andererseits besitzt das EGR-Ventil 9 einen Signaleingang oder einen Steuerdruckeingang (entspricht dem Bezugszeichen 54 der Fig. 29), der mit einem Auslaßanschluß eines mittels Tastverhältnis gesteuerten Elektromagnetventils 12 verbunden ist, um einen Druck, der durch das Elektromagnetventil 12 geeignet eingestellt wird, in die Membrankammer (siehe Bezugszeichen 55 der Fig. 29) des EGR-Ventils 9 zu leiten. Obwohl es in der Zeichnung nicht deutlich gezeigt ist, besitzt das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12 einen Umgebungsdruck- Einlaßanschluß, so daß der Umgebungsdruck-Einlaßanschluß (eine Belüftungsöffnung) entsprechend einem Tastverhältnis, das von der Steuereinheit 13 bestimmt wird, zyklisch geöffnet und geschlossen wird. Mit anderen Worten, das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12 dient dazu, den eingeleiteten Unterdruck mittels der Umgebungsluft geeignet abzuschwächen. Auf diese Weise wird der Teilunterdruck (der negative Druck) in der Druckkammer des Elektromagnetventils 12 geeignet mit der Umgebungsluft mit normalem atmosphärischen Druck gemischt, wodurch der Ausgangsunterdruck (der negative Meßdruck) des Ventils 12 geeignet auf einen höheren Druckpegel eingestellt werden kann als der eingeleitete Unterdruck. Je niedriger der Wert eines Unterdrucks in der Membrankammer des EGR- Ventils 9 ist, desto größer ist die Anhebung des EGR- Ventils 9. Das heißt, wenn ein größerer Teil des in das Elektromagnetventil 12 geleiteten Unterdrucks über die Signalleitung in das EGR-Ventil 9 geleitet wird, hebt der Unterdruck die Membran des EGR-Ventils 9 fast bis zur obersten Position an, in der die Anhebung des EGR-Ventils 9 nahezu den Maximalwert erreicht, da die EGR-Ventilwelle fest mit der Membran verbunden ist. In einem solchen Fall kann das EGR-Ventil 9 eine im wesentlichen maximale Abgasrückführungsrate (EGR-Rate) erzeugen. Auf diese Weise kann die Anhebung des EGR-Ventils 9 geeignet eingestellt werden, wobei die EGR-Rate in Abhängigkeit vom Tastverhältnis, das von der Steuereinheit 13 bestimmt wird, geeignet verändert werden kann. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann am EGR-Ventil 9 ein Anhebungssensor 34 angeordnet sein, um die Ist-Anhebung (Lifts) des EGR- Ventils 9 direkt zu erfassen. Nach dem Verbrennungstakt (oder dem Arbeitstakt) werden die verbrannten Gase aus den jeweiligen Zylindern in den Abgaskrümmer 8 gedrückt, woraufhin die Abgasströmung die Abgasturbine 1B antreibt. Danach werden die Abgase über einen Filter 14 und einen Schalldämpfer 15 in die Umgebung abgegeben. Der Filter 14 dient zum Entfernen von Partikeln und Rauch, die in den Abgasen enthalten sind, während der Schalldämpfer 15 zur Verringerung des Auspuffgeräusches dient. Im Zuführungsdurchlaß 3 ist vor dem Luftkompressor 1A ein Luftströmungsmesser 16 angeordnet, um eine Strömungsrate Qo der Frischluft zu erfassen, die durch den Luftfilter 2 strömt, der aus der in den Motor gesaugten Frischluft Staub und Schmutz herausfiltern soll. Ferner sind verschiedene Sensoren vorgesehen, nämlich ein Motordrehzahlsensor 17 (zur Erfassung der Motordrehzahl Ne), ein Wasssertemperatursensor 18 (zur Erfassung der Wassertemperatur Tw) sowie ein Hebelöffnungssensor 19 (zur Erfassung einer Öffnung CL des Steuerhebels der Kraftstoffeinspritzpumpe 7). Wie im folgenden genauer beschrieben wird, werden ein Druck im Zuführungssystem (einschließlich des Ansaugkrümmers und des Sammlers), einfach mit "Ansaugdruck" abgekürzt, und ein Druck im Abgassystem, einfach mit "Abgasdruck" abgekürzt, auf der Grundlage der Signale von den entsprechenden Sensoren 16, 17, 18 und 19 mittels der Steuereinheit 13 abgeleitet oder geschätzt, um die maximal zulässige Kraftstoffeinspritzmenge geeignet einzustellen. Alterna tiv kann der obenerwähnte Ansaugdruck mittels eines An saugdrucksensors 35 erfaßt werden, der am Ansaugkrümmer 14 nach dem Luftkompressor 1A angebracht ist. Die in der Vorrichtung der ersten Ausführungsform eingesetzte Steuereinheit 13 funktioniert wie folgt.

In Fig. 2 ist eine Routine zur Berechnung des Ansaug drucks Pm gezeigt. Im Schritt S1 werden eine zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac, eine EGR-Menge pro Zylinder Qec, eine Temperatur Ta der zugeführten Frisch luft, eine Temperatur Te des zurückgeführten Abgases, die im folgenden einfach als "EGR-Temperatur" bezeichnet wird, sowie ein Wert Kin gelesen, der einer volumetri schen Effizienz entspricht und im folgenden als "Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert" bezeichnet wird. Wie später diskutiert wird, werden diese Parameter Qac, Qec, Ta, Te und Kin von weiteren Arithmetikoperationsroutinen bestimmt. Im Schritt S2 wird der Ansaugdruck Pm auf der Grundlage eines vorgegebenen volumetrischen Verhältnisses (Vc/Vm) der volumetrischen Kapazität/Zylinder (Vc) mit Bezug auf den Sammler und der Ansaugkrümmer-Volume trikkapazität im Zuführungssystem z. B. gemäß der folgen den Gleichung berechnet.

Pm = (Qac × Ta + Qec × Te)/ Kin/Kvol × KPM = = KPM.(Qac × Ta + Qec × Te).(1/Kin).(1/Kvol)

wobei Kvol gleich dem volumetrischen Verhältnis (Vc/Vm) ist und KPM eine vorgegebene Konstante ist.

In Fig. 3 ist eine Routine zur Berechnung des Abgasdrucks Pexh gezeigt. Im Schritt S11 werden eine Verdrängung pro Zylinder Qexh, die von einem Zylinder abgegeben wird, die EGR-Menge pro Zylinder Qec, eine Abgastemperatur Texh sowie die Motordrehzahl Ne gelesen. Im Schritt S12 wird auf der Grundlage der oben genannten Parameter Qesh, Qec, Texh und Ne der Abgasdruck Pexh anhand der folgenden Gleichung berechnet.

Pexh = (Qexh - Qec) × Texh × Ne × Kpexh + Qpexh

wobei die Werte Kpexh und Opexh vorgegebene Konstanten sind.

Die obenerwähnte zugeführte Frischluftströmung pro Zylin der Qac wird gemäß der Routine berechnet, die im Flußdia gramm der Fig. 4 gezeigt ist.

Im Schritt S21 wird ein Ausgangssignalwert Qo (in Form eines Spannungssignals) gelesen, der vom Luftströmungs messer 16 erzeugt wird.

Im Schritt S22 wird der Spannungssignalwert Qo durch Linearisierung gemäß einer vorgegebenen Umsetzungstabelle oder einer Linearisierungstabelle (siehe Fig. 53) in eine Ansaugluftströmungsrate (eine Zuführungs-Frischluftströ mungsrate) Qasm umgesetzt.

Im Schritt S23 wird eine gewichtete Mittelungsverarbei tung durchgeführt, um einen gewichteten Mittelwert Qas0 aus der Ansaugluftströmungsrate Qasm abzuleiten.

Im Schritt S24 wird ein Wert eines Motordrehzahlanzeige signals Ne vom Motordrehzahlsensor 17 gelesen.

Im Schritt S25 wird eine Ansaugluft-(Zuführungsluft)- Strömung pro Zylinder Qac0 auf der Grundlage des gewich teten Mittelwerts Qas0 der Zuführungs-Frischluftströ mungsrate und des Motordrehzahl-Anzeigesignalwerts Ne gemäß der folgenden Gleichung berechnet.

Qac0 = Qas0/Ne × KCON#,

wobei KCON# eine vorgegebene Konstante ist.

Im Schritt S26 wird eine sogenannte Verzögerungsverarbei tung ausgeführt, da die Frischluft mit der unmittelbar vom Luftströmungsmesser 16 erfaßten Zuführungsluftströ mungsrate mit einer gewissen Zeitverzögerung in den Zuführungssammlereinlaß geleitet wird. Die in Fig. 4 gezeigte Routine wird üblicherweise als zeitgesteuerte Unterbrechungsroutine ausgeführt, die in vorgegebenen Zeitintervallen gestartet wird. In vorgegebenen Spei cheradressen der Steuereinheit 13 sind n Daten der Zufüh rungsfrischluftströmung pro Zylinder gespeichert, nämlich Qac0(1), Qac0(2), Qac0(3), . . . Qac0(n - 2), Qac0(n - 1) und Qac0(n). Das Datum Qac0(1) stellt eine Frischluftströmung pro Zylinder dar, die mittels der Arithmetikoperation (siehe Ablauf von Schritt S21 bis Schritt S25) der Fig. 4 vor n Zyklen abgeleitet worden ist, während das Datum Qac0(n) eine Frischluftströmung pro Zylinder darstellt, die im aktuellen Zyklus abgeleitet worden ist. Unter Berücksichtigung der Zyklusverzögerung (oder der Phasen verzögerung) wird das Datum Qac0(1) als Frischluftströ mung Qac_n betrachtet und gelesen, die derzeit in den Zuführungssammlereinlaß gesaugt wird. Somit gibt Qac_n den aktuellen Wert der zugeführten Frischluftströmung an, die in den Sammlereinlaß gesaugt wird, während Qac_n-1 den vorangehenden Wert der zugeführten Frischluftströmung angibt. Der aktuelle Wert Qac_n der zugeführten Frisch luftströmung wird als Ausdruck Qac_n = Qac0.Z^-n darge stellt.

Im Schritt S27 wird eine endgültige zugeführte Frisch luftströmung pro Zylinder Qac aus dem volumetrischen Verhältnis Kvol (= Vc/Vm) und dem Volumetrikeffizienz- Äquivalenzwert Kin gemäß der folgenden Gleichung ge schätzt und abgeleitet, die einer Gleichung einer Verzö gerung erster Ordnung entspricht.

Qac = Qac_n-1 × (1 - Kvol × Kin) + Qac_n × Kvol × Kin

wobei das Produkt (Kvol × Kin) des volumetrischen Ver hältnisses Kvol und des Volumetrikeffizienz-Äquiva lenzwerts Kin angibt, welcher Prozentsatz der derzeit in den Zuführungskollektor zugeführten Frischluft in den Zylinder gesaugt werden kann. Gemäß der Verzögerung erster Ordnung entspricht daher der erste Ausdruck {Qac_n-1 × (1 - Kvol × Kin)} im wesentlichen der Rate der Frischluftströmung, die von der zugeführten Frischluft strömung, die vom Luftströmungsmesser im vorangehenden Arithmetikoperationszyklus (siehe Fig. 4) gemessen worden ist, in den Zylinder gesaugt wird, während der zweite Ausdruck (Qac_n × Kvol × Kin) im wesentlichen der Rate der Frischluftströmung entspricht, die von der zugeführten Frischluftströmung, die vom Luftströmungsmesser im lau fenden Arithmetikoperationszyklus gemessen worden ist, in den Zylinder gesaugt wird.

Wie aus dem Vorangegangenen deutlich wird, kann die zugeführte Frischluftströmungrate genau geschätzt werden.

Während der EGR-Steuerung wird die EGR-Menge pro Zylinder Qec gemäß der in Fig. 5 gezeigten Routine berechnet.

Im Schritt S31 wird die Strömungsrate Qe des in das Zuführungssystem (in den Ansaugkrümmer 4) zurückgeführten Abgases gelesen. Die Strömungsrate Qe des zurückgeführten Abgases wird im folgenden einfach als "EGR-Strömungsrate" bezeichnet. Wie später diskutiert wird, kann die EGR- Strömungsrate Qe mittels einer weiteren Unterroutine abgeleitet werden.

Im Schritt S32 wird die Motordrehzahl Ne gelesen. Im Schritt S31 wird eine EGR-Menge pro Zylinder Qec_n auf der Grundlage der EGR-Strömungsrate Qe, der Motordrehzahl Ne und der vorgegebenen Konstanten Kcon# gemäß der folgenden Gleichung berechnet.

Qec_n = Qe/Ne × Kcon#

Im Schritt S34 wird ähnlich wie im Schritt S27 eine endgültige EGR-Menge pro Zylinder Qec aus dem volumetri schen Verhältnis Kvol (= Vc/Vm) und dem Volumetrikeffi zienz-Äquivalenzwert Kin gemäß der folgenden Gleichung geschätzt und abgeleitet.

Qec = Qec_n-1 × 1 - Kvol × Kin) + Qec_n × Kvol × Kin

wobei das Produkt (Kvol × Kin) angibt, welcher Prozent satz des derzeit berechneten EGR-Werts pro Zylinder in den Zylinder gesaugt wird. Daher entspricht der erste Ausdruck {Qec_n-1 × (1 - Kvol × Kin)} im wesentlichen der Rate des EGR-Werts pro Zylinder, die von der im vorange henden Arithmetikoperationszyklus (siehe Fig. 5) berechneten EGR-Wert pro Zylinder Qec_n-1 in den Zylinder ge saugt wird, während der zweite Ausdruck (Qec_n × Kvol × Kin) im wesentlichen der Rate der EGR- Menge pro Zylinder entspricht, die von dem im aktuellen Arithmetikoperationszyklus berechneten EGR-Wert pro Zylinder Qec_n in den Zylinder gesaugt wird.

Wie in Fig. 6 gezeigt, kann die Zuführungsfrischlufttem peratur Ta aus dem vorangehenden Wert Pm_n-1 des Ansaug drucks abgeleitet werden. Das heißt, im Schritt S41 wird der vorangehende Wert Pm_n-1 des Ansaugdrucks gelesen. Anschließend wird im Schritt S42 die Frischlufttemperatur Ta anhand der folgenden Gleichung auf der Grundlage des wohlbekannten Gesetzes der Thermodynamik (adiabatisches Gesetz) abgeleitet.

Ta = TA# × (Pm_n-1/PA#)^(K-1)/K + TOFF#

wobei TA# und PA# jeweils eine vorgegebene Standardtempe ratur (eine vorgegebene Konstante) und einen vorgegebenen Standarddruck (eine vorgegebene Konstante) bezeichnen, die beide Konstanten sind, K ein Verhältnis der jeweili gen spezifischen Wärme bezeichnet und TOFF# einen Tempe raturanstieg bezeichnet, der aufgrund eines Druckanstiegs des Ansaugdrucks auftritt, während die Frischluft durch den Luftfilter in den Zuführungssammler gesaugt wird. Um die Frischlufttemperatur Ta genauer zu schätzen, können die Standardtemperatur TA# und der Temperaturanstieg TOFF# korrigiert werden, indem sie mit entsprechenden Korrekturfaktoren Kta und KtOFF multipliziert werden, die üblicherweise so bestimmt werden, daß sie proportional zu einem Anstieg der Wassertemperatur Tw sind.

In Fig. 7 ist eine Routine zur Berechnung der Temperatur Te des in den Zuführungssammlereinlaß zurückgeführten Abgases gezeigt. Im Schritt S51 wird die Abgastemperatur Texh gelesen, die von einer weiteren Unterroutine abgeleitet wird, wie später erläutert wird. Im Schritt S52 wird die EGR-Temperatur Te gemäß der folgenden Gleichung berechnet.

Te = Texh × KTOLS#

wobei KTOLS# einen Temperaturabfallfaktor bezeichnet, der sich auf eine Rate eines Temperaturabfalls des vom Abgas krümmer in den Ansaugkrümmer strömenden, zurückgeführten Abgases bezieht.

In Fig. 8 ist eine Routine zur Berechnung des Volumetrik effizienz-Äquivalenzwerts Kin gezeigt. Im Schritt S61 werden der vorangehende Wert Pm_n-1 des Ansaugdrucks und die Motordrehzahl Ne gelesen. Im Schritt S62 wird aus dem vorangehenden Wert Pm_n-1 des Ansaugdrucks gemäß der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 9 gezeigt, der in Abhän gigkeit vom Ansaugdruck gewonnene Korrekturfaktor Kinp abgeleitet. Im Schritt S63 wird von der Motordrehzahl Ne gemäß der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 10 gezeigt, der in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gewonnene Korrek turfaktor Kinn abgeleitet. Im Schritt S64 wird der Volu metrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin als Produkt (Kinp × Kinn) sowohl des in Abhängigkeit vom Ansaugdruck gewonnenen Korrekturfaktors Kinp als auch des in Abhän gigkeit von der Motordrehzahl gewonnenen Korrekturfaktors Kinn berechnet oder geschätzt. Wenn der Motor ein Verwirbelungssteuerventil verwendet, kann der Volumetrik effizienz-Äquivalenzwert Kin um einen von der Verwirbe lungssteuerventilöffnung abhängigen Korrekturfaktor Kins korrigiert werden, der üblicherweise proportional zur Öffnung des Verwirbelungssteuerventils bestimmt wird. In diesem Fall wird der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin durch die folgende Gleichung ausgedrückt.

Kin = Kinp × Kinn × Kins

In Fig. 11 ist eine Routine zur Berechnung der Abgastem peratur Texh gezeigt. Es ist zu erkennen, daß diese Arithmetikoperation der Fig. 11 in dem Fall unnötig ist, in dem ein Abgastemperatursensor zum direkten Erfassen der Temperatur des Abgases vorhanden ist. Zur Berechnung der Abgastemperatur Texh werden zwei Daten Qfo und Tno verwendet, die beide durch eine sogenannte Zyklusverar beitung erhalten werden, die in Fig. 15 gezeigt ist. Wie im folgenden genauer ausgeführt wird, ist die in Fig. 15 gezeigte Zyklusverabeitung der im Schritt S26 des in Fig. 4 gezeigten Flußdiagramms erläuterten Verzögerungs verarbeitung ähnlich.

Im Schritt S71 wird eine sogenannte zyklisch verarbeitete Kraftstoffeinspritzmenge Qfo gelesen. Die zyklisch verar beitete Kraftstoffeinspritzmenge Qfo kann unter Berück sichtigung der Zyklusverzögerung (der Phasenverzögerung) vom Zeitpunkt, zu dem die Düse während des Einlaßtaktes Kraftstoff einspritzt, bis zum Ausstoßtakt gemäß Schritt S92 der Fig. 15 abgeleitet werden.

Im Schritt S72 wird eine sogenannte zyklisch verarbeitete Ansauglufttemperatur Tno gelesen. Ähnlich dem Schritt S71 kann die zyklisch verarbeitete Ansauglufttemperatur Tno gemäß Schritt S92 der Fig. 15 unter Berücksichtigung der Zyklusverzögerung abgeleitet werden.

Im Schritt S73 wird der vorangegangene Wert Pexh_n-1 des Abgasdrucks gelesen, der gemäß der Arithmetikoperation der Fig. 3 einen Zyklus vorher berechnet worden ist.

Im Schritt S74 wird anhand der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 12 gezeigt, aus der oben genannten zyklisch verar beiteten Kraftstoffeinspritzmenge Qfo eine Grund-Abgas temperatur Texhb abgeleitet.

Im Schritt S75 wird aus der zyklisch verarbeiteten An sauglufttemperatur Tno mit dem folgenden Ausdruck ein von der Ansauglufttemperatur abhängiger Korrekturfaktor Ktexh1 abgeleitet.

Ktexh1 = (Tno/Ta#)^KN

wobei Ta# die oben diskutierte Standardtemperatur be zeichnet und KN einen Exponenten eines Verhältnisses (Tno/Ta#) der zyklisch verarbeiteten Ansauglufttempera tur Tno zur Standardtemperatur Ta# bezeichnet und auf eine vorgegebene Konstante gesetzt ist. Der von der Ansauglufttemperatur abhängige Korrekturfaktor Ktexh1 entspricht im wesentlichen einer Rate des Abgastempera turanstiegs, der während des Anstiegs der Ansauglufttem peratur auftritt.

Im Schritt S76 wird aus dem vorangehenden Wert Pexh_n-1 des Abgasdrucks mittels der folgenden Gleichung auf der Grundlage des wohlbekannten adiabatischen Gesetzes (eine adiabatische Zustandsänderung) ein vom Abgasdruck abhän giger Korrekturfaktor Ktexh2 abgeleitet.

Ktexh2 = (Pexh_n-1/PA#)^(Ke-1)/Ke

wobei PA# den vorher diskutierten Standarddruck bezeich net, (Ke - 1)/Ke einen Exponenten eines Verhältnisses (Pexh_n-1/PA#) bezeichnet und Ke auf eine vorgegebene Konstante eingestellt ist. Der vom Abgasdruck abhängige Korrekturfaktor Ktexh2 entspricht im wesentlichen einer Rate des Abgastemperaturanstiegs, der aufgrund des An stiegs des Abgasdrucks auftritt.

Im Schritt S77 wird gemäß der folgenden Gleichung aus der Grund-Abgastemperatur Texhb und den zwei Korrekturfakto ren Ktexh1 und Ktexh2 die Abgastemperatur Texh abgelei tet.

Texh = Texhb × Ktexh1 × Ktexh2

In Fig. 3 ist eine Routine zur Berechnung der EGR-Strö mungsrate Qe gezeigt. Im Schritt S81 werden der Ansaug druck Pm, der Abgasdruck Pexh, eine Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Ventils 9 sowie die EGR-Temperatur Te gelesen. Die Ist-Anhebung Lifts wird vom Anhebungssensor 34 er faßt, wobei das erfaßte Anhebungsanzeigesignal in die Eingangsschnittstelle der Steuereinheit 13 übertragen wird.

Im Schritt S82 wird anhand der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 14 gezeigt, aus der Ist-Anhebung Lifts des EGR- Ventils eine Öffnungsfläche (Ave) des EGR-Durchlasses oder des EGR-Ventils gewonnen. Im Schritt S83 wird gemäß der folgenden Gleichung auf der Grundlage der vier Para meter Pn, Pexh, Lifts (oder Ave) und Te die EGR-Strö mungrate Qe berechnet.

Qe = Ave × (Pexh - Pm)^1/2 × KR#/Te × TA#

wobei KR# eine vorgegebene Konstante ist. Wie allgemein bekannt ist, wird eine Fluidströmungsgeschwindigkeit q ausgedrückt durch q = (ΔP.2ρ)^1/2, wobei ΔP einen Diffe renzdruck z. B. zwischen einem Druck am Einlaß des EGR- Durchlasses und einem Druck am Auslaß des EGR-Durchlasses bezeichnet und ρ eine Massedichte der zurückgeführten Abgasströmung bezeichnet. Die obenerwähnte vorgegebene Konstante KR# wird so gewählt, daß sie im wesentlichen äquivalent zum Wert (2ρ)^1/2 ist. Im obenbeschriebenen Ausdruck wird der Parameter Te häufig weggelassen, obwohl zur Ableitung der EGR-Strömungrate Qe die vier Parameter Pm, Pexh, Lifts (oder Ave) und Te verwendet werden. Das heißt, die EGR-Strömungsrate Qe kann einfach durch Qe = Ave × (Pexh - Pm)^1/2 × Kr# ausgedrückt werden, da die EGR-Strömungsrate Qe durch den Anstieg der EGR-Tempe ratur kaum ungünstig beeinflußt wird.

In Fig. 15 ist die Zyklusverarbeitung ähnlich der Verzö gerungsverarbeitung (siehe Schritt S26 der Fig. 4) ge zeigt. Im Schritt S91 werden zuerst die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac, die Kraftstoffein spritzmenge Qsol und die Ansauglufttemperatur Tn gelesen. In der gezeigten Ausführungsform wird die Ansauglufttem peratur Tn gemäß der Gleichung Tn = (Qac × Ta + Qec × Te)/(Qac + Qec) berechnet, wobei Qac die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder be zeichnet, Ta die Frischlufttemperatur bezeichnet, Qec die EGR-Menge pro Zylinder bezeichnet und Te die EGR-Tempera tur bezeichnet.

Im Schritt S92 wird die Zyklusverarbeitung wie folgt durchgeführt. Für die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac, die sich auf den Ansaugtakt bezieht, wird zum Zweck der Phasenanpassung (oder Zyklusanpassung) an den Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsverarbeitung durchgeführt, so daß die Zahl (CYLN# - 1), die durch Subtrahieren einer 1 von der Zahl (CYLN#) der Motorzylin der erhalten wird, als Wert ausgewählt wird, der der Phasenverzögerung der zugeführten Frischluftströmung pro Zylinder Qac entspricht, die von der Arithmetikopera tionsroutine der Fig. 4 abgeleitet worden ist. Das heißt, das Datum Qac.Z^-(CYLN#-1), das vor (CYLN# - 1) Zyklen durch die Arithmetikoperation (siehe Verarbeitungsablauf von Schritt S21 bis Schritt S27) der Fig. 4 abgeleitet worden ist, wird als die Verdrängung pro Zylinder Qexh betrachtet, die während des Ausstoßtaktes aus einem Zylinder ausgestoßen wird.

Für die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, die sich auf den Kompressionstakt bezieht, wird zum Zweck der Phasenanpas sung an den Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsver arbeitung durchgeführt, so daß die Zahl (CYLN# - 2), die durch Subtrahieren einer 2 von der Zahl (CYLN#) der Motorzylinder erhalten wird, als Wert ausgewählt wird, der der Phasenverzögerung der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol entspricht, die durch die Routine der Fig. 21 abge leitet wird, wie später erläutert wird. Das heißt, das Datum Qsol.Z^-(CYLN#-2), das durch die Arithmetikopera tion (siehe den Verarbeitungsablauf von Schritt S131 bis 134) der Fig. 21 vor (CYLN# - 2) Zyklen abgeleitet worden ist, wird als die zyklisch verarbeitete Kraftstoffein spritzmenge Qfo betrachtet.

Für die Ansauglufttemperatur Tn, die sich auf den Ansaug takt bezieht, wird zum Zweck der Phasenanpassung an den Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsverarbeitung ausgeführt, so daß die Zahl (CYLN# - 1), die durch Sub trahieren einer 1 von der Zahl (CYLN#) der Motorzylinder erhalten wird, als Wert ausgewählt wird, der der Phasen verzögerung der Ansauglufttemperatur Tn entspricht, die durch Schritt S91 der Fig. 15 abgeleitet worden ist. Das heißt, das Datum Tn.Z^-(CYLN#-1), das vor (CYLN# - 1) Zyklen durch die Arithmetikoperation der Fig. 15 abgelei tet worden ist, wird als die zyklisch verarbeitete An sauglufttemperatur Tno betrachtet.

In den Fig. 16 bis 18 ist eine EGR-Steuerung gezeigt, die von der Vorrichtung der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Eine Stell-Anhebung Liftt des EGR-Ventils 9 wird gemäß der in Fig. 16 gezeigten Routine berechnet. Im Schritt S101 werden der Ansaugdruck Pm, der Abgasdruck Pexh, eine erforderliche EGR-Strömungsrate Tqe sowie die EGR-Temperatur Te gelesen. Im Schritt S102 wird eine erforderliche Fluidströmungsdurchlaßfläche Tav, die vom EGR-Ventil 9 definiert wird, als Funktion der vier Parameter Pm, Pexh, Tqe und Te wie folgt berechnet.

Tav = Tqe/(Pexh - Pm)^1/2/KR# × Te/Ta#

wobei KR# und TA# vorgegebene Konstanten sind, wie oben beschrieben worden ist. Wie bereits im Schritt S83 der Fig. 13 erläutert, kann der Parameter Te weggelassen werden. In diesem Fall wird der erforderliche Fluidströ mungsdurchlaß Tav einfach durch

Tav = Tqe/(Pexh - Pm)^1/2/KR#

ausgedrückt.

Im Schritt S103 wird eine Soll-Anhebung Mlift des EGR- Ventils 9 anhand der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 17 gezeigt, aus dem erforderlichen Fluidströmungsdurchlaß Tav abgeleitet.

Im Schritt S104 wird eine sogenannte Vorverarbeitung (wie im folgenden mit Bezug auf die in Fig. 23 gezeigte Unter routine genauer erläutert wird) auf die Soll-Anhebung Mlift hinsichtlich der Verzögerung beim Betätigungs zeitablauf des EGR-Ventils 9 angewendet. Die vorverarbei tete Soll-Anhebung Mlift wird als Stell-Anhebung Liftt betrachtet, woraufhin ein Steuersignal, das der Stell- Anhebung Liftt entspricht, von der Steuereinheit 13 an das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12 ausgegeben wird.

In Fig. 18 ist eine Routine zur Berechnung der erforder lichen EGR-Strömungsrate Tqe gezeigt. Im Schritt S111 werden die Motordrehzahl Ne, eine Soll-EGR-Rate Megr sowie die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac gelesen. Im Schritt S112 wird eine Soll-EGR-Menge Tqec0 als das Produkt (Qac × Megr) der zugeführten Frischluft strömung pro Zylinder Qac und der Soll-EGR-Rate Megr abgeleitet. Um eine Stell-EGR-Menge Tqec abzuleiten, wird im Schritt S113 eine sogenannte Vorverarbeitung auf die im Schritt S112 abgeleitete Soll-EGR-Menge Tqec0 unter Berücksichtigung der volumetrischen Kapazität des Zufüh rungssystems vom EGR-Steuerventil bis zum Einlaß des Motorzylinders und der volumetrischen Kapazität des Zylinders angewendet. Einzelheiten der Vorverarbeitung werden später mit Bezug auf das Flußdiagramm der Fig. 24 beschrieben. Im Schritt S114 wird die erforderliche EGR- Strömungsrate Tqe als Funktion der Stell-EGR-Menge Tqec und der Motordrehzahl Ne gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet.

Tqe = Tqec × Ne/KCON#

wobei KCON# dieselbe vorgegebene Konstante ist, wie im Schritt S25 der Fig. 4 und im Schritt S33 der Fig. 5 beschrieben worden ist.

In Fig. 19 ist eine Routine zur Berechnung der EGR-Rate Megr gezeigt. Im Schritt S121 werden die Motordrehzahl Ne und die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol gelesen. Im Schritt S122 wird die Soll-EGR-Rate Megr sowohl von der Motor drehzahl Ne als auch der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, die im wesentlichen die Motorlast darstellt, anhand der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 20 gezeigt, gewonnen.

In Fig. 21 ist eine Routine zur Berechnung der Kraftstof feinspritzmenge Qsol gezeigt. Im Schritt S131 werden die Motordrehzahl Ne und die Steuerhebelöffnung CL der Ein spritzpumpe 7 gelesen. Im Schritt S132 wird anhand der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 22 gezeigt, sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch der Steuerhebelöffnung CL eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv gewonnen. Im Schritt S133 wird die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv mit verschiedenen Korrekturfaktoren wie z. B. eines von der Wassertemperatur abhängigen Korrekturfaktors und derglei chen korrigiert, um eine korrigierte Kraftstoffeinspritz menge Qsol1 zu erzeugen. Im Schritt S134 wird in dem Fall, daß der korrigierte Kraftstoffeinspritzwert Qsol1 eine obere Grenze (eine gegebene maximale Kraftstoffein spritzmenge Qful, die von einer weiteren in Fig. 50 gezeigten Unterroutine berechnet wird) überschreitet, die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 durch die obere Grenze ersetzt, um den aktuellen Ausgangswert der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol innerhalb der oberen Grenze zu halten. Wenn die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 unterhalb der Obergrenze liegt, wird die korri gierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 als der aktuelle Ausgangswert der Einspritzmenge Qsol betrachtet.

Fig. 23 zeigt die Vorverarbeitung (siehe Schritt S104 der Fig. 16), die zum Ableiten der Stell-Anhebung Liftt für das EGR-Ventil aus der Soll-Anhebung Mlift erforderlich ist. Im Schritt S145 wird die durch Schritt S103 abgelei tete Soll-Anhebung Mlift gelesen. Im Schritt S146 wird bestimmt, ob der aktuelle Wert Mlift_n der Soll-Anhebung Mlift größer als oder gleich dem vorangehenden Wert Mlift_n-1 der Soll-Anhebung ist. Der aktuelle Wert Mlift_n der Soll-Anhebung wird im folgenden einfach mit "Mlift" abgekürzt. Wenn die Antwort auf Schritt S146 eine Bestä tigung (JA) ist, wird mit Schritt S147 fortgefahren, in dem für den Fall, daß die Ventilanhebung des EGR-Ventils 9 zunimmt, eine Zeitkonstante Tc1 auf eine erste vorgege bene Zeitkonstante TCL1# eingestellt wird, die einer Zeitkonstante oder einem Verzögerungskoeffizienten ent spricht. Wenn die Antwort auf Schritt S146 negativ aus fällt (NEIN), wird mit Schritt S148 fortgefahren, in dem die Zeitkonstante Tc1 auf eine zweite vorgegebene Zeit konstante TCL2# eingestellt wird, die einer Zeitkonstan ten oder einem Verzögerungskoeffizienten für den Fall einer abnehmenden Ventilanhebung entspricht. Im Schritt S149 wird auf der Grundlage der aktuellen Soll-Anhebung Mlift und der durch die Schritte S146 oder S148 erhalte nen Zeitkonstanten Tc1 eine von einer Zeitkonstante abhängige Funktion Rlift ausgedrückt durch Rliftn = Rlift_n-1 × (1 - Tc1) + Mlift × Tc1, wobei Rliftn den aktuellen Wert der Funktion Rlift bezeichnet, Rlift_n-1 den vorangegangenen Wert der Funktion Rlift bezeichnet und Tc1 die ausgewählte Zeitkonstante ist. Die Stell-Anhebung Liftt wird sowohl aus der aktuellen Soll- Anhebung Mlift als auch dem vorangegangenen Wert Rlift_n-1 der Funktion Rlift gemäß der folgenden Gleichung abgelei tet.

Liftt = GKL# × Mlift - (GKL# - 1) × Rlift_n-1

wobei GKL# eine Vorverarbeitungsverstärkung (eine vorge gebene Konstante) ist.

In Fig. 24 ist die Vorverarbeitung (siehe Schritt S113 der Fig. 18) gezeigt, die für die Ableitung der Stell- EGR-Menge Tqec erforderlich ist. Im Schritt S151 wird die Soll-EGR-Menge Tqec0 (= Qac × Megr), die durch Schritt S112 der Fig. 18 abgeleitet worden ist, eingelesen. Im Schritt S152 wird auf der Grundlage der aktuellen Soll- EGR-Menge Tqec0 und eines vorgegebenen Korrekturfaktors (eine Konstante) Kv eine von der volumetrischen Effizienz abhängige Funktion Rqec ausgedrückt durch Rqec (= Rqec_n) = Rqec_n-1 × (1 - Kv) + Tqec0 × Kv, wobei Rqec_n den aktuellen Wert der Funktion Rqec bezeichnet, Rqec_n-1 den vorangegangenen Wert der Funktion Rqec be zeichnet und der Korrekturfaktor Kv ausgedrückt wird durch Kv = Kin × Vc/Vm/CYLN# (= Kin × Kvol/CYLN#). In diesem Fall stellt das Produkt (Kin × Kvol) einen Prozentsatz der EGR-Menge dar, die derzeit in den Zylin der gesaugt wird. Das heißt, der Korrekturfaktor ent spricht einem vorgegebenen Verzögerungskoeffizienten. Das Bezugszeichen CYLN# bezeichnet die Anzahl der Motorzylin der. Die Stell-EGR-Menge Tqec wird sowohl von der aktuel len Soll-EGR-Menge Tqec0 als auch vom vorangehenden Wert Rqec_n-1 der Funktion Rqec gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet:

Tqec = GKQE# × Tqec0 + (GKQE# - 1) × Rqec_n-1

wobei GKQE# eine Vorverarbeitungsverstärkungskonstante (eine vorgegebene Konstante) darstellt.

Wie aus dem Vorangehenden deutlich wird, wird die zuge führte Frischluftströmung pro Zylinder Qac unter Berück sichtigung der Verzögerung erster Ordnung auf der Grund lage des Frischluftströmungsratenanzeigesignals Qo vom Luftströmungsmesser 16 genau geschätzt, wobei die Soll- EGR-Menge Tqec0 als Funktion der zugeführten Frischluft strömung pro Zylinder Qac und der Soll-EGR-Rate Megr auf der Grundlage sowohl der Motordrehzahl Ne als auch der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol berechnet wird, wobei unter Berücksichtigung sowohl der volumetrischen Kapazität des Zuführungssystems vom EGR-Ventil 9 bis zum Einlaß des Zylinders als auch der volumetrischen Kapazität des Zylinders die vorverarbeitete Soll-EGR-Menge Tqec0 als die Stell-EGR-Menge Tqec aktualisiert wird. Zusätzlich wird die erforderliche Fluidströmungsfläche Tav für den EGR-Durchlaß oder das EGR-Ventil 9 in Abhängigkeit vom Differenzdruck (Pexh - Pm) zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck sowie von der erforderlichen EGR-Strö mungsrate Tqe geeignet bestimmt, wobei die Soll-Anhebung Mlift des EGR-Ventils 9 von der erforderlichen Fluidströ mungsfläche abgeleitet wird, woraufhin die Vorverarbei tung auf die Soll-Anhebung Mlift unter Berücksichtigung der Verzögerung beim Betätigungszeitablauf des EGR-Ven tils 9 angewendet wird und schließlich die vorverarbeitete Soll-Anhebung Mlift als die Stell- Anhebung Liftt (der an das Elektromagnetventil 12 auszugebende aktuelle Tastverhältnissignalwert) für das EGR-Ventil 9 aktualisiert wird. Das heißt, die Soll-EGR- Menge wird in Abhängigkeit von der zugeführten Frischluftströmungsrate sowie von der Soll-EGR-Rate bestimmt. Die zugeführte Frischluftströmungsrate (die Strömungsrate pro Zylinder Qac) auf der Grundlage des gemessenen Werts des Luftströmungsmessers 16 verändert sich in Abhängigkeit von der Veränderung der Dichte der zugeführten Frischluft, während die EGR-Rate Megr auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Motorlast (der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol) durch die Veränderung der Luftdichte nicht beeinflußt wird. Daher kann die Soll- EGR-Menge in Abhängigkeit von der Umgebungsveränderung (der Veränderung der Luftdichte) wirksam optimiert wer den. Obwohl eine Antwortverzögerung (eine Phasenverzöge rung zwischen der zurückgeführten Abgasströmung, die durch das EGR-Ventil 9 strömt und der zugeführten Ab gasströmung, die momentan in den Einlaß des Motorzylin ders gesaugt wird) insbesondere in einem Übergangszustand wie Beispiel während starker Beschleunigung einer dynami schen Eigenschaft des zurückgeführten Abgases vom EGR- Ventil 9 bis zum Zylindereinlaß eigen ist, wird eine Stell-EGR-Menge durch eine Vorverarbeitung, die die dynamische Eigenschaft reflektiert, von der Soll-EGR- Menge abgeleitet, wodurch das System verhindert, daß die Antwortverzögerung einen ungünstigen Einfluß auf die EGR- Steuerung ausübt. Die häufig als Verzögerungskoeffizient bezeichnete Zeitkonstante wird in Abhängigkeit von der volumetrischen Kapazität im Zuführungssystem vom EGR-Ven til bis zum Motorzylindereinlaß und von der volumetri schen Kapazität des Zylinders bestimmt, wodurch die Vorverarbeitung die Phasenverzögerung wirksam kompen siert. Somit kann die Vorrichtung der ersten Ausführungsform eine hochgenaue EGR-Steuerung schaffen, wie vorher erläutert worden ist, und damit eine optimale Abgasregelung sicherstellen. Somit werden schädliche Abgasemissionen wie z. B. NOx-Emissionen, Partikel und dergleichen selbst im Fall des Übergangszustands des fahrenden Fahrzeugs wie z. B. bei einem Übergang von einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit zu einer starken Beschleunigung oder bei einer beträchtlichen Veränderung der Luftdichte, die aufgrund der Umgebungsveränderung zwischen einer Tieflandfahrt und einer Hochlandfahrt auftritt, durch die optimale EGR- Steuerung der Vorrichtung der ersten Ausführungsform wirksam verringert.

Mit anderen Worten, gemäß der ersten Ausführungsform wird zuerst eine erste Soll-EGR-Menge, die in den Zylinder gesaugt werden soll, eingestellt und anschließend die Zeitkonstante der dynamischen Eigenschaften des zurückgeführten Abgases, das vom EGR-Ventil 9 durch den EGR-Durchlass 10 in den Motorzylinder strömt, auf der Grundlage der geschätzten volumetrischen Effizienz (des Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwerts Kin), der auf wenig stens der Motordrehzahl Ne basiert, geschätzt. Drittens wird durch eine erste Vorverarbeitung, die die geschätzte Zeitkonstante widerspiegelt, eine zweite Soll-EGR-Menge arithmetisch abgeleitet, die durch das EGR-Ventil 9 strömen soll. Anschließend wird die Soll-Anhebung Mlift für das EGR-Ventil 9 auf der Grundlage der zweiten Soll- EGR-Menge geschätzt. In der ersten Ausführungsform wird eine zweite Vorverarbeitung, die die Verzögerung des Betätigungszeitablaufs des EGR-Ventils 9 widerspiegelt, auf die Soll-Anhebung Mlift angewendet, um die Stell- Anhebung Liftt abzuleiten. Unter der Annahme, daß die Zeitkonstante der dynamischen Eigenschaften der zurückgeführten Abgasströmung durch τa dargestellt wird, wird unter Berücksichtigung der ersten Vorverarbeitung die zweite Soll-EGR-Menge M₂Qe durch den folgenden Laplace-Transformations-Operationsausdruck (1) ausgedrückt.

M₂Qe = {[1 + G.τa.s)/(1 + τa.s)}.MQce (1)

wobei M₂Qe (kg/Takt) die zweite Soll-EGR-Menge bezeich net, die durch das EGR-Ventil 9 strömen soll, G eine vorgegebene Vorverarbeitungsverstärkung bezeichnet, τa (s) die Zeitkonstante bezeichnet, die die dynamischen Eigenschaften des zurückgeführten Abgases anzeigt, das vom EGR-Ventil 9 durch den EGR-Durchlaß 10 zum Motorzylinder strömt, s einen Laplace-Operator bezeichnet und MQce (kg/Takt) die erste Soll-EGR-Menge bezeichnet, die in den Motorzylinder gesaugt werden soll. Als Ergebnis des oben genannten Laplace-Transformation- Operationsausdrucks (1) wird unter der Annahme, daß die obenerwähnte zweite Soll-EGR-Menge M₂Qe gleich der momentan durch das EGR-Ventil 9 strömenden EGR-Menge ist, eine aktuelle EGR-Menge Qce, die momentan in den Zylinder gesaugt wird, mit folgender Näherungsgleichung (2) ausgedrückt.

Qce = {(1 + G.τa)/(1 + τa)²}.MQce (2)

Wie aus den Gleichungen (1) und (2) deutlich wird, be steht die Möglichkeit, daß die aktuelle EGR-Menge Qce die erste Soll-EGR-Menge MQce überschreitet, was von der Größe der Vorverarbeitungsverstärkung G abhängt. Wenn versucht wird, den zu kleinen Verstärkungsfaktor G zu wählen, um ein solches Überschreiten zu verringern, kann das Antwortverhalten der EGR-Steuerung verschlechtert werden. Fig. 25 zeigt Simulationsergebnisse der aktuellen EGR-Menge Qce, wenn ein sogenannter Stufeneingang als die erste Soll-EGR-Menge MQce in einem herkömmlichen Stufen antwortverfahren bei Vorhandensein der Vorverarbeitung der Gleichung (1) bei verschiedenen Verstärkungen wie z. B. 2, 1,5 und 0,8 und bei Fehlen der Verarbeitung der Gleichung (1) angelegt wird. Wie aus den Simulationser gebnissen der Fig. 25 deutlich wird, besteht bei Vorhan densein der Verarbeitung des Ausdrucks (1) eine Neigung, daß die Überschreitung bei einer Verstärkung G (z. B. G = 2, G = 1,5) oberhalb von "1" auftritt, während bei einer Verstärkung (z. B. G = 0,8) unterhalb von "1" die Neigung besteht, daß das Antwortverhalten der EGR-Steuerung verschlechtert wird. Um die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen, zeigt Fig. 26 eine weiter verbesserte Vorrichtung (eine Abwandlung) der ersten Ausführungsform.

In Fig. 26 ist das Schaubild der weiter verbesserten EGR- Steuerung gezeigt. Die Vorrichtung der Fig. 26 enthält einen Einstellabschnitt 41 für einen Soll-EGR-Wert pro Zylinder, einen Einstellabschnitt 42 für eine Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs, einen Schätzab schnitt 43 für eine Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa, einen Schätzabschnitt 44 für eine volumetrische Effizienz, einen Vorverarbeitungs-Arithmetikoperations- Abschnitt 45 sowie einen Soll-EGR-Ventilöffnungs-Arithme tikoperations-Abschnitt 46. Der Einstellabschnitt 41 für die Soll-EGR-Menge pro Zylinder dient zum Einstellen der Soll-EGR-Menge MQce. Der Einstellabschnitt 42 für die Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs dient zum Einstel len einer Antwortcharakteristik (einer Zeitkonstante τs) zwischen der ersten Soll-EGR-Menge MQce und der aktuellen EGR-Menge Qce. Der Schätzabschnitt 43 für die Dynamikcha rakteristik-Zeitkonstante τa dient zum Schätzen einer Dynamikcharakteristik (einer Zeitkonstante τa) von dem Zeitpunkt, zu dem die zurückgeführte Abgasströmung durch das EGR-Steuerventil strömt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die zurückgeführte Abgasströmung in den Einlaß des Motor zylinders gesaugt wird, auf der Grundlage sowohl der vom Sensor 17 erfaßten Motordrehzahl Ne als auch der volume trischen Effizienz, die vom Volumetrikeffizienz-Schätzab schnitt 44 geschätzt wird. Der Vorverarbeitungs-Arithme tikoperations-Abschnitt 45 dient zur Berechnung der zweiten Soll-EGR-Menge (die vorverarbeitete Soll-EGR- Menge) M₂Qe aus der ersten Soll-EGR-Menge MQce mittels der Vorverarbeitung auf der Grundlage der dynamischen Charakteristik (der Zeitkonstante τa), die vom Schätzab schnitt 43 für die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa geschätzt wird, so daß die Antwortcharakteristik (die Zeitkonstante τs), die vom Einstellabschnitt 42 einge stellt worden ist, erreicht wird. Der Soll-EGR-Ventilöff nungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 46 leitet eine Soll- EGR-Ventilöffnung oder eine Soll-Fluidströmungs-Durchlaß fläche (die einer Soll-Anhebung des EGR-Ventils 9 ent spricht) aus der zweiten Soll-EGR-Menge M₂Qe ab. Der Volumetrikeffizienz-Schätzabschnitt 44 schätzt eine Volumetrikeffizienz η_v sowohl anhand der Motordrehzahl Ne als auch des Sammlerinnendrucks Pcol. Die Volumetrikeffi zienz η_v wird aus der Motordrehzahl Ne und dem Sammlerin nendruck Pcol in Abhängigkeit vom experimentell ermittel ten Kennfeld, wie in Fig. 27 gezeigt, gewonnen. Für den Fall eines Vierzylinder-Dieselmotors z. B. funktioniert die Vorrichtung der in Fig. 26 gezeigten Abwandlung wie folgt.

Die Schätzvorrichtung 43 für die Dynamikcharakteristik- Zeitkonstante τa schätzt eine Dynamikcharakteristik (eine Zeitkonstante τa) anhand der Motordrehzahl Ne und der geschätzten Volumetrikeffizienz η_v, während der Einstellabschnitt 42 für die Antwortcharakteristik- Zeitkonstante τs eine Antwortcharakteristik (eine Zeitkonstante τs) schätzt, so daß die Antwortcha rakteristik-Zeitkonstante eine positive Zahl ist, die kleiner ist als die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa (siehe folgende Ungleichung).

0 < τs < τa (3)

Der Vorverarbeitungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 45 der in Fig. 26 gezeigten Vorrichtung berechnet die vorverarbeitete Soll-EGR-Menge (die zweite Soll-EGR-Menge M₂Qe) gemäß der folgenden Laplace-Transformations- Operationsgleichung (4) unter Verwendung der Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs, der Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa und der ersten Soll-EGR-Menge MQce.

M₂Qe = {(1 + τa.s)/(1 + τs.s)}.MQce (4)

wobei s einen Laplace-Operator bezeichnet.

Als Ergebnis der oben genannten Laplace-Transformations- Operationsgleichung (4) wird eine aktuelle EGR-Menge Qce, die momentan in den Zylinder gesaugt wird, unter der Annahme, daß die obenerwähnte zweite Soll-EGR-Menge M₂Qe gleich der EGR-Menge Qce ist, die momentan durch das EGR- Ventil 9 strömt, durch die folgende Näherungsgleichung (5) ausgedrückt.

Qce = {1/(1 + τa.s)}.MQce (5)

Fig. 28 zeigt die Simulationsergebnisse der Ist-EGR-Menge Qce, wenn eine sogenannte Stufeneingabe bei Vorhandensein der Vorverarbeitung des Ausdrucks (4), wobei die Zeitkon stante τs auf 0,05 s und die Zeitkonstante τs auf 0,13 s eingestellt ist, und bei Fehlen der Verarbeitung des Ausdrucks (4) angelegt wird. Wie aus den Simulationser gebnissen der Fig. 28 deutlich wird, wird bei Vorhanden sein der Verarbeitung des Ausdrucks (4) das Antwortver halten der EGR-Steuerung verbessert. Wie aus der Nähe rungsgleichung (5) deutlich wird, wird mit kleiner wer dender Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs das Ant wortverhalten der EGR-Steuerung besser. Wenn jedoch die Zeitkonstante τs auf einen zu kleinen Wert eingestellt ist, wird die Amplitude der zweiten Soll-EGR-Menge M₂Qe (= Ist-EGR-Menge Qce) im Vergleich zur ersten Soll- EGR-Menge extrem groß, weshalb eine verstärkte Neigung dazu besteht, daß die erforderliche Öffnung des EGR- Ventils übermäßig groß wird. In diesem Fall kann die Ist- EGR-Menge Qce die erste Soll-EGR-Menge MQce überschrei ten. Daher wird vorgezogen, die Antwortcharakteristik- Zeitkonstante τs hinsichtlich einer maximal möglichen Öffnung des EGR-Ventils 9 auf einen möglichst kleinen Wert einzustellen. Da wie oben erwähnt das System der in Fig. 26 gezeigten Abwandlungen die Vorverarbeitung hinsichtlich der Dynamikcharakteristik des zurückgeführten Abgases genauer durchführen kann, so daß die gewünschte Antwortcharakteristik erreicht wird, kann somit eine hochgenaue und hochstabile EGR-Steuerung sichergestellt werden. Da ferner die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa und die Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs (0 < τs < τa) wie oben erläutert bestimmt oder geschätzt werden, ist weniger Überschwingen (Überschreiten und/oder Unterschreiten bezüglich der Soll-EGR-Menge) der EGR- Steuerung vorhanden. Außerdem wird die erforderliche Fluidströmungsfläche Tav als eine Funktion der erforder lichen EGR-Menge (oder der Stell-EGR-Menge) und des Differenzdrucks (Pexh - Pm) zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck genau berechnet, wobei zusätzlich eine weitere Vorverarbeitung, die die Verzögerung des Betäti gungszeitablaufs des EGR-Ventils 9 widerspiegelt, auf die Soll-Ventilanhebung Mlift, die der erforderlichen Fluidströmungsfläche Tav entspricht, angewendet wird, um die Stell-Ventilanhebung Liftt (der für die Soll-EGR- Ventilöffnung erforderliche Steuersignalwert) zu erzeu gen, wodurch eine hochgenaue Öffnungssteuerung des EGR- Ventils 9 sichergestellt wird.

Zweite Ausführung

In den Fig. 29 bis 35 ist eine Kraftfahrzeug-Abgasregel vorrichtung der zweiten Ausführungsform für einen Diesel motor gezeigt. Die Grundkonstruktion der Vorrichtung der in den Fig. 29 bis 35 gezeigten zweiten Ausführungsform ist derjenigen der in den Fig. 21 bis 25 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich. Daher werden dieselben Bezugs zeichen, die in der ersten Ausführungsform der Fig. 1 verwendet worden sind, auf die entsprechenden Elemente, die in der zweiten Ausführungsform der Fig. 29 verwendet sind, angewendet, um einen Vergleich zwischen den ersten und zweiten Ausführungsformen zu ermöglichen. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausfüh rungsform dadurch, daß die Öffnung einer Ansaugluft- Drosselklappe 70 (siehe Fig. 30) in Abhängigkeit von zumindest dem Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck (Pexh) und dem Ansaugdruck (Pm) und die Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Ventils 9 zusätzlich zur obenerwähnten EGR-Ventilsteuerung genau geregelt wird. Wie in Fig. 29 gezeigt, ist der Motor 5 mit einem EGR-Durchlaß 10 ausgerüstet, der einen kleinen Anteil des Schutzabgases in den Ansaugkrümmer 4 zurückführt. Das EGR-Ventil 9 ist im EGR-Durchlaß 10 angeordnet, um die Menge des vom Abgaskrümmer 8 in den Ansaugkrümmer zurückgeführten Abgases zu steuern. Das EGR-Ventil 9 umfaßt ein Ventil 50, eine Ventilspindel 51, von der ein Ende fest mit dem Ventil 50 verbunden ist oder in Baueinheit mit diesem ausgebildet ist, eine Membran 52, die fest mit dem ande ren Ende der Ventilspindel 51 verbunden ist, eine Rück haltefeder 53, die die Membran 52 derart nach unten (in Fig. 29 gezeigt) vorspannt, so daß das Ventil 50 in seiner vollständig geschlossenen Stellung gehalten wird, eine Signalleitung 54 sowie eine Membrankammer 55. Wie bereits in der beigefügten Fig. 1 erläutert worden ist, ist die Signalleitung 54 des EGR-Ventils 9 mit dem Auslaßanschluß des mittels Taktverhältnis gesteuerten Elektromagnetventils 12 verbunden, so daß der Unterdruck, der von einer Unterdruckquelle (der Unterdruckpumpe 11) erzeugt wird und geeignet mit Umgebungsluft geschwächt wird, vom Elektromagnetventil 12 über die Leitung 54 in die Membrankammer 55 geleitet wird. Somit kann in Abhängigkeit von der Stärke des ankommenden Unterdrucks das EGR-Ventil 9 angehoben oder abgesenkt werden. Die Ansaugluft-Drosselklappe 70 (siehe Fig. 30) ist im Zuführungsdurchlaß, der mit dem Ansaugkrümmer 4 in Verbindung steht, angeordnet, um die zugeführte Frischluft geeignet zu drosseln oder zu beschränken. Im Zuführungsdurchlaß ist ein Ansaugdrucksensor 35 angeordnet. Ferner ist im Abgasdurchlaß (dem Abgaskrümmer 8) ein Abgasdrucksensor 56 angeordnet. Um sowohl die EGR- Steuerung als auch die Ansaugluft-Drosselklappenöffnungs- Steuerung durchzuführen, ist eine Steuereinheit 60 vorge sehen. Die Eingangsschnittstelle der Steuereinheit 60 ist mit dem Luftströmungsmesser 16, dem Motordrehzahlsensor 17 und dem Drosselklappenöffnungssensor 57 verbunden, um das Spannungssignal Qo vom Luftströmungsmesser 16, das die zugeführte Frischluftströmung anzeigt, das Motordreh zahlanzeigesignal Le vom Sensor 17 und das Drosselklap penöffnungsanzeigesignal Acc vom Sensor 57 zu empfangen. Wie im Blockschaltbild der Fig. 30 gezeigt, enthält die in der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform verwendete Steuereinheit 60 (im Blockschaltbild durch die Ein-Punkt- Linie H dargestellt) einen Soll-EGR-Strömungsraten- Arithmetikoperations-Abschnitt B, einen EGR- Ventilanhebungs-Einstellabschnitt C, einen EGR-Ventil- Steuer-Abschnitt D, einen EGR- Ventilanhebungserfassungsabschnitt E, einen Ansaugluft- Drosselklappenöffnungs-Einstellabschnitt F sowie einen Ansaugluft-Drosselklappensteuerabschnitt G. Der Operationsabschnitt B ist mit einem Motorbetriebszustand- Erfassungsabschnitt A verbunden, um auf der Grundlage mehrerer Motorbetriebszustand-Anzeigsignale vom Erfassungsabschnitt A, d. h. dem Motordrehzahlanzeigesi gnal Ne, dem Drosselklappenöffnungsanzeigesignal Acc, dem Ansaugdruck Pm, dem Abgasdruck Pexh und dergleichen, eine gewünschte EGR-Strömungsrate (eine Soll-EGR-Strömungs rate) zu berechnen. Der Einstellabschnitt C bestimmt eine erwünschte Anhebung (einen Einstellpunkt) des EGR-Ventils 9 auf der Grundlage der erwünschten EGR-Strömungsrate, die vom Abschnitt B berechnet worden ist. Der Steuerab schnitt D steuert das EGR-Ventil 9 auf der Grundlage des vom Abschnitt C bestimmten Einstellpunkts. Der Erfas sungsabschnitt E dient zum Erfassen einer Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9. Der Drosselklappenöffnungs-Einstellabschnitt F dient zum Einstellen einer erwünschten Öffnung der Drosselklappe 70 in Abhängigkeit von allen Motorbe triebszustand-Anzeigesignalen, der erwünschten EGR-Strö mungsrate und der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9. Der Steuerabschnitt D steuert die Drosselklappe 70 als Ant wort auf das gewünschte Drosselklappenöffnungs-Anzeigesi gnal vom Einstellabschnitt F. Wie im folgenden genauer beschrieben wird, führt die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die Drosselklappenöffnungssteuerung sowie die gleiche EGR-Steuerung durch, wie die erste Ausführungsform.

In Fig. 31 ist ein Steuerungsablauf für die Öffnung der Ansaugluft-Drosselklappe 70 gezeigt. Im Schritt S201 werden eine maximale EGR-Strömungsrate Qemax (die später mit Bezug auf den in Fig. 33 gezeigten Ablauf erläutert wird), die Ist-Anhebung Lifts des EGR-Ventils 9 sowie der Differenzdruck Dpl (= Pexh - Pm) zwischen dem Abgasdruck Pexh und dem Ansaugdruck Pm eingelesen. Im Schritt S202 wird die gewünschte EGR-Strömungsrate Tqe mit der Diffe renz (Qemax - QOFF#), die durch Subtrahieren eines vorge gebenen Werts QOFF# von der maximalen EGR-Strömungsrate Qemax erhalten wird, verglichen. In dem Fall, in dem die Ungleichung Tqe < Qemax - QOFF# erfüllt ist, wird mit Schritt 205 fortgefahren, indem der aktuelle Wert Th (Th_n) eines Drosselklappeneinstellparameters (ein Ein stellpunkt) mit einem Wert (Th_n-1 - 1), der durch Subtra hieren einer "1" vom vorangehenden Wert Th_n-1 des Ein stellparameters erhalten wird, aktualisiert wird, so daß die Öffnung TVO der Drosselklappe 70 abnimmt, da die erwünschte EGR-Strömungsrate die maximale EGR-Strömungs rate Qemax überschreitet. Der vorgegebene Wert QOFF# wird unter Berücksichtigung der Schwankungen der EGR-Strö mungsrate, die durch die EGR-Ventileigenschaften entste hen, vorgegeben. Wenn die Antwort im Schritt S202 negativ ist (NEIN), d. h. im Fall von Tqe ≦ Qemax - Qoff#, wird mit Schritt S203 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob die Ist-Ventilanhebung Lifts kleiner als eine vorgege bene Konstante Liftsl# ist. Im Fall von Lifts < Liftsl# wird mit Schritt S204 fortgefahren, in dem der Differenz druck Dpl (= Pexh - Pm) mit einer vorgegebenen Konstante oder einem vorgegebenen Entscheidungsniveau DPLSL# ver glichen wird. Im Fall von Lifts ≧ Liftsl# wird mit Schritt S207 fortgefahren. Wenn die Antwort im Schritt S204 eine Bestätigung ist (JA), wird mit Schritt S206 fortgefahren. Im Gegensatz dazu wird mit Schritt S207 fortgefahren, wenn die Antwort im Schritt S204 negativ ist. Der Ablauf vom Schritt S203 über den Schritt S204 zum Schritt S206 bedeutet, daß die Ist-Ventilanhebung Lifts vergleichsweise klein ist und zusätzlich der Diffe renzdruck Dpl kaum zunimmt, wodurch im Schritt S206 der aktuelle Wert Th (Th_n) des Drosselklappeneinstellparame ters mit einem Wert (Th_n-1 + 1), der durch Addieren einer "1" zum vorangehenden Wert Th_n-1 des Einstellparameters erhalten wird, aktualisiert wird, so daß die Öffnung TVO der Drosselklappe 70 zunimmt. Der Ablauf vom Schritt S202 über S203 oder Schritt S204 zum Schritt S207 bedeutet, daß die gewünschte EGR-Strömungsrate innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt und die Ist-Anhebung des EGR- Ventils bereits zufriedenstellend ist oder daß ein geeig neter Pegel des Differenzdrucks Dpl vorhanden ist, wes halb die Steuereinheit 60 entscheidet, daß die aktuelle Öffnung der Drosselklappe ausreichend ist. Aus dem oben erwähnten Grund wird im Schritt S207 der aktuelle Wert Th (Th_n) des Drosselklappeneinstellparameters auf dem glei chen Wert wie der vorangehende Wert Th_n-1 gehalten, so daß die Öffnung TVO der Drosselklappe 70 unverändert bleibt. Im Schritt S208 werden die oberen und unteren Grenzen des Einstellparameters Th der Drosselklappenöff nung jeweils durch "1" und eine vorgegebene maximal mögliche Ventilöffnungseinstellzahl STVO# begrenzt, wie durch die Ungleichung 1 ≦ Th ≦ STVO# ausgedrückt wird. Im Schritt S209 wird die Drosselklappenöffnung TVO auf der Grundlage des zuletzt durch Schritt S208 bestimmten Einstellparameters gesteuert. Der zweiten Ausführungsform wird die Beziehung zwischen der Drosselklappenöffnung TVO und dem Einstellparameter Th durch die in Fig. 32 ge zeigte Kennlinie bestimmt. Die Kennlinie ist so vorgege ben, daß sie die Öffnung TVO im Teillastbereich genauer fein einstellen kann, da die EGR hauptsächlich während einer vergleichsweise niedrigen Motordrehzahl mit teil weise geöffneter Drosselklappe benötigt wird, wobei in einem solchen Fall eine leichte Veränderung der Drossel klappenöffnung eine große Veränderungsrate der zugeführ ten Luftströmung bewirken kann.

In Fig. 33 ist eine Routine zur Berechnung der maximalen EGR-Strömungsrate Qemax gezeigt. Durch die Schritte S211 und S212 werden der Ansaugdruck Pm und der Abgasdruck Pexh gelesen. Im Schritt S213 wird der Differenzdruck Dpl als Differenz (Pexh - Pm) zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck berechnet. Im Schritt S204 wird eine Strö mungsgeschwindigkeit Vqe der zurückgeführten Abgasströ mung gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet.

Vqe = (D 61210 00070 552 001000280000000200012000285916109900040 0002019628235 00004 61091pl)^1/2 × KR# × Te/TA#

wobei KR# die vorgegebene Konstante ist, Te die EGR- Temperatur bezeichnet und TA# die vorgegebene Standard temperatur bezeichnet.

Im Schritt S215 wird in dem Fall der maximal möglichen Anhebung des EGR-Ventils 9 die maximale Öffnungsfläche Avmax des EGR-Durchlasses 10 oder des EGR-Ventils 9 aus der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 14 gezeigt, gewonnen. Die maximale EGR-Strömungsrate Qemax wird als Produkt (Avmax × Ve) der maximalen Öffnungsfläche Avmax und der zurückgeführten Abgasströmungsgeschwindigkeit Vqe berech net.

In Fig. 34 ist ein weiterer Steuerungsablauf für die Öffnung der Ansaugluft-Drosselklappe 70 gezeigt. Der in Fig. 34 gezeigte Steuerungsablauf unterscheidet sich leicht von dem in Fig. 31 gezeigten Steuerungsablauf nur darin, daß die Schritte S203 und S204 der Fig. 31 durch den Schritt S223 der Fig. 34 ersetzt sind. Ein Ver gleichswert Liftsl, der im Schritt S223 verwendet wird, ist ein Entscheidungsniveau, das in Abhängigkeit von der obenerwähnten Strömungsgeschwindigkeit Vqe verändert werden kann, wie aus dem Flußdiagramm der Fig. 35 deut lich wird. Mit anderen Worten, der Wert Liftsl ist eine strömungsgeschwindigkeitsabhängige Variable. Da die Strömungsgeschwindigkeit Vqe ihrerseits als Funktion (Vqe = (Dpl)^1/2 × KR# × Te/TA#) des Differenzdrucks Dpl ausgedrückt wird, ist klar, daß das Entscheidungsniveau Liftsl auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit den Entscheidungskasten S204 sowie den Entscheidungskasten S203 wiedergibt. Im Schritt S231 der Fig. 35 wird die Strömungsgeschwindigkeit Vqe eingelesen. Im Schritt S232 wird das Entscheidungsniveau Liftsl aus der vorgegebenen Nachschlagtabelle (nicht gezeigt) gewonnen, die die Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit Vqe und dem Entscheidungsniveau Liftsl der Ventilanhebung wieder gibt. Die in den Fig. 31, 33 und 34 gezeigten Routinen werden jeweils als zeitgesteuerte Unterbrechungsroutinen ausgeführt, die in vorgegebenen Zeitabständen wie z. B. 10 ms gestartet werden.

Wie in den Fig. 36A bis 36E deutlich wird, wird gemäß der Drosselklappenöffnungssteuerung der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform für den Fall, daß die erwünschte EGR-Strömungsrate (die erforderliche EGR-Strömungsrate) Tqe die maximale EGR-Strömungsrate Qemax überschreitet, die Drosselklappenöffnung verringert. Ferner wird für den Fall, daß der Differenzdruck Dpl über der vorgegebenen Konstanten DPLSL# liegt, wenn die erwünschte EGR-Strö mungsrate Tqe kleiner als die maximale EGR-Strömungsrate Qemax, die Drosselklappenöffnung vergrößert. Im Vergleich zur vorangegangenen Vorrichtung (das in den Fig. 36D und 36E durch die gestrichelten Linien gezeigt ist) kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung den Luftüberschußfaktor auf einem nahezu konstanten Pegel halten.

Da gemäß der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die Öffnung der Ansaugluft-Drosselklappe in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaug druck und der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 gesteuert wird, ist es möglich, die Drosselklappenöffnung genau und fein zu steuern, schnell auf Umgebungsveränderungen oder die Veränderung der Betriebsbedingungen des Fahrzeuges zu reagieren und somit sowohl die Motorleistung, den Kraft stoffverbrauch als auch die Abgasregelleistung geeignet in Übereinstimmung zu bringen. Ferner kann in der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die Drosselklappenöffnung automatisch optimiert werden, indem lediglich die Strömungsrateneigenschaft des EGR-Ventils 9 auf der Grundlage des obenerwähnten Differenzdrucks und der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 bestimmt wird. Daher können die Kapazität eines eingebauten Nur-Lese-Speichers (ROM), der auf der Steuereinheit montiert ist, und der Arbeitsaufwand für die Herstellung der Vorrichtung beträchtlich verringert werden. Außerdem wird die maximale EGR-Strömungsrate (Qemax) aus dem obenerwähnten Differenzdruck (Dpl) und der maximalen Öffnungsfläche (Avmax) des EGR-Durchlasses 10 (oder der maximalen Fluidströmungs-Durchlaßfläche des EGR-Ventils 9), die durch die maximal mögliche Anhebung des EGR-Ventils 9 bestimmt ist, abgeleitet, wobei die Drosselklappenöffnung für den Fall, daß die erwünschte EGR-Strömungsrate (Tqe) die maximale EGR-Strömungsrate (Qemax) überschreitet, verringert oder geeignet und zeitgerecht kompensiert wird. Außerdem wird die Drosselklappenöffnung vergrößert oder kompensiert, wenn der obenerwähnte Differenzdruck (Dpl) oberhalb einer vorgegebenen Konstante (DPLSL#) liegt und/oder die Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Ventils unterhalb einer vorgegebenen Konstante (Liftsl#) liegt. Diese Steuerungsoperation für die Drosselklappe ist sehr stabil, weshalb die Drosselklappenöffnungssteuerung selbst dann optimiert werden kann, wenn eine Umgebungsveränderung oder eine Veränderung der Motorbetriebsbedingungen vorliegt.

Dritte Ausführungsform

In den Fig. 37 bis 42 und in den Fig. 43A bis 43F ist ein Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der dritten Ausfüh rungsform für einen Dieselmotor mit Turbolader gezeigt. Die Grundkonstruktion der in der Abgasregelvorrichtung der dritten Ausführungsform verwendeten EGR-Steuerung ist derjenigen der in den Fig. 1 bis 25 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich. Lediglich die EGR-Steuerroutine, die von einer in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform enthaltenen Steuereinheit ausgeführt wird, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. Um die Offenbarung zu vereinfachen, wird im folgenden nur die EGR-Steuerungungsroutine der dritten Ausführungsform genauer beschrieben.

Die in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform verwendete Steuereinheit führt eine EGR-Steuerung gemäß dem in Fig. 37 gezeigten Ablauf durch.

Im Schritt S241 werden Motorbetriebszustand-Anzeigedaten gelesen. Genauer werden Motorlastanzeigedaten wie z. B. ein Drosselklappenöffnungs-Anzeigesignal Acc und eine Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, sowie ein Motordrehzahl- Anzeigedatum Ne als Motorbetriebszustand-Anzeigedaten gelesen. Im Schritt S242 wird der Ansaugdruck Pm gelesen. Der Ansaugdruck Pm wird mittels des Ansaugdrucksensors 35, der im Ansaugkrümmer oder im Zuführungsdurchlaß angeordnet ist, gemessen oder direkt erfaßt. Alternativ kann der Ansaugdruck Pm durch die Routine für die Arith metikoperation abgeleitet werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Im Schritt S243 wird eine Soll-EGR-Anhebung (eine gewünschte EGR-Anhebung) des EGR-Ventils 9 auf der Grund lage sowohl der Motorbetriebszustands-Anzeigedaten als auch des Ansaugdrucks Pm berechnet. Im Schritt S244 wird das EGR-Ventil 9 betätigt oder die Öffnung des EGR- Ventils gesteuert, so daß die im Schritt S243 abgeleitete Soll-Ventilanhebung erreicht wird. In dem Fall, daß das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12 wie in Fig. 1 gezeigt zum Ansteuern des Ventilanhebungsmechanismus (der die Membrankammer enthält) des EGR-Ventils 9 verwendet wird, wird das Tastverhältnis des Elektromagnetventils 12 auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 und der Soll-Ventilanhebung auf ein geeignetes Tastverhältnis eingestellt. Alternativ werden in dem Fall, daß ein Schrittmotor zur Einstellung der Anhebung des EGR-Ventils 9 verwendet wird, die Winkel schritte des Schrittmotors auf der Grundlage der obener wähnten Abweichung auf eine geeignete Anzahl von Schrit ten eingestellt.

In Fig. 38 ist eine Unterroutine zur Berechnung der erwünschten Anhebung oder der Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Ventils 9 gezeigt. Im Schritt S251 wird ein Motorlastäquivalenzwert Qfe als Funktion der Motorlastanzeigedaten und des Ansaugdrucks Pm berechnet. Der Wert Qfe wird erhalten, indem ein Wert der Motorlastanzeigedaten durch den Ansaugdruck Pm dividiert wird. Das heißt, der Wert Qfe wird ausgedrückt durch Qfe = (Wert der Motorlastanzeigedaten)/(Ansaugdruck Pm). Wie aus dieser Gleichung deutlich wird, neigt in dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) in einem Übergangszustand des Motors wie z. B. bei starker Beschleunigung schnell zunimmt, der Wert der Motorlastanzeigedaten aufgrund der Verzögerung der Veränderung des Ansaugdrucks dazu, relativ zum Ansaugdruck Pm anzusteigen. Im Schritt S252 wird eine Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift sowohl aus der Motor drehzahl Ne als auch dem Motorlastäquivalenzwert Qfe entsprechend den in Fig. 40 gezeigten Kennlinien gewon nen. Die Kennlinien der Motordrehzahl Ne über dem Motor lastäquivalenzwert Qfe sind in einem Speicher der Steuer einheit in Form eines Kennfeldes gespeichert. In Fig. 39 ist eine weitere Unterroutine zur Berechnung der Soll- EGR-Ventilanhebung (Tlift) gezeigt. Im Schritt S261 wird ein Soll-Ansaugdruck Pmt sowohl aus den Motorlastanzeige daten wie z. B. dem Drosselklappenöffnungsanzeigesignal Acc, der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol oder dergleichen, als auch dem Motordrehzahlanzeigesignal Ne entsprechend dem in Fig. 42 gezeigten Kennfeld abgeleitet, das experi mentell bestimmt worden ist. Im Schritt S262 wird ein Differenzdruck dPm (= Pm - Pmt) zwischen dem erfaßten oder berechneten Ansaugdruck Pm, der als Ist-Ansaugdruck betrachtet wird, und dem Soll-Ansaugdruck Pmt berechnet. Im Schritt S263 wird ein motorlastabhängiger Korrektur faktor Kqf aus dem Differenzdruck dPm anhand der in Fig. 41 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S264 wird der Motorlastäquivalenzwert Qfe sowohl aus den Motorlastanzeigedaten als auch dem motorlastab hängigen Korrekturfaktor Kqf gemäß der Gleichung Qfe = (Wert der Motorlastanzeigedaten) × Kqf abgeleitet. Im Schritt S265 wird die Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch dem Motorlast äquivalenzwert Qfe anhand der in Fig. 40 gezeigten Nach schlagtabelle abgeleitet.

Wie aus den zwei in den Fig. 37 und 39 gezeigten Routinen deutlich wird, wird die Soll-EGR-Rate (oder deren Äquiva lenzwert wie z. B. die Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift) in Abhängigkeit vom Ansaugdruck Pm geeignet korrigiert, wodurch es möglich ist, eine optimale EGR-Steuerung selbst dann auszuführen, wenn sich der Motor in einem Übergangsbetriebszustand wie z. B. einer starken Be schleunigung befindet. Dies verhindert, daß während des Übergangsbetriebszustandes die Abgasregelungsleistung verschlechtert wird. Die obenbeschriebene Vorrichtung der dritten Ausführungsform kann insbesondere im Fall eines Dieselmotors mit Turbolader eine hochgenaue EGR-Steuerung schaffen. Bisher wird eine Soll-EGR-Rate oder deren entsprechender Wert (die EGR-Ventilanhebung) unter der Annahme eingestellt, daß der Ansaugdruck ein Standard druck wie z. B. ein vorgegebener Druckpegel PA# ist, weshalb die Soll-EGR-Rate, die von der EGR-Steuerung des Standes der Technik berechnet wird, einem gewünschten Wert unter einer bestimmten Bedingung entspricht, in der der Ansaugdruck den Standarddruck erreicht, weshalb die Neigung zu einer ungenügenden Menge an zugeführter Frischluft besteht, bis der Ansaugdruck den Standarddruck erreicht. In einem solchen Fall ist es notwendig, die Soll-EGR-Rate, die von der Vorrichtung des Standes der Technik abgeleitet worden ist, nach unten zu korrigieren. Da andererseits in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform der Motorlastäquivalenzwert Qfe dazu neigt, in einem Übergangsbetriebszustand des Motors wie z. B. während einer Beschleunigung relativ zum Ansaugdruck zuzunehmen. Wie aus dem in Fig. 40 gezeigten Kennfeld deutlich wird, nimmt mit steigendem Motorlastäquivalenzwert Qfe die Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift ab. Das heißt, die Soll-EGR-Ventilanhebung (die im wesentlichen der EGR-Rate entspricht) wird in Abhängigkeit von der Veränderung des Ansaugdrucks Pm geeignet korrigiert. Somit kann die Vorrichtung der dritten Ausführungsform selbst in einem Über gangsbetriebszustand des Motors wie z. B. während starker Beschleunigung eine optimale hochgenaue EGR-Steuerung sicherstellen. In den Fig. 43A bis 43F sind zeitablauf diagramme gezeigt, die die durch das System der dritten Ausführungsform erhaltenen Wirkungen erläutern. Wie allgemein bekannt ist, wird die Soll-EGR-Rate (oder die Soll-EGR-Menge) unter Berücksichtigung des Kompromisses zwischen der Unterdrückung der Bildung von NOx-Emissionen und der Bildung von Partikeln, die vom Abgassystem abge geben werden, oder zwischen der Erhöhung der NOx-Emissio nen und der Verringerung der Partikel bestimmt. Ein Einstellpunkt der EGR-Rate wird allgemein so festgelegt, daß eine vergleichsweise geringe Empfindlichkeit gegen über der Bildung von NOx-Emissionen und vergleichsweise hohe Empfindlichkeit gegenüber der Bildung von Partikeln besteht. Aus den oben genannten Gründen besteht im Ver gleich zur Vorrichtung des Standes der Technik im Fall der Vorrichtung der dritten Ausführungsform die Neigung, daß in einem Motorübergangsbetriebszustand, d. h. im Fall einer schnellen Erhöhung der Motorlast (der Drosselklappenöffnung Acc oder der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol), die NOx-Emissionen leicht zunehmen, während der Partikelausstoß deutlich abnimmt.

Vierte Ausführungsform

In den Fig. 44 bis 53 ist ein Kraftfahrzeug-Abgasrege lvorrichtung der vierten Ausführungsform für einen Dieselmotor mit Turbolader gezeigt. Die Grundkonstruktion der Vorrichtung der vierten Ausführungsform ist derjenigen der in den Fig. 1 bis 25 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich. Lediglich die Arithmetik- Operationsroutine für die Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol), die von einer in der Vorrichtung der vierten Ausführungsform enthaltenen Steuereinheit ausgeführt wird, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. Das heißt, in der Vorrichtung der vierten Ausführungsform ist in die Arithmetikoperation für die Kraft stoffeinspritzmenge Qsol zusätzlich eine Unterroutine für eine genauere Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge eingefügt. Für einen Vergleich zwischen den Vorrichtungen der ersten und vierten Ausführungsformen werden im folgenden diese Kraftstoffeinspritzmengen-Korrektur- Unterroutinen genauer erläutert.

Wie in Fig. 44 gezeigt, führt die in der Vorrichtung der vierten Ausführungsform eingesetzte Steuereinheit eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerung wie folgt durch:
Im Schritt S271 werden die Motordrehzahl Ne und die Steuerhebelöffnung CL der Einspritzpumpe 7 eingelesen. Im Schritt S272 wird eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch der Steu erhebelöffnung CL gemäß der in Fig. 22 gezeigten Nach schlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S273 wird die Grund- Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv mittels verschiedener Korrekturfaktoren wie z. B. eines wassertemperaturabhän gigen Korrekturfaktors und dergleichen korrigiert, um eine einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq zu erhalten. Im Schritt S274 wird die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq gemäß einer in Fig. 45 gezeigten Korrekturunterroutine erneut korrigiert, um eine zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb zu erhalten. Im Schritt S275 wird in dem Fall, daß die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb eine Obergrenze (eine gegebene Maximal-Kraftstoffeinspritz menge Qful, die von einer weiteren in Fig. 50 gezeigten Unterroutine berechnet wird) überschreitet, die korri gierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb durch die Ober grenze ersetzt, um den aktuellen Ausgangswert der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol innerhalb der Obergrenze zu halten. Wenn die zweifach korrigierte Kraftstoffein spritzmenge Qsolb unterhalb der Obergrenze liegt, wird die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb als aktu eller Ausgangswert der Einspritzmenge Qsol betrachtet.

In Fig. 45 ist eine Unterroutine zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.

Im Schritt S281 wird die Soll-EGR-Rate Megr gelesen, wie bereits in bezug auf die Fig. 19 und 20 beschrieben worden ist. Im Schritt S282 wird eine Ist-EGR-Rate Regr des durch das EGR-Ventil zurückgeführten Abgases gelesen. Die Ist-EGR-Rate Regr wird üblicherweise in Form der Ist- EGR-Ventilanhebung Lifts erhalten, die direkt vom EGR- Ventilanhebungssensor 34 erfaßt wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Im Schritt S283 wird die Abweichung dEGR (= Megr - Regr) zwischen der Soll-EGR-Rate Megr und der Ist-EGR-Rate Regr berechnet. Im Schritt S284 wird ein Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Kqsolh aus der EGR-Raten-Differenz dEGR anhand der in Fig. 46 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S285 wird die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq gele sen. Im Schritt S286 wird die Abweichung Dtq (= Drvq - Qsol_n-1) zwischen der einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Drvq und dem vorangegangenen Wert Qsol_n-1 der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Im Schritt S287 wird die zweifach korrigierte Kraftstoffein spritzmenge Qsolb sowohl aus der Abweichung Dtq als auch dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Kqsolh gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet.

Qsolb = Qsol_n-1 + Dtq × Kqsolh

Wie aus der in Fig. 46 gezeigten Kennlinie der EGR-Raten- Abweichung (dEGR) über dem Kraftstoffeinspritzmengen- Korrekturfaktor (Kqsolh) deutlich wird, ist der Korrek turfaktor Kqsolh so beschaffen, daß er auf "1" einge stellt ist, wenn die Abweichung dEGR der EGR-Rate gleich "0" ist und allmählich auf einen vorgegebenen Dezimal bruch kleiner als "1" und etwas größer als "0" längs einer im wesentlichen parabolischen Kurve verringert wird, wenn der Absolutwert |dEGR| der EGR-Raten-Abwei chung dEGR zunimmt, und auf dem obenerwähnten vorgegebe nen Dezimalbruchwert gehalten wird, wenn die EGR-Raten- Abweichung dEGR ihre vorgegebene obere oder untere Grenze überschreitet. In dem Fall, daß die EGR-Raten-Abweichung dEGR gleich "0" ist, beträgt z. B. der Korrekturfaktor Qsolh "1". In diesem Fall wird die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb gleich der einfach korri gierten Kraftstoffeinspritzmenge Drvq, da

Qsolb = Qsol_n-1 + Btq × Kqsolh = Qsol_n-1 + Btq = Qsol_n-1 + Drvq - Qsol_n-1 = Drvq.

In Fig. 47 ist eine weitere Unterroutine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.

Im Schritt S291 wird der Volumetrikeffizienz-Äquiva lenzwert Kin eingelesen. Der Volumetrikeffizienz-Äquiva lenzwert Kin kann als Produkt (Kinn × Kinp) des motor drehzahlabhängigen Korrekturfaktors Kinn (siehe Fig. 10) und des ansaugdruckabhängigen Korrekturfaktors Kinp (siehe Fig. 9) im wesentlichen auf die gleiche Weise wie oben in bezug auf die Fig. 8, 9 und 10 erläutert, berech net werden. Im Schritt S292 wird die zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge (eine endgültige Kraftstoffein spritzmenge/Zylinder/Ansaugtakt) Qsolb gemäß der folgenden Verzögerungsgleichung erster Ordnung geschätzt.

Qsolb = Qsol_n-1 × (1 - Kvol × Kin) + Drvq × Kvol × Kin

wobei Kvol das obenerwähnte vorgegebene volumetrische Verhältnis (Vc/Vm) der volumetrischen Kapazität pro Zylinder (Vc) zur volumetrischen Kapazität des Sammlers und des Ansaugkrümmers im Zuführungssystem (Vm) bezeich net, das Produkt (Kvl × Kin) angibt, welcher Prozentsatz der derzeit berechneten einfach korrigierten Kraftstoff einspritzmenge Drvq momentan in den Zylinder gesaugt wird. Aufgrund der Verzögerung erster Ordnung entspricht daher der erste Ausdruck {Qsol_n-1 × (1 - Kvol × Kin)} im wesentlichen der Rate der Kraftstoffeinspritzmenge, die innerhalb des vorangehenden Werts Qsol_n-1 der im vorange henden Arithmetikoperationszyklus (siehe Fig. 44) berech neten Kraftstoffeinspritzmenge in den Zylinder gesaugt wird, während der zweite Ausdruck (Drvq × Kvol × Kin) im wesentlichen der Rate der Kraftstoffeinspritzmenge ent spricht, die von der im aktuellen Arithmetikoperationszy klus (siehe Schritt S273 der Fig. 44) abgeleiteten ein fach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge in den Zylin der gesaugt wird.

In den Fig. 48 und 49 ist eine weitere Unterroutine zur Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.

Im Schritt S301 wird die zugeführte Frischluftströ mungrate Qas0 eingelesen. Die Strömungsrate Qas0 wird als gewichteter Mittelwert der Ansaugluftströmungsrate Qasn durch den Ablauf vom Schritt S21 über Schritt S22 zu Schritt S23 erhalten, wie oben in bezug auf Fig. 4 erläu tert worden ist. In der gezeigten Ausführungsform wird die Ansaugluftströmungsrate Qasn aus dem Spannungssignal wert Qo vom Luftströmungsmesser gemäß der in Fig. 53 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S302 die zugeführte Frischluftströmung/Zylinder/Zufüh rungstakt (einfach als die Frischluftströmung pro Zylinder Qac abgekürzt) gemäß der folgenden Gleichung berechnet.

Qac = Qas0/Ne × 120/CYLN#

wobei Qas0 den gewichteten Mittelwert der Ansaugluftströ mung Qasm bezeichnet, Ne die Motordrehzahl bezeichnet und CYLN# die Anzahl der Motorzylinder bezeichnet.

Im Schritt S303 wird eine zulässige Kraftstoffeinspritz menge Qsolc gemäß der folgenden Gleichung aus drei Para metern abgeleitet, nämlich dem Luftüberschußfaktor-Äqui valenzwert Lamb (einen Zyklus vorher im Schritt S307 berechnet), der zulässigen Luftüberschußfaktorveränderung (Dlamb) (einen Zyklus vorher im Schritt S308 abgeleitet) sowie der Frischluftströmung pro Zylinder Qac.

Qsolc = Qac/(Lamb - Dlamb)/14,6

Im Schritt S304 wird die zulässige Kraftstoffeinspritz menge Qsolc mit der einfach korrigierten Kraftstoffein spritzmenge Drvq verglichen. Im Fall von Qsolc ≧ Drvq wird mit Schritt S305 fortgefahren, in dem die einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq als die endgül tige korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb betrach tet wird. Im Gegensatz dazu wird im Fall von Qsolc < Drvq mit Schritt S306 fortgefahren, in dem die zulässige Kraftstoffeinspritzmenge Qsolc als die endgültige korri gierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb betrachtet wird. Mit anderen Worten, es wird die kleinere der beiden berechneten Kraftstoffeinspritzmengen Drvq und Qsolc ausgewählt. Im Schritt S307 wird der Luftüberschußfaktor- Äquivalenzwert Lamb als Funktion sowohl der endgültigen korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Qsol (genauer Qsolb) als auch der Frischluftströmung pro Zylinder Qac gemäß der folgenden Gleichung berechnet.

Lamb = Qac/Qsol/14,6

Im Schritt S308 wird die zulässige Luftüberschußfaktor veränderung Dlamb aus dem im Schritt S307 berechneten Luftüberschußfaktor-Äquivalenzwert Lamb anhand der in Fig. 49 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Wie aus der in Fig. 49 gezeigten Kennlinie deutlich wird, ist die zulässige Luftüberschußfaktorveränderung Dlamb so einge stellt, daß sie im wesentlichen proportional zur Größe des Luftüberschußfaktor-Äquivalenzwerts Lamb ist, wodurch die Abgasregelleistung und die Fahreigenschaften geeignet aufeinander abgestimmt sind.

In Fig. 50 ist die Unterroutine für die Berechnung der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge Qful gezeigt.

Im Schritt S311 wird die Frischluftströmung pro Zylinder Qac eingelesen. Genauer wird im Schritt S311 zusätzlich zur Frischluftströmung pro Zylinder Qac die Motordrehzahl Ne und der Ansaugdruck (genauer der einen Zyklus vorher abgeleitete Ansaugdruck Pm_n-1) gelesen.

Im Schritt S312 wird zuerst der Grenz-Luftüberschußfaktor Klamb als Produkt (Klambn × Klambp) des motordrehzahlab hängigen Faktors Klambn (siehe die in Fig. 51 gezeigte Nachschlagtabelle) und des ansaugdruckabhängigen Faktors Klambp (siehe die in Fig. 52 gezeigte Nachschlagtabelle) bestimmt. Anschließend wird die maximale Kraftstoffein spritzmenge Qful als Funktion der Frischluftströmung pro Zylinder Qac und des Grenz-Luftüberschußfaktors Klamb (= Klambn × Klambp) gemäß der folgenden Gleichung berech net.

Qful = Qac/Klamb/14,6

Gemäß der Vorrichtung der vierten Ausführungsform wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen wie z. B. dem Vorhandensein oder Fehlen der Abgasrückführung und der Veränderung der EGR- Rate (Megr) genau korrigiert, wodurch eine unbeabsichtigte starke Verringerung des Luftüberschußfaktors verhindert wird. Als Folge davon werden das Fahrverhalten (eine Beschleunigungsleistung) und die Abgasregelleistung gut aufeinander abgestimmt. Ferner wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq), der Soll-EGR-Rate und der Ist-EGR-Rate (genauer der Abweichung dEGR zwischen der Soll-EGR-Rate und der Ist- EGR-Rate) genau korrigiert, wodurch die Lieferung der Kraftstoffeinspritzmenge optimiert wird. In der ersten Abwandlung der Einspritzmengenkorrektur unter Berücksichtigung einer Verzögerung erster Ordnung bis die unmittelbar berechnete Kraftstoffeinspritzmenge tatsächlich in den Zylinder gelangt, wird jedoch die gewünschte Einspritzmenge (entsprechend der einfach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge) weiter korrigiert. Dies verbessert eine Genauigkeit der Kraft stoffeinspritzmengen-Korrektur. Um die Einspritzmenge in der obenerwähnten Abwandlung genauer zu korrigieren, werden als Verzögerungszeitkonstante erster Ordnung (Kvl × Kin) mehrere Parameter verwendet, nämlich die volumetrische Kapazität Vm des Sammlers und des Ansaug krümmers, die volumetrische Kapazität pro Zylinder Vc sowie der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin, der auf der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm_n-1 beruht. Die Verzögerungszeitkonstante erster Ordnung kann zumin dest aus einen dieser drei Parameter Vm, Vc, Kin und dergleichen abgeleitet werden. Außerdem kann in der zweiten Abwandlung der Einspritzmengenkorrektur die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der ge wünschten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) und dem berech neten Luftüberschußfaktor (Lamb) genau berechnet werden. Wie in Fig. 49 gezeigt, kann die Kraftstoffeinspritzmenge unter Berücksichtigung der zulässigen Luftüberschußfaktorveränderung (Dlamb), die anhand des berechneten Luftüberschußfaktors (Lamb) berechnet wird und somit mit diesem korreliert, genauer korrigiert und eingestellt werden, wobei als Folge hiervon die Ist-Kraftstoffein spritzmenge in Abhängigkeit von der Größe des berechneten Luftüberschußfaktors Lamb geeignet eingestellt wird, so daß die Veränderung des Luftüberschußfaktors nicht extrem zunimmt, wodurch verhindert wird, daß der Luftüberschuß faktor schnell absinkt. Somit werden die Abgasregelungs leistung und das Fahrverhalten geeignet aufeinander abgestimmt.

Fünfte Ausführungsform

In den Fig. 54 bis 72 ist eine Hauptroutine für die arithmetische Operation einer gemittelten Ansaugluftströ mungsrate oder eines gewichteten Mittelwerts der zuge führten Frischluftströmungsrate gezeigt.

Im Schritt S341 wird das Spannungssignal Qo vom Luftströ mungsmesser 16 (siehe Fig. 1) eingelesen. Im Schritt S342 wird das Spannungssignal Qo in eine Ansaugluftströmungs rate (oder eine zugeführte Frischluftströmungsrate) Qas01 umgesetzt, indem gemäß der in Fig. 53 gezeigten Umset zungstabelle eine Linearisierung durchgeführt wird. Im Schritt S343 wird unter Berücksichtigung der Antwortver zögerung, die der Luftströmungserfassungsvorrichtung wie z. B. einem Hitzdraht-Luftströmungsmesser eigen ist, eine sogenannte Vorverarbeitung auf die zugeführte Frischluft strömungsrate (Qas01) angewendet, um eine vorverarbeitete Frischluftströmungsrate Qas02 zu erzeugen. Im Schritt S344 wird unter Verwendung der vorverarbeiteten Frisch luftströmungsrate Qas02 eine Rückwärtsströmungserfassung durchgeführt, wobei gleichzeitig eine Strömungsratenkor rektur auf der Grundlage eines Ergebnisses der Rückwärts strömungserfassung durchgeführt wird, um eine korrigierte Frischluftströmungsrate (oder einen um die Rückwärtsströ mung korrigierten Wert) Qas03 zu erzeugen. Im Schritt S345 wird bezüglich der korrigierten Frischluftströmungs rate Qas03 ein Mittelungsprozeß ausgeführt, um die gemit telte Ansaugluftströmungsrate Qas0 zu erzeugen. Die Vorverarbeitung des Schritts S343 wird im folgenden mit Bezug auf die in Fig. 55 gezeigte Unterroutine genauer beschrieben. Die in Fig. 55 gezeigte Vorverarbeitung wird als zeitgesteuerte Unterbrechungsroutine ausgeführt, die in vorgegebenen Zeitintervallen wie z. B. 4 ms gestartet wird. Wie aus der in Fig. 56 gezeigten Luftströmungsmes ser-Antwortkennlinie (Stufenantwort-Testdaten), die vom Erfinder experimentell überprüft wurden, deutlich wird, besitzt ein typischer Hitzdraht-Luftströmungsmesser eine erste Zeitkonstante (oder einen ersten Verzögerungskoef fizienten) T1, die durch die Zone A dargestellt ist, sowie eine zweite Zeitkonstante (einen zweiten Verzöge rungskoeffizienten) T2, die durch die Zone B dargestellt ist.

Wie in Fig. 55 gezeigt, wird im Schritt S351 unter Be rücksichtigung der ersten Zeitkonstante T1 eine erste Vorverarbeitung gemäß der folgenden Gleichung durchge führt.

Qa11 = Qas01_n-1 + (Qas01 - Qas01_n-1) × 0,004/T1

wobei Qas01_n-1 den vorangegangenen Wert der zugeführten Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im Schritt S342 umgesetzt worden ist, Qas01 den aktuellen Wert der zuge führten Frischluftströmungsrate bezeichnet und T1 die erste Zeitkonstante bezeichnet.

Im Schritt S352 wird unter Berücksichtigung der zweiten Zeitkonstante T2 eine zweite Vorverarbeitung durchge führt, um eine sekundäre vorverarbeitete Frischluftströmungsrate Qas02 gemäß der folgenden Gleichung zu erzeu gen.

Qas02 = Qa11_n-1 + (Qa11 - Qa11_n-1) × 0,004/T2

wobei Qa11_n-1 den vorangehenden Wert der primären vorver arbeiteten Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im Schritt S351 einen Zyklus vorher berechnet worden ist, Qas11 den aktuellen Wert der primären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im Schritt S351 im aktuellen Arithmetikoperationszyklus berechnet worden ist, und T2 die zweite Zeitkonstante bezeichnet.

In den Fig. 57 und 58 ist ein Flußdiagramm gezeigt, das zur Rückwärtsströmungserfassung und zur Rückwärtsströ mungskorrektur erforderlich ist.

Im Schritt S361 wird ein Vergleichswert (oder ein oberes Entscheidungsniveau) Qa2sl berechnet, das unter Berück sichtigung der Motorbetriebsbedingungen mit einem Maxi malwert der zugeführten Frischluftströmungsrate vergli chen wird. Der Vergleichswert Qa2sl wird im folgenden mit Bezug auf die in Fig. 59 gezeigte Unterroutine genauer beschrieben.

Im Schritt S362 wird die Veränderung seit dem vorangehen den Wert Qas02_n-1 der sekundären vorverarbeiteten Frisch luftströmungsrate, die im Schritt S352 einen Zyklus vorher berechnet worden ist, zur laufenden sekundären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02 berechnet, d. h. die Abweichung ΔQa2 (= Qas02 - Qas02_n-1) zwischen der aktuellen Strömungsrate Qas02 und der vorangegangenen Strömungsrate Qas02_n-1.

Im Schritt S363 wird bestimmt, ob die Abweichung ΔQa2 eine negative Zahl ist. Wenn die Antwort im Schritt S363 eine Bestätigung (JA) ist, d. h. im Fall von ΔQa2 < 0, wird mit Schritt S364 fortgefahren, in dem überprüft wird, ob der vorangegangene Wert ΔQa2_n-1 der Abweichung größer als oder gleich "0" ist. Im Fall von ΔQa2 ≧ 0 im Schritt S363 oder im Fall von ΔQa2_n-1 < 0 im Schritt S364 springt die Verarbeitung zum Schritt S366. Wenn die Antwort auf Schritt S364 JA (ΔQa2_n-1 ≧ 0) ist, wird mit Schritt S365 fortgefahren, in dem die vorangegangene Abweichung ΔQa2_n-1 als Maximalwert Qa2m betrachtet wird, wodurch der Maximalwert Qa2m mit der Abweichung ΔQa2_n-1 aktualisiert wird. Im Schritt S363 bedeutet ΔQa2 < 0, daß die aktuelle Strömungsrate Qas02 ausgehend von der voran gegangenen Strömungsrate Qas02_n-1 zum Zeitpunkt der laufenden Arithmetikoperation absinkt. Ferner bedeutet ΔQa2_n-1 ≧ 0 im Schritt S364, daß die vorangegangene Strömungsrate Qas02_n-1 ausgehend von der sekundären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02_n-2, die zwei Zyklen vorher im Schritt S352 berechnet worden ist, ansteigt. Das heißt, der Ablauf vom Schritt S363 über Schritt S364 zu Schritt S365 bedeutet, daß die vorange gangene Strömungsrate Qas02_n-1 einem Maximalwert ent spricht, da die sekundäre vorverarbeitete Frischluftströ mungsrate Qas02 sich von der ansteigenden Richtung zur abfallenden Richtung verändert. In dem Fall, daß die zwei in den Schritten S363 und S364 definierten Bedingungen gleichzeitig nicht erfüllt sind, wird der in der vorgege benen Speicheradresse in der Steuereinheit der Vorrichtung der fünften Ausführungsform gespeicherte Maximalwert Qa2m nicht aktualisiert, wobei als Ergebnis der vorangegangene Wert des Maximalwerts Qa2m als der aktuelle Wert gehalten wird.

Im Schritt S366 wird bestimmt, ob der vorangegangene Wert Flags_n-1 eines Vorzeichenentscheidungsmerkers Flags gleich "1" oder gleich "0" ist. Wenn die Antwort im Schritt S366 eine Bestätigung ist, d. h. im Fall von Flags_n-1 = 1, wird mit Schritt S370 fortgefahren, in dem ein Vorzeichenmerker Sign auf "1" gesetzt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S366 negativ (NEIN) ist, d. h. im Fall von Flags_n-1 = 0, wird mit Schritt S367 fortgefahren, in dem bestimmt wird, ob die vorange gangene Abweichung ΔQa2_n-1 eine negative zahl ist. Wenn die Antwort im Schritt S367 eine Bestätigung ist, d. h. im Fall von ΔQa2_n-1 < 0, wird mit Schritt S368 fortgefah ren, in dem bestimmt wird, ob die aktuelle Abweichung ΔQa2 gleich oder größer als "0" ist. Wenn die Antwort im Schritt S368 eine Bestätigung (JA) ist, fährt die Verar beitung mit Schritt S370 fort, um den Merker Sign auf "1" zu setzen. Wenn die Antwort im Schritt S368 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S369 fortgefahren, in dem bestimmt wird, ob der Maximalwert Qa2m gleich oder größer als das Entscheidungsniveau Qa2sl ist. Wenn die Antwort im Schritt S367 negativ (NEIN) ist, fährt die Verarbei tung mit Schritt S369 fort, um den Maximalwert Qa2m mit dem Entscheidungsniveau Qa2sl zu vergleichen. Wenn die Bedingung Qa2m ≧ Qa2sl im Schritt S369 erfüllt ist, wird mit Schritt S370 fortgefahren, in dem der Vorzeichenmer ker Sign auf "1" gesetzt wird. Im Fall von Qa2m < Qa2sl wird mit Schritt S371 fortgefahren, in dem der Vorzei chenmerker Sign auf "-1" gesetzt wird. Anschließend wird im Schritt S372 die korrigierte Frischluftströmungsrate Qas03 erhalten, in dem gemäß der folgenden Gleichung die vorangehende sekundäre vorverarbeitete Frischluftströ mungsrate Qas02_n-1 mit dem Wert des aktuellen Vorzeichen merkers Sign multipliziert wird.

Qas03 = Qas02_n-1 × Sign

Im Schritt S373 wird die vorangegangene sekundäre vorver arbeitete Frischluftströmungsrate Qas02_n-1 mit der aktu ellen sekundären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02 aktualisiert, so daß der aktuelle Wert Qas02 an der vorgegebenen Speicheradresse im Speicher der Steuerein heit gespeichert wird.

Im Schritt S374 wird bestimmt, ob der Maximalwert Qa2m gleich oder größer als das Entscheidungsniveau Qa2sl ist. Im Fall von Qa2m ≧ Qa2sl läuft die Verarbeitung vom Schritt S374 zu Schritt S376, in dem der Vorzeichenent scheidungsmerker Flags auf "0" zurückgesetzt wird. Im Fall von Qa2n < Qa2sl läuft die Verarbeitung vom Schritt S374 zu Schritt S375, in dem festgestellt wird, ob der Vorzeichenmerker Sign gleich "-1" ist. Im Fall von Sign < 0 im Schritt S375 wird mit Schritt S377 fortgefah ren, in dem der Vorzeichenentscheidungsmerker Flags auf "1" gesetzt wird. Im Fall von Sign ≧ 0 im Schritt S375 bleibt der Wert des Vorzeichenentscheidungsmerkers Flags unverändert, worauf ein Zyklus dieser Unterroutine been det ist.

In Fig. 59 ist eine Arithmetikoperations-Unterroutine zur Berechnung des obenerwähnten Vergleichswerts (dem Ent scheidungsniveau) Qa2sl gezeigt. Im Schritt S381 wird als Motorbetriebszustand die Motordrehzahl Ne eingelesen. Im Schritt S382 wird der Vergleichswert Qa2sl anhand der in Fig. 60 gezeigten Nachschlagtabelle aus der Motordrehzahl Ne abgeleitet. Wie aus der in Fig. 60 gezeigten Kennlinie deutlich wird, nimmt das Entscheidungsniveau Qa2sl mit zunehmender Motordrehzahl Ne allmählich ab, da die Rück wärtsströmungskomponente, die in dem vom Luftströmungs messer erzeugten Spannungssignal enthalten ist, mit zunehmender Motordrehzahl Ne abnimmt. Ferner ist bei der herkömmlichen Vorrichtung erwünscht, die Genauigkeit der Messung der zugeführten Frischluftströmungsrate insbeson dere innerhalb eines niedrigen Motordrehzahlbereichs zu verbessern.

In Fig. 61 ist eine weitere Arithmetikoperations-Unter routine zur Berechnung des obenerwähnten Vergleichswerts (dem Entscheidungsniveau) Qa2sl gezeigt. In einer weite ren Routine wird auf die gleiche Weise wie bei dem in Fig. 59 gezeigten Ablauf von Schritt S381 bis Schritt S382 zuerst im Schritt S391 die Motordrehzahl Ne gelesen und anschließend im Schritt S392 ein Grund-Entscheidungs niveau (oder ein Grund-Vergleichswert) Qa2slb anhand der in Fig. 60 gezeigten Nachschlagtabelle aus der Motordreh zahl Ne abgeleitet. Anschließend wird im Schritt S393 die Ansaugluftdrosselklappenöffnung TVO gelesen. Im Schritt S394 wird ein Entscheidungsniveau-Korrekturfaktor Kqa2sl, der von der Drosselklappenöffnung abhängt, aus der An saugluftdrosselklappenöffnung TVO anhand der in Fig. 62 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S395 wird ein endgültiger Vergleichswert oder ein endgültiges Entscheidungsniveau Qa2sl berechnet, in dem das Grund- Entscheidungsniveau Qa2slb mit dem Korrekturfaktor Kqa2sl multipliziert wird. Wie aus der in Fig. 62 gezeigten Kennlinie deutlich wird, ist der drosselklappenöffnungs abhängige Entscheidungsniveau-Korrekturfaktor Kqa2sl so beschaffen, daß das Entscheidungsniveau Qa2sl in dem Fall, in dem die Drosselklappenöffnung TVO gering ist, auf ein vergleichsweise niedriges Niveau eingestellt ist, wodurch die zugeführte Frischluftströmung verringert wird und die in der zugeführten Frischluftströmung enthaltene Rückwärtsströmungskomponente aufgrund des Anstiegs der Strömungsgeschwindigkeit der zugeführten Frischluftströ mung verringert wird, während das Entscheidungsniveau Qa2sl im Fall einer großen Drosselklappenöffnung, bei der eine erhöhte Neigung zum Ansteigen der obenerwähnten Rückwärtströmungskomponente besteht, auf ein vergleichs weise hohes Niveau eingestellt ist.

In Fig. 63 ist die Arithmetikoperations-Unterroutine für die Mittelung der rückwärtsströmungs-korrigierten Frischluftströmungsrate Qas03 gezeigt. Um eine gemittelte Ansaugluftströmungsrate Qas0 zu bilden, werden im Schritt S401 das aktuelle rückwärtsströmungs-korrigierte Frisch luftströmungsratendatum Qas03 und die anderen rückwärts strömungs-korrigierten Frischluftströmungsratendaten Qas03₁, Qas03₂, . . . ., Qas03_N-2, Qas03_N-1, die in den vorangegangenen (n - 1) Zyklen an vorgegebenen Spei cheradressen gespeichert wurden, gemittelt. Wie im Kasten des Schritts S402 deutlich gezeigt ist, werden die in den Speicheradressen gespeicherten Daten bei jedem Zyklus verschoben. Wie oben ausgeführt ist, wird das erfaßte Frischluftströmungsraten-Anzeigespannungssignal vom Luftströmungsmesser unter Berücksichtigung der Antwort verzögerung (der zwei Zeitkonstanten T1 und T2) des Luftströmungsmessers geeignet vorverarbeitet, während die Rückwärtsströmung der zugeführten Frischluftströmung genau erfaßt wird und die im Ausgangssignal des Luftströ mungsmesser enthaltene Rückwärtsströmungskomponente genau korrigiert wird, woraufhin die genau korrigierten Frisch luftströmungsraten (Qas03) unter Berücksichtigung der pulsierenden Strömung der zugeführten Frischluft gemit telt werden. Als Folge davon kann die zugeführte Frisch luftströmungsrate auf der Grundlage des Ausgangs des Luftströmungsmessers genau berechnet oder geschätzt werden, wodurch ungeachtet der Veränderungen der Motorbe triebsbedingungen einschließlich der Veränderung der Umgebung sowie der Motorlast und der Motordrehzahl eine hochgenaue Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung sicherge stellt wird. Da wie oben erläutert insbesondere bei Dieselmotoren sowohl die EGR-Steuerung als auch die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung auf der vom Luftströ mungsmesser erfaßten zugeführten Frischluftströmungsrate basieren, kann die rückwärtsströmungs-korrigierte und geeignet gemittelte Frischluftströmungsrate (Qas0) eine genauere EGR-Steuerung sicherstellen, wodurch die NOx- Emissionen und der Partikelausstoß wirksam verringert werden. Ferner kann die genau berechnete Frischluftströ mungsrate (Qas0) eine genauere Kraftstoffeinspritzmengen steuerung sicherstellen, wodurch die Zunahme von Ruß verhindert wird.

In Fig. 64 ist eine vereinfachte erläuternde Ansicht gezeigt, die die Rückwärtsströmungskorrektur darstellt. Die obere Hälfte der Fig. 64 zeigt die durch Schritt S343 vorverarbeitete Signalform, während die untere Hälfte der Fig. 64 die Signalform nach der Rückwärtsströmungskorrek tur zeigt. Wie aus dem Ablauf vom Schritt S369 über Schritt S371 zu Schritt S372 in Fig. 58 deutlich wird, wird dann, wenn der Maximalwert Qa2m kleiner ist als das Entscheidungsniveau Qa2sl, das vorverarbeitete Signal Qas02 geeignet invertiert (siehe untere Hälfte der Fig. 64), wodurch die zugeführte Luftströmungsrate genau geschätzt wird. Wie in Fig. 64 durch die gestrichelte Linie gezeigt, sind die in den Fig. 60 und 62 gezeigten Kennlinien so vorgegeben, daß das Entscheidungsniveau Qa2sl auf einen Wert kleiner als ein Maximalwert eines vergleichsweise hohen Scheitels, der die Vorwärtsströ mungskomponente der zugeführten Frischluft anzeigt, und größer als ein Maximalwert eines vergleichsweise niedri gen Scheitels, der die Rückwärtsströmungskomponente der zugeführten Frischluft anzeigt, eingestellt ist. Fig. 65 zeigt Testergebnisse in Form des Zeitablaufdiagramms für den Fall, daß die EGR-Steuerung in einem Dieselmotor eingesetzt ist. Vom obersten Diagramm bis zum untersten Diagramm zeigen die jeweiligen Diagramme die Ist-Ansaug luftströmungsrate, das Rückwärtsströmungsanzeigesignal, die gemessene Ansaugluftströmungsrate, die vom Luftströ mungsmesser erfaßt worden ist, das vom System des Standes der Technik erzeugte Ansaugluftströmungsraten-Anzeigesi gnal, die durch die Vorverarbeitung der vorliegenden Erfindung erhaltene Ansaugluftströmungsrate sowie den endgültigen Ausgang des durch die Rückwärtsströmungs- Korrekturverarbeitung erhaltenen Ansaugluftströmungsra ten-Anzeigesignals. Wie aus dem Vergleich des obersten Diagramms (der Ist-Ansaugluftströmungsrate) und dem untersten Diagramm (dem endgültigen korrigierten Signal nach der Rückwärtsströmungskorrektur) deutlich wird, liegt das endgültige korrigierte Signal, das durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erhalten wird, im Vergleich zum Stand der Technik näher an der Ist-Ansaug luftströmungsrate. Fig. 66 zeigt die Testergebnisse unter besonderen Bedingungen, in denen die Motordrehzahl bei 850 min^-1 gehalten wird und die EGR-Steuerung in Betrieb ist, wobei die in der zugeführten Luftströmung enthaltene Rückwärtsströmungskomponente zehn Sekunden nach Beginn des Tests allmählich zunimmt, während die Amplitude der Pulsierung im wesentlichen konstant bleibt. Wie in Fig. 66 gezeigt, weist die Vorrichtung des Standes der Technik die Neigung auf, daß deren Testdaten (gezeigt durch die Ein-Punkt-Linie) in der ersteren Hälfte der Meßdauer der zugeführten Frischluftströmung auf einem deutlich niedrigeren Pegel gehalten werden, während die Daten in der letzteren Hälfte der Meßdauer im Vergleich zur Ist-Strömungsrate (angezeigt durch die gestrichelte Linie) auf einem deutlich höheren Pegel gehalten werden. Andererseits weist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Neigung auf, daß die Daten (gezeigt durch die durchgezogene Linie), die durch die Korrekturen der vorliegenden Erfindung erhalten werden, im wesentlichen in der Nähe der Ist-Strömungsrate liegen.

In Fig. 67 ist eine weitere Routine zur Feststellung eines Extremwerts (eines Maximalwert oder eines Minimal werts) des Ausgangsspannungssignals Qo des Hitzdraht- Luftströmungsmessers 16 (siehe Fig. 1) gezeigt. Im Schritt S411 werden der aktuelle Wert Qn des Luftströ mungsmesserausgangs Qo und der vorangegangene Wert Q_n-1 aus dem vorgegebenen Speicheradressen abgeleitet und anschließend die Abweichung Dn (= Q_n - Q_n-1) zwischen dem aktuellen Wert Q_n und dem vorangegangenen Wert Q_n-1 berechnet. Im Schritt S402 wird bestimmt, ob die aktuelle Abweichung Dn eine positive Zahl ist, d. h. ob Dn < 0, und zusätzlich die vorangegangene Abweichung D_n-1 eine negative Zahl ist, d. h. D_n-1 < 0. Die durch die Unglei chungen Dn < 0 und D_n-1 < 0 definierte Bedingung bedeu tet, daß der Spannungssignalwert des Luftströmungsmessers von einer absteigenden Richtung des Spannungssignals zu einer ansteigenden Richtung des Spannungssignals wech selt. In einem solchen Fall stellt die Steuereinheit fest, daß der Signalwert des Spannungssignals, das der zeit vom Luftströmungsmesser erzeugt wird, einem Minimal wert entspricht. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, d. h. in dem Fall, daß die Antwort im Schritt S412 eine Bestä tigung (JA) ist, wird mit Schritt S413 fortgefahren, in dem ein Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min auf "1" gesetzt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S412 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S414 fortgefahren, in dem der Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min auf "0" gesetzt wird und anschließend mit Schritt S415 fortgefahren wird. Im Schritt S415 wird bestimmt, ob die aktuelle Abweichung D_n eine negative Zahl (D_n < 0) und zusätzlich die vorangegangene Abweichung D_n-1 eine positive Zahl (D_n-1 < 0) ist. Die durch die Ungleichungen D_n < 0 und D_n-1 < 0 definierte Bedingung bedeutet, daß der Spannungssignalwert des Luftströmungsmessers von einer Anstiegsrichtung des Spannungssignals in eine Abstiegsrichtung des Spannungssignals übergeht. Daher stellt die Steuereinheit fest, daß der Signalwert des momentan vom Luftströmungsmesser erzeugten Spannungs signals einem Maximalwert entspricht. In dem Fall, in dem die Antwort im Schritt S415 eine Bestätigung (JA) ist, wird mit Schritt S416 fortgefahren, in dem ein Maximalzu standsanzeigemerker Flg_max auf "1" gesetzt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S415 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S417 fortgefahren, in dem der Maximalzustandsanzeigemerker Flg_max auf "0" gesetzt wird. Anschließend kehrt die Verarbeitung zur Hauptrou tine zurück.

In Fig. 68 ist die Unterroutine zum Zählen sowohl eines Signalwertanstiegszeitintervalls C_Inc als auch eines Signalwertabstiegszeitintervalls C_Dec des Ausgangsspan nungssignals Qo vom Luftströmungsmesser gezeigt.

Im Schritt S421 wird ein Zählwert C des Zählers (oder des Zeitgebers) auf "0" gesetzt. Im Schritt S422 wird der Zählwert C um "1" inkrementiert. Im Schritt S423 wird bestimmt, ob der Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min gleich "1" ist. Wenn die Bedingung Flg_min = 1 erfüllt ist, d. h. der Minimalzustand ist erreicht, wird mit Schritt S424 fortgefahren, in dem das Signalwertabstiegs zeitintervall C_Dec mit dem aktuellen Zählwert C aktuali siert wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S423 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S425 fortgefah ren, in dem festgestellt wird, ob der Maximalzustandsan zeigemerker Flg_max gleich "1" ist. In dem Fall, in dem der Merker Flg_max bereits auf "1" gesetzt ist und somit die Steuereinheit feststellt, daß der Maximalzustand zum aktuellen Zeitpunkt erfüllt ist, wird mit Schritt S426 fortgefahren, in dem das Signalwertanstiegszeitintervall C_Inc mit dem aktuellen Zählwert C aktualisiert wird. In dem Fall, daß die Bedingung Flg_max = 1 nicht erfüllt ist, d. h. sowohl die Antworten im Schritt S423 als auch im Schritt S425 sind negativ und die Steuereinheit stellt somit fest, daß weder der Minimalzustand noch der Maxi malzustand erreicht sind, kehrt der Ablauf zu Schritt S422 zurück, um den Zählwert des Zeitgebers kontinuier lich hochzuzählen. Auf diese Weise können das Signalwert abstiegszeitintervall C_Dec und das Signalwertanstiegs zeitintervall C_Inc genau gemessen werden.

In Fig. 69 ist ein vereinfachtes erläuterndes Zeitablauf diagramm gezeigt, das sich auf die in den Fig. 67 und 68 gezeigten Unterroutinen bezieht. Die erste Halbzeitperi ode der Fig. 69 zeigt die vereinfachte Signalform einer Grundsignalausgabe vom Luftströmungsmesser bei Fehlen der Rückwärtsströmung im Zuführungsdurchlaß, während die hintere Halbzeitperiode der Fig. 69 die vereinfachte Signalform einer Grundsignalausgabe des Luftströmungsmes sers im Fall des Auftretens der Rückwärtsströmung zeigt. Bei Fehlen der Rückwärtsströmung (wie in der ersten Hälfte gezeigt) schwingt das Grundsignal periodisch mit einem im wesentlichen identischen Zyklus mit einer ver gleichsweise langen Wellenlänge. Bei Vorhandensein der Rückwärtsströmung (wie in der hinteren Hälfte gezeigt) ist die Signalform des Luftströmungsmessers durch einen mittleren Scheitel (der einer Vorwärtsluftströmung ent spricht) und einen kleinen Scheitel (der einer Rückwärts luftströmung entspricht), die miteinander kombiniert sind, gekennzeichnet, da der Luftströmungsmesser die Rückwärtsströmungskomponente als positiven Signalwert erfaßt und ausgibt. Mittels der in Fig. 67 gezeigten Routine werden der Minimalzustand (Flg_min = 1) und der Maximalzustand (Flg_max = 1) erfaßt. Mittels der in Fig. 68 gezeigten Routine werden das Signalwertanstiegs zeitintervall C_Inc und das Signalwertabstiegszeitinter vall C_Dec gemessen. Wie aus den Formen der oberen drei Signale, d. h. dem Grundsignal, dem Signalwertabstiegs zeitintervall-Anzeigesignal (C_Dec) und dem Signalwertan stiegszeitintervall-Anzeigesignal C_Inc), deutlich wird, beginnt zu dem Zeitpunkt (mit dem schwarzen Punkt mar kiert) der Feststellung des Maximalwerts, d. h. wenn die Bedingung (Flg_max = 1) erfüllt ist, die Messung für das Signalwertabstiegszeitintervall C_Dec, wobei ausgehend von diesem Maximalwert die Messung fortgesetzt wird, bis der Minimalwert erreicht ist, d. h. bis der Merker Flg_min auf "1" gesetzt ist. Sobald der Minimalwert erreicht ist, wird das Signalwertabstiegszeitintervall C_Dec mit einem neu gemessenen Zeitintervall aktuali siert. Auf ähnliche Weise wird zu dem Zeitpunkt (mit dem kleinen Kreis markiert) der Feststellung des Minimal werts, d. h. wenn die Bedingung (Flg_min = 1) erfüllt ist, die Messung für das Signalwertanstiegszeitintervall C_Inc begonnen, wobei diese Messung ausgehend vom Mini malwert fortgesetzt wird bis der Maximalwert erreicht ist, d. h. bis der Merker Flg_max auf "1" gesetzt ist. Sobald der Maximalwert erreicht ist, wird das Signal wertanstiegszeitintervall C_Inc mit einem neu gemessenen Zeitintervall aktualisiert. In Fig. 69 bezeichnet das Signal DC die Abweichung zwischen den Signalwertabstiegs zeitintervall-Anzeigesignal C_Dec und dem Signalwertan stiegszeitintervall-Anzeigesignal C_Inc. während die schattierten Bereiche entsprechende signalverarbeitete Bereiche oder invertierte Signalbereiche zeigen, die in Abhängigkeit vom Vergleich des Abstiegszeitintervalls C_Dec und des Anstiegszeitintervalls C_Inc. genauer in Abhängigkeit von der Abweichung DC (= C_Dec - C_Inc) bestimmt werden können. Die Signalverarbeitung basiert auf dem in Fig. 70 gezeigten Flußdiagramm. Die in Fig. 70 gezeigte Unterroutine arbeitet mit den in den Fig. 67 und 68 diskutierten Unterroutinen zusammen, um das Vorhanden sein der Rückwärtsströmung festzustellen und das Zeitin tervall der Rückwärtsströmung zu messen und einen Si gnalumkehrmerker Flg_neg zeitgerecht auf "1" zu setzen, wie später erläutert wird.

Wie in Fig. 70 gezeigt, wird im Schritt S431 durch den Ausdruck (DC = C_Dec - C_Inc) die Abweichung DC zwischen dem aktuellen Wert des Abstiegszeitintervalls C_Dec und dem aktuellen Wert des Anstiegszeitintervalls C_Inc berechnet. Im Schritt S432 wird festgestellt, ob die aktuelle Abweichung (DC) eine positive Zahl ist, d. h. ob DC ≧ 0 ist. Wenn die Antwort im Schritt S432 eine Bestä tigung ist, wird mit Schritt S433 fortgefahren, in dem der Signalinversionsmerker Flg_neg auf "1" gesetzt wird. Wenn die Antwort im Schritt S432 negativ ist, wird mit Schritt S434 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob der Maximalzustandsanzeigemerker Flg_max und der Si gnalinversionsmerker Flg_neg beide auf "1" gesetzt sind. Wenn die Antwort im Schritt S434 eine Bestätigung ist, wird mit Schritt S435 fortgefahren, so daß der Signalin versionsmerker Flg_neg auf 0 gesetzt wird. Wenn die Antwort im Schritt S434 negativ ist, wird mit Schritt S436 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob der vorangegangene Wert DC_(n-1) der Abweichung eine negative Zahl ist und zusätzlich der Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min gleich "1" ist. Wenn die Antwort im Schritt S436 eine Bestätigung (JA) ist, geht die Verarbeitung zum Schritt S433 über, um den Merker Flg_neg auf "1" zu setzen. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S436 negativ (NEIN) ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S437 fort, in dem der vorangegangene Wert des Merkers Flg_neg als der aktuelle Wert des Merkers Flg_neg betrachtet wird, d. h. der vorangegangene Wert des Mer kers Flg_neg bleibt in der laufenden Routine unverändert. Wie aus dem Flußdiagramm der Fig. 70 deutlich wird, stellt die Steuereinheit das Vorhandensein der Rückwärts strömung fest und setzt anschließend in dem Fall, in dem der aktuelle Wert der Abweichung DC eine positive Zahl ist, oder z. B., wie aus den schattierten Zonen der Fig. 69 deutlich wird, in dem Fall, daß die Abweichung DC während der Zeitperiode von dem Zeitpunkt, zu dem die Abweichung DC von der negativen Zahl zu Null übergeht und gleichzeitig der Minimalwert erreicht wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der nächste Maximalwert erreicht wird, auf Null gehalten wird, den Signalinversionsmerker Flg_neg auf "1". Daher wird der obenerwähnte Mittelungs prozeß auf der Grundlage des umgesetzten oder invertierten Signals der Fig. 69 durchgeführt, um das endgültige Frischluftströmungsraten-Anzeigesignal (Qas0) zu erzeu gen, wodurch eine hochgenaue EGR-Steuerung und eine hochgenaue Kraftstoffeinspritzmengensteuerung (oder eine hochgenaue Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung) sicherge stellt werden.

Die Fig. 71A bis 71C zeigen Testergebnisse ähnlich dem in Fig. 65 gezeigten Test für den Fall der Signalverarbei tung des Signalausgangs vom Hitzdraht-Luftströmungsmesser für die Rückwärtsströmungskorrektur, die sich auf die in den Fig. 67, 68 und 70 gezeigten Flußdiagramme beziehen. Die Fig. 71A, 71B und 71C zeigen jeweils die vom Luft strömungsmesser ausgegebene Signalform, die Signalform des vorverarbeiteten Signals und die Signalform des durch die Rückwärtsströmungskorrektur geeignet konvertierten oder invertierten Signals. Andererseits zeigt Fig. 72 Simulationsergebnisse für den Fall, daß die Vorrichtung der fünften Ausführungsform auf einen Dieselmotor mit einem EGR-Steuersystem wie in den Fig. 1 und 29 gezeigt angewendet wird. Der Simulationstest wurde vom Erfinder der vorliegenden Erfindung unter einer Bedingung durchge führt, in der die Menge der Abgasrückführung (EGR) all mählich entsprechend einem Anstieg der verstrichenen Zeit während des Leerlaufs zunimmt, so daß die vom Hitzdraht- Luftströmungsmesser gemessene Ist-Zuführungsfrischluft- Strömungsrate allmählich abnahm. Außerdem wurde die Motordrehzahl im Test auf 850 min^-1 gehalten und die Abtastperiode auf 1 ms festgelegt, wobei eine zugeführte Frischluftpulsierungsströmung in Form einer sinusförmigen Welle angewendet wurde. Wie in Fig. 72 gezeigt, sind die Ist-Ansaugluftströmungsrate, ein durch das System des Standes der Technik erhaltenes Strömungsraten-Anzeigesi gnal sowie ein durch die in den Fig. 67, 68 und 70 ge zeigte Verarbeitung erhaltenes, geeignet verarbeitetes Strömungsraten-Anzeigesignal innerhalb eines vergleichsweise hohen Strömungsratenbereichs im wesentlichen gleich (bis zu einer verstrichenen Zeit von 14 s). Innerhalb eines vergleichsweise niedrigen Strömungsratenbereichs (innerhalb des Zeitintervalls von der verstrichenen Zeit 22 s bis zur verstrichenen Zeit 24 s) stimmt das durch die vorliegende Erfindung erhaltene signalverarbeitete Strömungsraten-Anzeigesignal mit der Ist-Strömungsrate überein, während das durch die Vorrichtung des Standes der Technik erhaltene Strömungsraten-Anzeigesignal als ein deutlich höherer Signalpegel ausgegeben wird als die Ist-Strömungsrate. Wie aus dem Obengenannten deutlich wird, verwendet die Vorrichtung der fünften Ausführungsform einen typischen kostengünstigen Hitzdraht-Luftströmungsmesser, wodurch die Gesamtproduktionskosten der integrierten Motorsteuerung der Erfindung verringert werden. Außerdem kann die Vorrichtung der fünften Ausführungsform, wie oben ausgeführt ist, durch die Vorverarbeitung und die Rückwärtsströmungskorrektur (die Signalverarbeitung) eine hochgenaue Rückwärtsströmungserfassung und somit eine hochgenaue Zuführungsluftströmungserfassung sicher stellen.

Obwohl im Vorangegangenen die bevorzugten Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist klar, daß die Erfindung nicht auf diese besonderen Ausführungsformen, die hier gezeigt und beschrieben worden sind, beschränkt ist, sondern daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert sind, abzuweichen.

Claims

1. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregel vorrichtung, mit
einer Motorbetriebszustand-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Betriebszuständen (Ne, Qsol) des Verbrennungsmotors;
einem Luftströmungsmesser (16) zum Erfassen der Strömungsrate (Qo) der in den Verbrennungsmotor gesaugten Ansaugluft,
einem Abgasrückführungsventil (9), das in einer Abgasrückführungseinrichtung zum Zurückführen eines Teiles des Abgases in den Verbrennungsmotor verwendet wird, und
einer Abgasrückführungsventil-Steuervorrichtung (13) zum Einstellen einer Öffnung des Abgasrückführungsventils (9),
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Soll-Abgasrückführungsmengen-Einstellvorrichtung vorgesehen ist, die eine Soll-Abgasrückführungsmenge (Tqec0; Mqce) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors und der Strömungsrate (Qo) der Ansaugluft einstellt,
die Abgasrückführungsventil-Steuervorrichtung (13) die Öffnung des Abgasrückführungsventils (9) abhängig von der Soll-Abgasrückführungsmenge (Tqec0; MQce) einstellt, und
die Abgasrückführungsventil-Steuervorrichtung (13) umfasst:

a) eine Ansaugdruck-/Abgasdruck-Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Ansaugdrucks (Pm) und eines Abgasdrucks (Pexh) aus der Ansaugluft-Strömungsrate (Qo), die durch den Luftströmungsmesser (16) gemessen wird,
b) eine Differenzdruck-Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Differenzdrucks (ΔP; Dpl) als die Differenz (Pxh - Pm) zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugdruck,
c) eine erste Vorverarbeitungsvorrichtung zum Ausführen einer ersten vorgegebenen Vorverarbeitung, die eine Dynamikcharakteristik des rückgeführten Abgases bezüglich der Soll-Abgasrückführungsmenge (Tqec0) widerspiegelt, um eine Stell-Abgasrückführungsmenge (Tqec) zu erzeugen, und
d) eine zweite Vorverarbeitungsvorrichtung zum Ausführen einer zweiten vorgegebenen Vorverarbeitung, die eine Verzögerung im Betätigungszeitablauf des Abgasrückführungsventils (9) bezüglich einer Soll-Anhebung (Mlift) des Abgasrückführungsventils (9) in Abhängigkeit von der Stell-Abgasrückführungsmenge (Tqec) und dem Differenzdruck (ΔP = Pexh - Pm) widerspiegelt, um eine Stell-Anhebung (Liftt) zu erzeugen.

2. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zeitkonstante (τa) der Dynamikcharakteristik der ersten vorgegebenen Vorverarbeitung in Abhängigkeit von einer volumetrischen Kapazität (Vm) im Zuführungssystem vom Abgasrückführungsventil (9) bis zu einem Einlass eines Motorzylinders und von einer volumetrischen Kapazität (Vc) des Motorzylinders bestimmt wird.

3. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stell-Abgasrückführungsmenge (Tqec) durch die erste vorgegebene Vorverarbeitung bestimmt wird, die durch
einen ersten Ausdruck
Tqec = GKQE# × Tqec0 + (GKQE# - 1) × Rqec_n-1,
einen zweiten Ausdruck
Rqec = Rqec_n-1 × (1 - Kv) + Tqec0 × Kv
und einen dritten Ausdruck
Kv = Kin × (Vc/Vm)/CYLN#
definiert ist, wobei jeweils Tqec die Stell-Abgasrückführungsmenge, GKQE# eine Vorverarbeitungsverstärkungskonstante, Tqec0 die Soll-Abgasrückführungsmenge, Kv einen vorgegebenen Verzögerungskoeffizienten, Kin einen zu einer volumetrischen Effizienz äquivalenten Wert, Vc eine volumetrische Kapazität pro Zylinder, Vm eine volumetrische Kapazität des Zuführungssystems, das einen Ansaugkrümmer und einen Sammler enthält, und CYLN# die Anzahl der Motorzylinder bezeichnet.

4. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante (τa) der Dynamikcharakteristik der ersten vorgegebenen Vorverarbeitung aus einer Motordrehzahl (Ne), einer volumetrischen Effizienz (η_v), und der volumetrischen Kapazität (Vm) des Zuführungssystems vom Abgasrückführungsventil (9) bis zu einem Einlass des Motorzylinders und der volumetrischen Kapazität (Vc) des Motorzylinders bestimmt wird, und dass eine Zeitkonstante (τs) der mechanischen Verzögerung beim Betätigungszeitablauf des Abgasrückführungsventils (9) auf eine positive Zahl, die kleiner ist als die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante (τa), festgesetzt wird.

5. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführungsventil-Steuervorrichtung eine erforderliche Strömungs- Durchlassfläche (Tav), die durch das Abgasrückfürhungsventil (9) definiert wird, als Funktion der Stell-Abgasrückführungsmenge (Tqec) und des Differenzdrucks (ΔP = Pexh - Pm) berechnet, um die Soll-Anhebung (Mlift) des Abgasrückführungsventils (9) so festzulegen, dass die Stell-Anhebung (Mlift) gleich der erforderlichen Strömungs- Durchlassfläche (Tav) ist.

6. Integrierte Motorverbrennungssteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anhebungs-Erfassungsvorrichtung (E) zum Erfassen einer Ist-Anhebung (Lifts) einer Ventilspindel (51) des Abgasrückführungsventils (9) vorgesehen ist, dass die Öffnung des Abgasrückführungsventils (9) abhängig von der Stell-Anhebung (Liftt) so gesteuert wird, dass die Ist-Anhebung (Lifts), die durch die Anhebungs- Erfassungsvorrichtung (E) erfasst wird, zu der Stell-Anhebung (Liftt) hin eingestellt wird, und dass die Drosselklappen-Steuervorrichtung (F, G) zum Steuern einer Drosselklappe (31) in Abhängigkeit vom Ansaugdruck (Pm), dem Abgasdruck (Pexh) und der Ist- Anhebung (Lifts), die durch die Anhebungs-Erfassungsvorrichtung ermittelt wurde, vorgesehen ist.

7. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführungsventil-Steuervorrichtung eine gewünschte Abgasrückführungs-Strömungsrate (Tqe) als eine Funktion der Motordrehzahl (Ne) und der Stell-Abgasrückführungsmenge (Tqec) berechnet, und außerdem eine Abgasrückführungs-Maximalströmungsrate (Qemax) als Funktion des Differenzdrucks (ΔP = Dpl) und einer Maximalöffnungsfläche (Avmax) des Abgasrückführungsventils (9) berechnet, und dass die Drosselklappen-Steuervorrichtung eine Öffnung der Drosselklappe (31) abnehmend verkleinert, wenn die gewünschte Abgasrückführungs-Strömungsrate (Tqe) die Abgasrückführungs-Maximalströmungsrate (Qemax) überschreitet.

8. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappen-Steuervorrichtung (F, G) die Öffnung der Drosselklappe (31) zunehmend vergrößert, wenn die gewünschte Abgasrückführungs-Strömungsrate (Tqe) unterhalb der Abgasrückführungs-Maximalströmungsrate (Qemax) liegt, und außerdem der Differenzdruck (Dpl) oberhalb eines vorgegebenen Entscheidungsniveaus (ΔPLSL#) liegt.

9. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappen-Steuervorrichtung (F, G) die Öffnung der Drosselklappe (31) zunehmend vergrößert, wenn die gewünschte Abgasrückführungs-Strömungsrate (Tqe) unterhalb der Abgasrückführungs-Maximalströmungsrate (Qemax) liegt und außerdem die von der Anhebungs-Erfassungsvorrichtung erfasste Ist-Anhebung (Lifts) kleiner ist als ein vorgegebenes Entscheidungsniveau (Lifts#).

10. Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappen-Steuervorrichtung (F, G) die Öffnung der Drosselklappe (31) zunehmend vergrößert, wenn die gewünschte Abgasrückführungs-Strömungsrate (Tqe) unterhalb der Abgasrückführungs-Maximalströmungsrate (Qemax) liegt, der Differenzdruck (Dpl) oberhalb eines vorgegebenen Entscheidungsniveaus (ΔPLSL#) liegt, und außerdem die von der Anhebungs-Erfassungsvorrichtung erfasste Ist- Anhebung (Lifts) kleiner ist, als ein vorgegebenes Entscheidungsniveau (Lifts#).