DE19711027C2 - Abgasrückführungssteuervorrichtung - Google Patents

Abgasrückführungssteuervorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasrück­ führungssteuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ chs 1.
Um die Abgabe von Stickoxiden (NOx) eines Kraftfahrzeugmotors zu reduzieren, wird ein System verwendet, bei dem ein Teil des Abgases des Motors in den Ansaugtrakt zurückgeführt wird. Dieses System wird Abgasrückführungssystem genannt (im fol­ genden mit EGR-System bezeichnet).
Im folgenden wird die Steuerung dieses EGR-Systems be­ schrieben.
Die im Jahr 1988 veröffentlichte JP-63-179171-A offenbart, wie die Öffnung eines EGR-Ventils, das eine EGR-Menge steu­ ert, in Abhängigkeit vom atmosphärischen Druck korrigiert wird. Selbst für dieselben Motorbetriebsbedingungen, wie z. B. die Motordrehzahl oder die Last, besteht z. B. für die EGR-Menge die Tendenz, in höherliegenden Gebieten bei glei­ cher EGR-Ventilöffnung wie in tieferliegenden Gebieten abzu­ nehmen, da die atmosphärische Dichte in höherliegenden Gebie­ ten geringer ist. Daher wird herkömmlicherweise der atmosphä­ rische Druck von einem Sensor erfaßt, wobei die EGR-Menge in Abhängigkeit von der Absenkung des atmosphärischen Drucks korrigiert wird.
Die Absenkung der EGR-Rate, die das Verhältnis der EGR-Menge zur Gesamtansaugluftströmungsrate ist, ist jedoch aufgrund des Abfalls des atmosphärischen Drucks in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast unterschiedlich. Fig. 14 vergleicht die EGR-Rate in höherliegenden und tieferliegen­ den Gebieten. Wie aus diesem Schaubild deutlich wird, ist die EGR-Rate in höherliegenden Gebieten in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast unterschiedlich, so daß durch Korrigieren der EGR-Strömungsrate auf der Grundlage nur des atmosphärischen Drucks nicht dieselbe EGR-Rate erreicht wer­ den kann.
Aus der Druckschrift DE 195 30 308 A1 ist ein Abgasrückfüh­ rungssystem mit verminderter Neigung zu Ablagerungen bekannt. Bei diesem Abgasrückführungssystem wird ein Abgaskanal eines Verbrennungsmotors mit dem Ansaugkanal des Motors verbunden, wobei ein Abgassteuerventil zur Steuerung der Abgasrückführ­ rate vorgesehen ist. In diesem Abgasrückführkanal ist entwe­ der ein Temperatursensor zur direkten Erfassung der Abgastem­ peratur oder es sind entsprechende Einrichtungen zur indirek­ ten Ermittlung der Abgasrückführtemperatur vorgesehen, wobei das Abgassteuerventil derart angesteuert wird, daß Abgasrück­ führtemperatur abhängige Ablagerungen in dem Abgasrückführ­ system vermieden werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Abgas­ rückführungssteuervorrichtung an­ zugeben, bei der atmosphärische Druckschwankungen insbesonde­ re durch Änderung der Höhenlage bei der Abgasrückführungs­ steuerung berücksichtigt werden, um die Motorlast und Motor­ drehzahl abhängige Abgasrückführsteuerung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Abgasrückführungssteuervorrich­ tung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Abgas­ rückführungssteuereinrichtung zu schaffen, die unter allen Betriebsbedingungen keinerlei Auswirkungen von Höhendifferen­ zen unterliegt und die einen einfachen konstruktiven Aufbau zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor aufweist.
Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die vorliegenden Erfindung wir durch die folgende Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Schaubild einer EGR- Steuervorrichtung,
Fig. 2 ein Flußdiagramm, das den Steuerungsprozeß beschreibt, der von der EGR-Steuervorrichtung durchgeführt wird,
Fig. 3 einen Graphen, der die Inhalte eines Kennfel­ des einer Soll-EGR-Rate EGRQ zeigt, das in der EGR-Steuervorrichtung gespeichert ist,
Fig. 4 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem absoluten Abgasdruck und einer Ansaug­ luftströmungsrate zeigt,
Fig. 5 einen Graphen, der die Inhalte eines Kennfel­ des eines Abgasdruckkorrekturwerts HEXPRS zeigt, das in der EGR-Steuervorrichtung ge­ speichert ist,
Fig. 6 einen Graphen, der die Inhalte eines Kennfel­ des eines Abgastemperaturkorrekturwerts HEXTMP zeigt, das in der EGR- Steuervorrichtung gespeichert ist,
Fig. 7A, 7B Graphen, die eine Gesamtströmungswegfläche eines Ansaugsystems für niedrige Drehzahl und hohe Drehzahl vergleichen,
Fig. 8A, 8B Graphen, die die Abgasdruckkorrekturwert­ eigenschaften für niedrige Drehzahlen und für hohe Drehzahlen vergleichen,
Fig. 9A, 9B Graphen, die die Abgastemperaturkorrek­ tureigenschaften für niedrige Drehzahlen und für hohe Drehzahlen vergleichen,
Fig. 10A, 10B Graphen, die eine Soll-EGR-Öffnungsquer­ schnittsfläche für niedrige Drehzahlen und für hohe Drehzahlen vergleichen,
Fig. 11 einen Graphen, der die Inhalte eines Kennfel­ des einer Ansaugluftöffnungsfläche ATVO zeigt, das in der EGR-Steuervorrichtung ge­ speichert ist,
Fig. 12 einen Graphen, der die Inhalte eines Kennfel­ des einer Hilfsluftdurchlaßöffnungsfläche AAAC zeigt, das in der EGR-Steuervorrichtung gespeichert ist,
Fig. 13 einen Graphen, der Anwendungsbereiche von Schall- und Unterschall-Gleichungen zur Be­ rechnung der Soll-EGR-Rate EGRQ zeigt und
Fig. 14 die bereits erwähnte Ansicht eines Graphen, der die Motorlast und die Motordrehzahl in tieferliegenden und höherliegenden Gebieten bei der EGR-Steuerung des Standes der Technik vergleicht.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist in einer Ansaugleitung eines Fahr­ zeugmotors eine Drosselklappe 3 vorgesehen, wobei eine EGR- Leitung 5 von einer Abgasleitung 4 mit einer Ansaugleitung 2 stromabseitig von der Drosselklappe 3 verbunden ist.
In der Ansaugleitung 8 ist ferner eine Hilfsluftleitung 8 vorgesehen, die die Drosselklappe 3 umgeht. In der Hilfs­ luftleitung 8 ist ein Hilfsluftströmungssteuerventil 9 vorge­ sehen, um in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das von ei­ ner Steuereinheit 7 ausgegeben wird, die Hilfs­ luftströmungsrate zu erhöhen oder zu senken und die Motor­ drehzahl auf einen Sollwert zu regeln.
In der EGR-Leitung 5 ist ein EGR-Ventil 6 vorgesehen, um die Strömungsrate zu steuern. Das EGR-Ventil 6 wird von einem Schrittmotor angetrieben, wobei dessen Öffnung durch ein Steuersignal von der Steuereinheit 7 verändert wird.
In die Steuereinheit 7 werden von einem Wassertemperatur­ sensor 10, der eine Motorkühlwassertemperatur Tw des Motors 1 erfaßt, einem Kurbelwinkelsensor 11, der die Drehzahl Ne des Motors 1 erfaßt, einem Luftströmungsratenmesser 12, der eine Ansaugluftströmungsrate G des Motors 1 erfaßt, einem Drossel­ klappensensor 13, der eine Öffnung TVO einer Drosselklappe 3 erfaßt, sowie von einem O2-Sensor 16, der die Sauerstoffkon­ zentration im Abgas erfaßt, Signale eingegeben. Ferner wird von einer Batterie 17 eine Batteriespannung VB eingegeben.
Die Steuereinheit 7 steuert eine Kraftstoffeinspritzmenge und die Kraftstoffeinspritzzeit eines Einspritzventils 14, das in der Ansaugleitung 2 vorgesehen ist, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors 1, die anhand dieser Eingangs­ signale ermittelt werden, und steuert einen Zündzeitpunkt ei­ ner Zündkerze 15, die in einer Brennkammer 1A des Motors 1 vorgesehen ist. Ferner steuert die Steuereinheit 7 über das EGR-Ventil 6 die EGR-Strömungsrate und über das Hilfsluft­ strömungssteuerventil 9 die Hilfsluftströmungsrate.
Im folgenden wird der EGR-Strömungssteuerprozeß beschrieben, der von der Steuereinheit 7 durchgeführt wird. Dieser Prozeß wird synchron mit der Drehzahl des Motors 1 oder in einem vorgegebenen Intervall durchgeführt.
Im Schritt S1 werden die vom Wassertemperatursensor 10 erfaß­ te Kühlwassertemperatur Tw, die vom Drosselklappensensor 13 erfaßte Drosselklappenöffnung TVO, ein Öffnungsanweisungswert AAC des Hilfsluftsteuerventils 9, eine vom Luftströmungsra­ tenmesser 12 erfaßte Ansaugluftströmungsrate Q und die vom Kurbelwinkelsensor 11 erfaßte Motordrehzahl eingelesen.
Im Schritt S2 werden ein Zylinderansaugluftvolumen, d. h. ein Luftvolumen, das bei jedem Verbrennungszyklus in der Brenn­ kammer 1A belüftet wird, aus der Ansaugluftströmungsrate Q und der Motordrehzahl Ne berechnet, wobei eine Basis- Kraftstoffeinspritzmenge Tp berechnet wird, die direkt pro­ portional zu diesem Zylinderansaugluftvolumen ist. Das Kon­ zept dieser Basis-Einspritzmenge ist z. B. in dem Patent US-5,345,921 offenbart. In diesem Schritt S2 wird anschlie­ ßend eine Gesamtöffnungsquerschnittsfläche Aa des Ansaugsy­ stems als Summe aus der Öffnungsfläche ATVO der Einlaßleitung 2, die durch Nachschlagen in einem in Fig. 11 gezeigten Kenn­ feld aus der Drosselklappenöffnung TVO abgeleitet wird, und der Öffnungsfläche AAAC der Hilfsleitung 8 berechnet, die durch Nachschlagen in einem in Fig. 12 gezeigten Kennfeld aus dem Öffnungsanweisungswert AAC des Hilfsluftsteuerventils 9 abgeleitet wird.
In den Schritten S3 und S4 wird in Abhängigkeit davon, ob die folgenden Bedingungen erfüllt sind, ermittelt, ob die Abgas­ rückführung durchzuführen ist. Im Schritt S3 wird ermittelt, ob die Kühlwassertemperatur Tw innerhalb eines Bereichs liegt, der durch eine untere Grenze TwL und eine obere Grenze TwH definiert ist. In ähnlicher Weise wird im Schritt S4 er­ mittelt, ob die Drosselklappenöffnung TVO innerhalb eines Be­ reichs liegt, der durch eine untere Grenze TVOL und eine obe­ re Grenze TVOH definiert ist.
Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, fährt die Routine mit Schritt S5 fort, um die Abgasrückführung durchzuführen. In dem Fall, in dem eine der Bedingungen nicht erfüllt ist, fährt die Routine mit Schritt S9 fort, wobei die Abgasrück­ führung gestoppt wird, indem eine Soll-EGR-Rate EGRQ auf Null gesetzt wird.
Im Schritt S5 wird die Soll-EGR-Rate ERGQ in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Motors 1 gesetzt. Genauer wird zuerst in der Steuereinheit 7 eine in Fig. 3 gezeigte Kennlinie ge­ speichert, die die Soll-EGR-Rate EGRQ für unterschiedliche Bereiche für z. B. die Kraftstoffeinspritzmenge Tp und die Motordrehzahl Ne ermittelt, die die Motorlast darstellen, wo­ bei die Soll-EGR-Rate EGRQ unter Bezugnahme auf dieses Kenn­ feld ermittelt wird.
Im Schritt S6 werden ein Abgasdruckkorrekturwert HEXPRS und ein Abgastemperaturkorrekturwert HEXTMP gesetzt. Der Grund für das Setzen des Abgasdruckkorrekturwerts HEXPRS und des Abgastemperaturkorrekturwerts HEXTMP sowie das Verfahren hierfür werden im folgenden beschrieben.
Im Niedriglastbereich des Motors 1 wird die Soll-EGR-Rate EGRQ anhand der folgenden Formel (1) eingestellt:
wobei K = konstant und EGRAR = EGR-Ventilöffnungsfläche.
Die EGR-Rate ist ein Wert, der definiert ist durch die EGR- Gasmassenströmungsrate dividiert durch die Ansaug­ luftmassenströmungsrate. Im Niedriglastbereich des Motors sind die Druckdifferenz stromaufseitig und stromabseitig von der Drosselklappe 3 und die Druckdifferenz stromaufseitig und stromabseitig vom EGR-Ventil 6 groß, so daß die Ansaugluft und das EGR-Gas so betrachtet werden können, daß sie Schall­ strömungen ausbilden, die durch diese Ventile geleitet wer­ den. Der Prozeß des Erhaltens der obigen Gleichung (1) wird später beschrieben.
Durch Modifizieren der obigen Gleichung (1) wird die folgende Gleichung (2) für die Öffnungsfläche EGRAR des EGR-Ventils 9 erhalten, die gemäß der Ausführungsform der geregelte Wert ist:
Wenn somit die EGR-Ventilöffnungsfläche ermittelt wird, muß in der obigen Gleichung (2) eine Korrektur entsprechend
und eine Korrektur entsprechend
angewendet werden. Wenn die Amplitude der Abgasdruck­ schwankungen größer ist als diejenige der atmosphärischen Druckschwankungen und wenn die Amplitude der EGR-Gastem­ peraturschwankungen größer ist als diejenige der atmo­ sphärischen Temperaturschwankungen, kann die Genauigkeit der Korrektur in der Praxis selbst dann aufrechterhalten werden, wenn die obigen Winkelkorrekturen auf dem Abgasdruck und der Abgastemperatur beruhen.
Hinsichtlich der Beziehung zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Abgasdruck ist bekannt, daß (absoluter Abgas­ druck - absoluter atmosphärischer Druck) und die 1,7fache Po­ tenz der Ansaugluftströmungsrate Q effektiv proportional sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Daher wird der Abgasdruckkorrekturwert HEXPRS, der
entspricht, entsprechend der Ansaugluftströmungsrate Q ermit­ telt, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Ein Kennfeld dieses Typs ist in der Steuereinheit 7 im voraus gespeichert worden, wobei im Schritt S6 auf dieses Kennfeld Bezug genommen wird, um den Abgasdruckkorrekturwert HEXPRS anhand der Ansaugluftströ­ mungsrate Q zu bestimmen.
Die Abgastemperatur hängt hauptsächlich von der Motordrehzahl Ne ab und nimmt mit steigender Ne zu. Daher wird der Abga­ stemperaturkorrekturwert HEXTMP, der
entspricht, in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Ne ermit­ telt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Ein Kennfeld dieses Typs ist in der Steuervorrichtung 7 im voraus gespeichert worden, wo­ bei auf dieses Kennfeld Bezug genommen wird, um im Schritt S6 anhand der Motordrehzahl Ne den Abgastemperaturkorrekturwert HEXTMP zu ermitteln. Der Abgastemperaturkorrekturwert HEXTMP kann mit höherer Genauigkeit ermittelt werden, indem die Mo­ torlast und dergleichen berücksichtigt wird.
Im Schritt S7 wird die Soll-EGR-Ventilöffnungsfläche EGRAR anhand der obenerwähnten Gleichung (2) berechnet. Mit anderen Worten, die Soll-EGR-Ventilöffnungsfläche EGRAR wird mit der folgenden Formel unter Verwendung der im Schritt S2 ermittel­ ten Gesamtströmungsfläche Aa des Ansaugsystems, des im Schritt S5 eingestellten Soll-EGR-Faktors EGRQ, und des Ab­ gasdruckkorrekturwerts HEXPRS sowie des Abgastemperaturkor­ rekturwerts HEXTMP, die im Schritt S6 ermittelt worden sind, berechnet.
EGRAR = EGRQ.Aa.HEXPRS.HEXTMP
Im Schritt S8 wird ein Steuersignal an das EGR-Ventil 6 aus­ gegeben, um die Soll-EGR-Ventilöffnungsfläche EGRAR einzu­ stellen. Auf diese Weise wird die Öffnung des EGR-Ventils 6 in allen Betriebsbereichen des Motors geeignet korrigiert.
Wenn der Motor in höheren Gebieten und in niedrigeren Gebie­ ten läuft, sind die Strömungswegflächen des Ansaugsystems zum Erhalten desselben Drehmoments unterschiedlich, wie in den Fig. 7A und 7B gezeigt ist. Gemäß der Ausführungsform verän­ dert sich der Abgasdruckkorrekturwert HEXPRS in Abhängigkeit von der Motorlast (Drehmoment) und der Motordrehzahl, wie in den Fig. 8A, 8B gezeigt ist, während sich der Abgastempera­ turkorrekturwert HEXTMP in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ändert, wie in den Fig. 9A und 9B gezeigt ist.
Die Fig. 10A, 10B vergleichen die Öffnungsflächen des EGR- Ventils, die für die dieselbe EGR-Rate in tieferliegenden und höherliegenden Gebieten erhalten wurden. Das Verhältnis der Öffnungsflächen des EGR-Ventils in tieferliegenden und höher­ liegenden Gebieten verändert sich in Abhängigkeit von der Mo­ tordrehzahl und der Motorlast, wie in diesen Schaubildern ge­ zeigt ist.
Durch Korrigieren der mit Gleichung (2) erhaltenen Soll- Öffnungsfläche EGRAR des EGR-Ventils um den Druckkorrek­ turwert HEXPRS und den Abgastemperaturkorrekturwert HEXTMP wird ein Öffnungsflächenverhältnis des EGR-Ventils entsprechend diesem Merkmalen erhalten. Das EGR-Verhält­ nis in höherliegenden und tieferliegenden Gebieten wird daher in allen Motordrehzahlbereichen und Motorlastberei­ chen gleich.
Die Gleichung (1) wird im Niedriglastbereich des Motors angewendet, wobei das Soll-EGR-Verhältnis EGRQ im Hoch­ lastbereich durch die folgende Formel (3) gegeben ist:
Der Prozeß des Erhaltens der obigen Gleichung (3) wird gemeinsam mit demjenigen des Erhaltens der Gleichung (1) später beschrieben.
Wenn die modifizierte Version (2) der Gleichung (1) auf den hohen Motorlastbereich angewendet wird, tritt in der Berechnung der EGR-Ventilöffnungsfläche EGRAR ein Fehler auf.
Aus der Gleichung (3) wird jedoch deutlich, daß der erhöhte Berechnungsfehler im EGR-Faktor EGRQ dem Fall des hohen Ansaugluftdrucks entspricht, wobei in diesem Fall der Soll-EGR-Faktor EGRQ im voraus auf einen niedrigen Wert gedrückt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, um die Fahrfähigkeit und die Motorausgangsleistung aufrechtzuer­ halten. Die berechnete EGR-Ventilöffnungsfläche EGRAR nimmt daher einen niedrigen Wert an, wobei aufgrund der Tatsache, daß der Absolutwert des Fehlers in dieser Größe ebenfalls klein ist, in der Praxis selbst dann kein Problem auftritt, wenn die Gleichung (2) für den hohen Motorlastbereich verwendet wird.
Es ist zu beachten, daß diese Steuervorrichtung keinen Sensor für den atmosphärischen Druck erfordert, weshalb sie wirtschaftlich aufgebaut werden kann.
Zuletzt wird ein Prozeß des Erhaltens der obenbeschriebe­ nen Gleichungen (1) und (3) erläutert.
Die Strömungsratenkennlinien eines kompressiblen Fluids werden durch die folgenden Gleichungen (4) und (5) ausge­ drückt. Dies sind theoretische Gleichungen, die abgelei­ tet sind aus Bernouille's Theorem (siehe S. B5-209 des JMSE Mechanical Engineer's Handbook, herausgegeben 1986 von der Japan Society of Mechanical Engineering).
Bei Schallgeschwindigkeit:
Bei Unterschallgeschwindigkeit:
wobei q = Volumenströmungsrate (Nm3/s),
Cd = Strömungskoeffizient der Drosselklappe,
A = Strömungsfläche der Drosselklappe,
p1 = Absolutdruck vor der Drosselklappe (kg/m2),
p2 = Absolutdruck hinter der Drosselklappe (kg/m2), und
T1 = Fluidtemperatur vor der Drosselklappe (K).
Die Erfinder haben aus den obigen Gleichungen (4) und (5) die folgenden Näherungsgleichungen abgeleitet, die die Ansaugluftströmungsrate Q darstellen:
Bei Schallgeschwindigkeit:
Bei Unterschallgeschwindigkeit:
wobei Ka = konstant,
Cda = Strömungskoeffizient des Drosselklappenab­ schnitts des Ansaugtraktes,
Pin = Absolutdruck der Ansaugluft,
Pa = atmosphärischer Druck, und
Ta = atmosphärische Temperatur.
Auf ähnliche Weise wurden folgende Näherungsgleichung für die EGR-Strömungsrate QEGR abgeleitet.
Bei Schallgeschwindigkeit:
Bei Unterschallgeschwindigkeit:
wobei KEGR = konstant,
CdEGR = Strömungskoeffizient des EGR-Ventils,
EGRAR = Öffnungsfläche des EGR-Ventils,
PEGR = Abgasdruck, und
TEGR = Temperatur des EGR-Gases.
Ob die Ansaugluftströmungsrate und die EGR-Strömungsrate entweder durch die Gleichung für Schallgeschwindigkeit oder durch die Gleichung für Unterschallgeschwindigkeit ausgedrückt werden sollen, wird durch Vergleichen der Drücke vor und hinter der Drosselklappe ermittelt. Im Fall eines Motors folgen bei geringer Last, ausgehend von der Beziehung zwischen dem atmosphärischen Druck, dem Ansaugluftdruck, dem Abgasdruck und dem Drehmoment, beide der Schallgeschwindigkeitsgleichung, während bei hoher Last beide der Unterschallgeschwindigkeitsgleichung fol­ gen, wie mit dem Graphen der Fig. 13 gezeigt ist.
Anhand dieser Versuchsergebnisse und der obigen Gleichun­ gen kann die EGR-Rate wie folgt definiert werden.
Für hohe Last (Ansaugluftströmungsrate und EGR-Strömungs­ rate folgen beide der Unterschallgeschwindigkeitsglei­ chung):
Für mittlere Last (Ansaugluftströmungsrate folgt der Unterschallgeschwindigkeitsgleichung und EGR-Strömungs­ rate folgt der Schallgeschwindigkeitsgleichung):
Für geringe Last (Ansaugluftströmungsrate und EGR-Strö­ mungsrate folgen beide der Schallgeschwindigkeitsglei­ chung):
wobei
Die obige Gleichung (12) entspricht der Gleichung (1), während die Gleichung (10) der Gleichung (3) entspricht. Es ist zu beachten, daß die Gleichung (11) unberücksich­ tigt bleiben kann, da der mittlere Lastbereich, auf den die Gleichung (11) angewendet wird, wie in Fig. 13 ge­ zeigt sehr schmal ist.

Claims (5)

1. Abgasrückführungssteuervorrichtung zur Verwendung mit einem Motor, der einen Ansaugtrakt (2) und einen Abgastrakt (3) besitzt, die über eine Abgasrück­ führungsleitung (5) verbunden sind, die mit einem Abgasrückführungsventil (6) ver­ sehen ist, wobei eine Einrichtung (7, 11, 12) zum Erfassen eines Betriebszustands des Motors (1), und eine Einrichtung (7, S5) zum Setzen einer Soll-Abgas­ rückführungsrate (EGRQ) in Abhängigkeit vom Betriebszustand vorgesehen ist, durch gekennzeichnet, daß
die Abgasrückführungssteuervorrichtung eine Berechnungs-Einrichtung (7, S2, 13) zum Berechnen einer Gesamtansaugluft-Strömungsquerschnittsfläche (Aa) des Motors (1), der den Ansaugtrakt (2) enthält,
eine Einrichtung (7, S6) zum Setzen einer ersten Korrekturgröße (HEXPRS) der Soll-Abgasrückführungsrate (EGRQ) in Abhängigkeit vom Abgasdruck des Motors (1),
eine Soll-Öffnungssetz-Einrichtung (7, S7) zum Setzen einer Soll-Öffnungs­ größe (EGRAR) des Abgasrückführungsventils (6) auf der Grundlage der Soll- Abgasrückführungsrate (EGRQ), der Gesamtansaugluft-Strömungsquerschnitts­ fläche (Aa) und der ersten Korrekturgröße (HEXPRS), und
eine Einrichtung (7, S8) zum Regeln der Öffnung des Abgasrückführungs­ ventils (6) gemäß der Soll-Öffnungsgröße (EGRAR) aufweist.
2. Abgasrückführungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abgastemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Abga­ stemperatur des Motors (1), und eine Einrichtung (7, S6) zum Setzen eines zweiten Korrekturwerts (HEXTMP) der Soll-Abgasrückführungsrate (EGRQ) auf der Grund­ lage der Abgastemperatur, wobei die Soll-Öffnungssetz-Einrichtung (7, S7) zum Setzen der Soll-Öffnungs­ größe (EGRAR) des Abgasrückführungsventils (6) auf der Grundlage der Soll- Abgasrückführungsrate (EGRQ), der Gesamtansaugluft-Strömungsquerschnitts­ fläche (Aa), des ersten Korrekturwerts (HEXPRS) und des zweiten Korrekturwerts (HEXTMP) vorgesehen ist.
3. Abgasrückführungssteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abgastemperatur-Erfassungseinrichtung eine Einrichtung (11) zum Erfassen der Drehzahl (Ne) des Motors (1) enthält.
4. Abgasrückführungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abgastemperatur Erfassungseinrichtung einen Luftströ­ mungsratenmesser (12) zum Erfassen der Ansaugluftströmungsrate (Q) des Mo­ tors (1) enthält.
5. Abgasrückführungssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugtrakt (2) eine Drosselklappe (3) und eine Hilfsluftleitung (8) zum Umgehen der Drosselklappe (3) umfaßt, wobei die Hilfsluftleitung (8) mit einem Hilfsluftventil (9) versehen ist, und die Berechnungs- Einrichtung (7, S2, 13) eine Einrichtung zum Erfassen einer Öffnung (TVO) der Drosselklappe (3) und einer Einrichtung zum Erfassen einer Öffnung (AAC) des Hilfsluftventils (9) aufweist zum Berechnen der Gesamtansaugluft-Strömungs­ querschnittsfläche (Aa) aus der Öffnung (TVO) der Drosselklappe (3) und der Öff­ nung (AAC) des Hilfsluftventils (9).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19921494A1 (de) * 1999-05-08 2000-11-09 Deutz Ag Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19628235C2 (de) * 1995-07-13 2003-04-17 Nissan Motor Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung
DE19655217B4 (de) * 1995-07-13 2008-10-16 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelung
JP3551675B2 (ja) * 1997-01-21 2004-08-11 日産自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ制御装置
EP0884464B1 (de) * 1997-06-10 2004-09-08 Nissan Motor Company, Limited Brennkraftmaschine
US6098585A (en) * 1997-08-11 2000-08-08 Ford Global Technologies, Inc. Multi-cylinder four stroke direct injection spark ignition engine
ES2202716T3 (es) * 1998-01-16 2004-04-01 Pierburg Gmbh Valvula de realimentacion de gases de escape.
US6227182B1 (en) * 1998-06-09 2001-05-08 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas recirculation control system for internal combustion engine
JP4006834B2 (ja) * 1998-07-07 2007-11-14 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンのｅｇｒ弁制御装置
US6009862A (en) * 1998-08-05 2000-01-04 Ford Global Technologies, Inc. Exhaust gas recirculation control system and method
US6079395A (en) * 1998-09-30 2000-06-27 Caterpillar Inc. Exhaust gas recirculation system
US6098602A (en) * 1999-01-15 2000-08-08 Ford Global Technologies, Inc. Exhaust gas recirculation system
US6848419B1 (en) * 2001-01-08 2005-02-01 New Mexico State University Technology Transfer Corporation Wetstacking avoidance in internal combustion engines
US6408834B1 (en) 2001-01-31 2002-06-25 Cummins, Inc. System for decoupling EGR flow and turbocharger swallowing capacity/efficiency control mechanisms
US6480782B2 (en) 2001-01-31 2002-11-12 Cummins, Inc. System for managing charge flow and EGR fraction in an internal combustion engine
JP2002227694A (ja) * 2001-02-05 2002-08-14 Nissan Motor Co Ltd エンジンのシリンダ吸入空気量算出装置
JP4349221B2 (ja) * 2004-06-28 2009-10-21 日産自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ制御装置
AT504667B1 (de) * 2007-02-07 2008-07-15 Forschungsgesellschaft Fuer Ve Vorrichtung zur abgasrückführung für einen verbrennungsmotor
GB2475316B (en) * 2009-11-16 2016-03-16 Gm Global Tech Operations Inc Method for controlling the level of oxygen in the intake manifold of an internal combustion engine equipped with a low pressure EGR system
WO2011133154A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 International Engine Intellectual Property Company, Llc Method of controlling engine shut down
KR101241219B1 (ko) 2010-12-06 2013-03-13 한양대학교 산학협력단 엔진의 이지알시스템 제어방법
JP5793320B2 (ja) * 2011-03-18 2015-10-14 ヤンマー株式会社 エンジン
US9175624B2 (en) * 2012-12-18 2015-11-03 Fca Us Llc Exhaust gas recirculation control method and system
KR102393588B1 (ko) * 2015-05-08 2022-05-03 현대두산인프라코어(주) Egr 밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 포함하는 엔진 및 엔진의 egr 밸브 제어 방법
JP6487981B1 (ja) * 2017-09-26 2019-03-20 株式会社Ｓｕｂａｒｕ Ｅｇｒ制御装置
US12055108B2 (en) * 2021-04-15 2024-08-06 Nissan Motor Co., Ltd. Control method and control device for internal combustion engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63179171A (ja) * 1986-10-31 1988-07-23 Mazda Motor Corp エンジンの排気ガス還流装置
DE19530308A1 (de) * 1994-08-25 1996-02-29 Nippon Denso Co Abgasrückführungssystem mit verminderten Ablagerungen

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59153959A (ja) * 1983-02-18 1984-09-01 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の排ガス環流制御装置
US4790286A (en) * 1986-05-31 1988-12-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha EGR control device for internal combustion engine
JPH02294547A (ja) * 1989-05-09 1990-12-05 Isuzu Motors Ltd エンジンの排気ガス再循環流量検出装置及び排気ガス再循環流量制御装置
JPH04311643A (ja) * 1991-04-10 1992-11-04 Hitachi Ltd エンジンの気筒流入空気量算出方法
JP2869916B2 (ja) * 1993-11-01 1999-03-10 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃料制御装置
JPH08114157A (ja) * 1994-10-14 1996-05-07 Nippondenso Co Ltd 排気ガス還流弁制御装置
US5503129A (en) * 1995-05-18 1996-04-02 Ford Motor Company Apparatus and method for mode recommendation in a variable displacement engine
US5601068A (en) * 1995-07-05 1997-02-11 Nozel Engineering Co., Ltd. Method and apparatus for controlling a diesel engine
CA2154011C (en) * 1995-07-17 1999-06-08 Gerhard O. Klopp Exhaust gas recirculation system for a compression ignition engine and a method of controlling exhaust gas recirculation in a compression ignition engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63179171A (ja) * 1986-10-31 1988-07-23 Mazda Motor Corp エンジンの排気ガス還流装置
DE19530308A1 (de) * 1994-08-25 1996-02-29 Nippon Denso Co Abgasrückführungssystem mit verminderten Ablagerungen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19921494A1 (de) * 1999-05-08 2000-11-09 Deutz Ag Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführeinrichtung einer Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
KR970067837A (ko) 1997-10-13
JP3365197B2 (ja) 2003-01-08
DE19711027A1 (de) 1997-11-06
US5724950A (en) 1998-03-10
JPH09256914A (ja) 1997-09-30

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