DE19753450B4

DE19753450B4 - Gerät zur Steuerung des Unterdrucks in Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19753450B4
Application number: DE19753450A
Authority: DE
Inventors: Yukio Toyota Yoshioka; Zenichiro Toyota Mashiki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: DE19753450A1

Abstract

Gerät zur Steuerung eines Unterdrucks in einem Motor (1) mit Abgasrückführung eines Fahrzeuges, wobei der Motor (1) in zwei Betriebsarten betrieben werden kann, einem Betrieb mit einer homogenen Ladungsverbrennung und einem Betrieb mit einer Schichtladungsverbrennung, wobei der Motor folgende Bauteile aufweist:
einen Lufteinlaßdurchlaß (41) zur Einführung von Luft in eine Verbrennungskammer (5) und einen Abgasdurchlaß (42) zum Ausstoßen von Abgas aus der Verbrennungskammer (5), wobei die Luftströmung in dem Einlaßdurchlaß (41) durch eine Drosselklappe (23) gesteuert wird, die sich in dem Einlaßdurchlaß (41) befindet und zwischen einer maximalen Öffnungsposition und einer geschlossenen Position bewegbar ist,
einen Rückführdurchlaß (52), der den Abgasdurchlaß (42) mit dem Einlaßdurchlaß (41) verbindet, um etwas von dem Abgas aus dem Abgasdurchlaß (42) in den Einlaßdurchlaß (41) zu leiten,
ein Strömungssteuerungsventil (53) zur Regulierung der Strömung von Abgas, das durch den Rückführdurchlaß (52) strömt,
einen Bremsverstärker (71), der mit dem Einlaßdurchlaß (41) verbunden...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Geräte zur Steuerung des Unterdrucks in Verbrennungsmotoren. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren und Geräte zur Steuerung eines Unterdrucks in Verbrennungsmotoren, die Bremsverstärker haben, die Unterdruck zur Verbesserung der Bremskraft verwenden.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht keinen Schutz auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Unterdruck in einem Motor eines Fahrzeuges, wobei der Motor einen Einlaßdurchlaß zur Einführung von Luft in eine Verbrennungskammer und einen Abgasdurchlaß zum Ausstoßen von Abgas aus der Verbrennungskammer umfaßt, wobei die Luftströmung in dem Einlaßdurchlaß durch eine Drosselklappe gesteuert wird, die sich in dem Einlaßdurchlaß befindet und zwischen einer maximalen Öffnungsposition und einer geschlossenen Position bewegbar ist, einen Rückführdurchlaß, der den Abgasdurchlaß mit dem Einlaßdurchlaß verbindet, um etwas von dem Abgas von dem Abgasdurchlaß in den Einlaßdurchlaß zu leiten, ein Strömungssteuerventil zur Regulierung des Abgasstroms, der durch den Rückführdurchlaß strömt, einen Bremskraftverstärker, der mit dem Einlaßdurchlaß verbunden ist, um einen Unterdruck in einer Unterdruckkammer des Bremsverstärkers zu erzeugen, wobei der Bremsverstärker eine Bremskraft des Fahrzeugs erhöht, einen Sensor zur Erfassung des Drucks in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers, ein Steuergerät zur Bestimmung, ob der erfasste Druck höher als ein vorbestimmter Wert ist, und ob der Druck in der Unterdruckkammer unzureichend ist, wobei sich die Drosselklappe in einer geöffneten Position befindet, wenn der Motor eine Schichtladungsverbrennung durchführt, und wobei die Drosselklappe den Druck in dem Einlaßdurchlaß vermindert, wenn sich die Drosselklappe von der geöffneten Position zu der geschlos senen Position bewegt, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Steuergerät den vorbestimmten Wert auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert.
In einem typischen Verbrennungsmotor wird Kraftstoff aus einem Kraftstoffeinspritzventil in eine Einlaßöffnung eingespritzt, um die damit verbundene Verbrennungskammer mit einer Mischung aus Kraftstoff und Luft zu befüllen. Das Luft-Kraftstoffgemisch wird durch eine Zündkerze entzündet, um ein Drehmoment zu erzeugen. Diese Art von Verbrennung, bei der ein Luft-Kraftstoffgemisch in einer Verbrennungskammer entzündet wird, wird allgemein als homogene Befüllungsverbrennung bezeichnet. Bei einer Maschine, die eine homogene Befüllungsverbrennung durchführt, steuert eine in einem Einlaßdurchlaß angeordnete Drosselklappe die Querschnittsfläche des Einlaßdurchlasses, wodurch die Menge eines an eine Verbrennungskammer gelieferten Luft-Kraftstoffgemisches gesteuert wird. Die Leistung des Motors wird dementsprechend gesteuert. Jedoch wird durch die Drosselwirkung der Drosselklappe ein hoher Pegel an Unterdruck (ein niedriger Absolutdruck) erzeugt. Dies erhöht Pumpverluste und reduziert somit die Motorleistungsfähigkeit.
Um zu versuchen, dieses Problem zu lösen, wurde eine geschichtete Befüllungsverbrennung vorgeschlagen. Bei einer geschichteten Befüllungsverbrennung wird ein relativ fettes Luft-Kraftstoffgemisch in die Nähe einer Zündkerze gebracht, um die Entzündung des Gemisches sicherzustellen und die erzeugte Flamme des Gemisches verbrennt das es umgebende magerere Gemisch. Die Motorleistung wird prinzipiell durch Verändern der in die Nähe der Zündkerze eingespritzten Kraftstoffmenge gesteuert. Dies beseitigt die Notwendigkeit zur Veränderung der Querschnittsfläche des Einlaßdurchlasses, um die Motorleistung zu steuern, was Pumpverluste vermindert und die Motorleistungsfähigkeit verbessert. Ferner erlaubt es die geschichtete Befüllungsverbrennung einem Motor, mit einem relativ mageren Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben zu werden und verbessert somit die Kraftstoffsparsamkeit des Motors.
Es wurden Motoren vorgeschlagen, die zwischen einer geschichteten Befüllungsverbrennung und einer homogenen Befüllungsverbrennung in Abhängigkeit von ihrem Betriebszustand umschalten. Ein solcher Motor hat ein Kraftstoffeinspritzventil für eine homogene Befüllung und ein Kraftstoffeinspritzventil für eine geschichtete Befüllung. Das Einspritzventil für eine homogene Befüllung verteilt Kraftstoff gleichmäßig in die Verbrennungskammer und das Einspritzventil für die geschichtete Befüllung spritzt Kraftstoff in die Nähe der Zündkerze ein. Ein anderer Typ hat ein Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer einspritzt und zwischen einer geschichteten Befüllungsverbrennung und einer homogenen Befüllungsverbrennung umschaltet. Ein Umschalten von der homogenen Befüllungsverbrennung zu der geschichteten Befüllungsverbrennung, wenn die Motorlast klein ist, verbessert die Motorleistungsfähigkeit und die Kraftstoffsparsamkeit.
Einige Motoren sind mit einem Unterdruckverstärker ausgestattet, der die Bremskraft erhöht, wodurch die Kraft, die zum Herabdrücken des Bremspedals erforderlich ist, verringert wird. Der Bremsverstärker verwendet Unterdruck, der in dem Einlaßdurchlaß stromab der Drosselklappe als eine Antriebsquelle erzeugt wird. D.h. ein Unterdruck steht mit dem Bremsverstärker durch ein Verbindungsrohr in Verbindung, das mit der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe verbunden ist. Ein Unterdruck, der dem Grad der Herabdrückung des Bremspedals entspricht, wirkt auf eine in dem Bremsverstärker eingebaute Membran und erhöht die Kraft, die auf die Bremse wirkt.
Bei einem solchen Motor ist der Druck in dem Einlaßdurchlaß während der homogenen Befüllungsverbrennung vermindert. D.h., daß der Unterdruck, der zum Betätigen des Bremsverstärkers verfügbar ist, ausreichend niedrig ist. Jedoch wird der Druck in dem Einlaßdurchlaß während der geschichteten Befüllungsverbrennung erhöht. D.h., daß weniger Unterdruck verfügbar ist. Dies kann in einem unzureichenden Unterdruck resultieren, um den Bremsverstärker zu betätigen. Als ein Ergebnis wird die Kraft, die erforderlich ist, um das Bremspedal herabzudrücken, nicht vermindert.

Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 8-164 840 offenbart ein Gerät zur Steuerung eines Unterdrucks bei Verbrennungsmotoren zur Lösung dieses Problems. Bei diesem Gerät ist eine Drosselklappe in einem Einlaßdurchlaß geschlossen, wenn der Druck in einem Bremsverstärker größer als ein vorbestimmter Pegel ist, wodurch der Einlaßunterdruck temporär gesenkt wird. Dementsprechend steht ein ausreichend niedriger Unterdruck zur Betätigung des Bremsverstärkers mit dem Verstärker in Verbindung.

Desweiteren wird in der DE 41 30 853 A1 ein Verfahren zur Steuerung der rückgeführten Abgasmenge eines Verbrennungsmotors offenbart. Ziel dieses Verfahrens ist es, die Bildung von Rauch- bzw. Rußwolken in der Anfahrphase, aber auch in anderen kritischen Situationen, zu vermeiden. Dabei sollte die Erfassung von Beschleunigungsphasen mit geringem Aufwand erfolgen, so daß eine Steuerung der Menge des rückgeführten Abgases auf einfache Weise erfolgen kann. Dies geschieht beispielsweise durch ein Drehzahlsignal. Dabei wird die Abgasrückführung ab einem vorbestimmten kritischen Drehzahlwert unterbrochen und nach einer vorgegebenen Zeitspanne, beispielsweise zwei Sekunden, wird die Unterbrechung wieder aufgehoben. Ferner wird eine Unterbrechung der Abgasrückführung ab Erreichen einer gewissen Höhe über dem Meeresspiegel vorgeschlagen. Insgesamt soll bei diesem Verfahren die Abgasrückführung zeitweise unterbrochen werden, sobald die Gefahr auftritt, daß eine Rauch- bzw. Rußwolke in vorbestimmten Fahrsituationen entsteht.

Im Übrigen sind einige Motoren mit einem Abgasrückführungsmechanismus (EGR) zur Reduzierung der Abgasemissionen von Stickstoffoxiden (Nox) versehen. Ein Motor, der diesen Mechanismus hat, umfaßt einen Durchlaß, der die Einlaßleitung mit einer Abgasleitung verbindet. Der Durchlaß führt etwas von dem Abgas in der Abgasleitung in die Einlaßleitung zurück. In dem Durchlaß ist ein Strömungsregelventil angeordnet. Das Strömungsventil wird durch eine elektronische Steuereinheit des Motors gesteuert, um die Menge an an die Einlaßleitung zurückführtem Abgas einzustellen. Ein Liefern von Inertgas, d.h. Abgas, zur Einlaßluft in die Einlaßleitung senkt die Verbrennungstemperatur in der Verbrennungskammer, wodurch die Abgasemission von NOx vermindert wird.

Wenn in einem Motor mit dem EGR-Mechanismus (Abgasrückführung) das Unterdrucksteuergerät der obigen Veröffentlichung vorgesehen ist, werden die folgenden Probleme verursacht. In dem Unterdrucksteuergerät ist die Drosselklappe zur Erzeugung eines ausreichenden Unterdrucks zur Betätigung des Bremsverstärkers geschlossen. Ein gleichzeitiges Schließen der Drosselklappe mit der Rückführung von Abgas durch den EGR-Mechanismus erhöht das Verhältnis an rückgeführtem Gas in der in die Verbrennungskammer eingesaugte Luft. Demgemäß wird die Menge an verwendbarer Ansaugluft, die zur Verbrennungskammer geliefert wird, abrupt vermindert. Dies bewirkt zeitweise, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis in der Nähe der Zündkerze übermäßig fett ist. Das übermäßig fette Luft-Kraftstoffverhältnis bewirkt Fehlzündungen des Motors, wodurch das Drehmoment des Motors schwankt.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem Motor mit einem Bremsverstärker, der Unterdruck zur Gewährleistung einer Bremskraft verwendet, ein Gerät zur Steuerung des Unterdrucks zu schaffen, das verhindert, daß Fehlzündungen auftreten, wenn ein Unterdruck erzeugt wird, wodurch der Verbrennungszustand des Motors stabilisiert wird.

Um die vorgehende Aufgabe und andere Ziele in Abhängigkeit von dem Zweck der vorliegenden Erfindung zu erzielen, ist ein Steuergerät zur Steuerung des Unterdrucks in einem Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug hat einen Motor, der eine geschichtete Verbrennung und eine gleichmäßige Verbrennung durchführt. Der Motor umfaßt eine Verbrennungskammer, einen Einlaßluftdurchlaß und eine Drosselklappe. Der Lufteinlaßduchlaß führt Luft zur Verbrennungskammer ein. Die Drosselklappe ist in dem Einlaßdurchlaß zur Steuerung der Luftströmung in dem Einlaßdurchlaß angeordnet und zwischen einer vollständig geöffneten Position und einer geschlossenen Position bewegbar. Die Drosselklappe befindet sich in einer relativ geöffneten Position, wenn der Motor eine geschichtete Befüllungsverbrennung durchführt und dient dazu, den Druck in dem Einlaßdurchlaß zu vermindern, wenn die Drosselklappe zur geschlossenen Position hin bewegt wird. Der Motor umfaßt ferner einen Abgasdurchlaß, eine Rückführvorrichtung und einen Abgasregler. Der Abgasdurchlaß stößt Abgas aus der Verbrennungskammer aus. Die Rückführvorrichtung verbindet den Abgasdurchlaß mit dem Einlaßdurchlaß, um etwas von dem Abgas zu dem Einlaßdurchlaß zurückzuführen. Der Abgasregler regelt die Strömung des Abgases, das durch die Rückführvorrichtung strömt. Das Fahrzeug umfaßt ferner einen Bremsverstärker, eine Erfassungsvorrichtung, eine Bestimmungsvorrichtung und ein Steuergerät. Der Bremsverstärker erhöht die Bremskraft des Fahrzeuges und hat eine Unterdruckkammer, die mit dem Einlaßdurchlaß verbunden ist. Die Erfassungsvorrichtung erfaßt den Druck der Unterdruckkammer. Die Bestimmungsvorrichtung stellt fest, ob der Druck in der Unterdruckkammer höher als ein Referenzpegel ist, basierend auf dem erfaßten Druck und stellt fest, ob der Druck in der Unterdruckkammer unzureichend ist. Das Steuergerät steuert den Abgasregler, um die Rückführung von Abgas sicher zu beschränken, wenn das Steuergerät feststellt, daß der erfaßte Druck höher als der Referenzpegel ist.

Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich, die beispielhaft die Erfindungsprinzipien verdeutlichen.

Die Erfindung, zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen, wird am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung von derzeit bevorzugten Ausführungsbeispielen zusammen mit den dazugehörigen Zeichnungen verstanden.
1 ist eine graphische Darstellung, die ein Gerät zur Steuerung des Unterdrucks in einem Motor gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zeigt.
2 ist eine vergrößerte graphische Darstellung einer Querschnittansicht, die einen Motorzylinder zeigt.
3 ist eine schematische Darstellung, die den Bremsverstärker zeigt.
4 ist ein Flußdiagramm, das die Unterdrucksteuerungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
5 ist ein Flußdiagramm, das eine Fortführung der Unterdrucksteuerungsroutine aus 4 zeigt.
6 ist ein Flußdiagramm, das eine Fortführung der Unterdrucksteuerungsroutine aus 4 zeigt.
7 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Druckwert zeigt, bei dem ein Unterdruckerzeugungsprozeß begonnen wird, und das Verhältnis zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem vorbestimmten Druckwert, bei dem der Unterdruckerzeugungsprozeß beendet wird.
8 ist eine Tabelle (eine Karte), die das Verhältnis zwischen einem Schließkompensationsbetrag und einem Wert zeigt, der durch Subtrahieren eines relativen Druckwertes eines Bremsverstärkers von einem Druckwert, bei dem Unterdruckerzeugungsprozeß beendet wird, erhalten wird.
9 ist ein Flußdiagramm, das die EGR-Mengensteuerungsroutine (Abgasrückführungsmengensteuerungsroutine) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
10 ist ein Flußdiagramm, das eine Fortführung der EGR-Mengensteuerungsroutine aus 9 zeigt.
11 ist ein Zeitdiagramm, das Veränderungen über den Verlauf der Zeit von verschiedenen Variablen einschließlich der Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck in einem Bremsverstärker zeigt.
12 ist ein Flußdiagramm, das eine Unterdrucksteuerungsroutine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel eines Gerätes zur Steuerung eines Unterdrucks in einem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine graphische Darstellung, die ein Gerät zur Steuerung des Unterdrucks in einem Motor vom Zylindereinspritztyp, der in einem Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Motor 1 mit vier Zylindern 1a ausgestattet. Die Konstruktion der Verbrennungskammer eines jeden Zylinders 1a ist in 2 gezeigt. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt ist, hat der Motor 1 einen Zylinderblock 2, der Kolben beherbergt. Die Kolben bewegen sich in dem Zylinderblock 2 hin und her. Ein Zylinderkopf 4 ist auf der Oberseite des Zylinderblocks 2 angeordnet. Eine Verbrennungskammer 5 ist zwischen jedem Kolben und dem Zylinderkopf 4 ausgebildet.
Eine erste Einlaßöffnung 7a und eine zweite Einlaßöffnung 7b öffnen sich zu jeder Verbrennungkammer 5. Die Öffnungen 7a, 7b werden durch ein erstes Einlaßventil 6a und ein zweites Einlaßventil 6b, die sich jeweils in dem Zylinderkopf 4 befinden, geöffnet und geschlossen. Wie in 2 gezeigt ist, ist die erste Einlaßöffnung 7a eine gekrümmte Öffnung, die sich in einer spiralförmigen Art erstreckt. Die zweite Öffnung 7b erstreckt sich in einer im wesentlichen geraden Art und Weise. Die erste spiralförmige Öffnung 7a erzeugt einen Wirbel der Einlaßluft. Die Größe des Wirbels wird durch ein Wirbelsteuerventil 17 gesteuert, das nachfolgend beschrieben wird.
Zündkerzen 10 sind in der Mitte des Zylinderkopfes 4 angeordnet, um den Verbrennungskammern 5 gegenüberzuliegen. Eine Hochspannung wird durch eine Zündvorrichtung 12 über einen Verteiler (nicht gezeigt) an jede Zündkerze 10 angelegt. Jede Zündkerze 10 entzündet ein Luft-Kraftstoffgemisch in der dazugehörigen Verbrennungskammer 5.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 11 ist nahe der Innenwand des Zylinderkopfes 4 in der Nähe eines jeden Sets aus ersten und zweiten Einlaßventilen 6a, 6b in jeder Verbrennungskammer 5 angeordnet. Das Kraftstoffeinspritzventil 11 spritzt Kraftstoff direkt in die dazugehörige Verbrennungskammer 5 des Zylinders 1a ein. Der eingespritzte Kraftstoff unterliegt einer geschichteten Befüllungsverbrennung oder einer homogenen Befüllungsverbrennung.
Wie in 1 gezeigt ist, sind die erste und zweite Einlaßöffnung 7a, 7b eines jeden Zylinders 1a jeweils durch einen ersten Einlaßdurchlaß 15a und einen zweiten Einlaßdurchlaß 15b, die in einem Ansaugkrümmer 15 gebildet sind, mit einem Ausgleichsbehälter 16 verbunden. Ein Wirbelsteuerventil 17 befindet sich in jedem zweiten Einlaßdurchlaß 15b. Die Wirbelsteuerventile 17 sind durch eine gemeinsame Welle 18 mit einem Schrittmotor 19 verbunden. Der Schrittmotor 19 wird durch Signale gesteuert, die von einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 30 gesendet werden, die später diskutiert wird, und stellt die Öffnung der Wirbelsteuerventile 17 ein.
Der Ausgleichsbehälter 16 ist durch eine Einlaßleitung 20 mit einem Luftfilter 21 verbunden. Eine Drosselklappe 23, die durch einen Schrittmotor 22 geöffnet und geschlossen wird, befindet sich in der Einlaßleitung 20. Die Drosselklappe 23 wird elektronisch gesteuert. D.h., daß der Schrittmotor 22 durch Pulssignale von der ECU 30 betätigt wird und die Öffnung der Drosselklappe 23 einstellt. Der Öffnungsbetrag und die Geschwindigkeit des Ventils 23 wird durch die Anzahl und die Frequenz von Pulssignalen von der ECU 30 bestimmt. Die Geschwindigkeit des Ventils 23 wird durch einen Wert angezeigt, der durch Teilen der Winkelgeschwindigkeit ω durch den Winkel θ zwischen der vollständig geschlossenen Position und der vollständig geöffneten Position des Ventils 23 erhalten wird (ω/θ). Der Öffnungsbetrag der Drosselklappe 23 bestimmt die Menge an Einlaßluft, die durch die Einlaßleitung 20 in die Verbrennungskammern 5 eingesaugt wird und die Größe des in der Einlaßleitung 20 stromabwärts von der Drosselklappe 23 erzeugten Unterdrucks.
Ein Drosselsensor 25 befindet sich in der Nähe der Drosselklappe 23, um den Öffnungswinkel der Klappe 23 zu erfassen. Die Einlaßleitung 20, der Ausgleichsbehälter 16 und die ersten und zweiten Einlaßdurchlässe 15a, 15b bilden einen Ansaugpfad 41. Die Abgasöffnungen 9 von jedem Zylinder 1a sind mit einem Abgaskrümmer 14 verbunden. Nach der Verbrennung wird das Abgas durch den Abgaskrümmer 14 und die Abgasleitung 40 nach draußen ausgestoßen. Der Abgaskrümmer 14 und die Abgasleitung 40 bilden einen Abgaspfad 42.
Der Motor 1 ist mit einem herkömmlichen Abgasrückführungsmechanismus 51 (EGR-Mechanismus) versehen, der einen EGR-Durchlaß 52 und ein EGR-Ventil 53 umfaßt, das in dem EGR-Durchlaß 52 angeordnet ist. Der EGR-Durchlaß 52 verbindet einen Teil der Einlaßleitung 20 an der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 23 mit der Abgasleitung 40. Das EGR-Ventil 53 umfaßt einen Ventilsitz, einen Ventilkörper und einen Schrittmotor (nichts davon ist gezeigt). Die ECU 30 sendet Pulssignale an den Schrittmotor, wodurch dieser betätigt wird. Der Schrittmotor veranlaßt anschließend den Ventilkörper dazu, sich dem Ventilsitz zu nähern oder sich von ihm zu trennen, zur Änderung des Öffnungsbetrages des Ventils 53. Der Öffnungsbetrag und die Geschwindigkeit des Ventils 53 werden durch die Anzahl und die Frequenz von Pulssignalen von der ECU 30 bestimmt. Die Geschwindigkeit des EGR-Ventils 53 wird durch einen Wert angezeigt, der durch Teilen der Geschwindigkeit des Ventilkörpers V durch die maximale Distanz zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz (V/L) erhalten wird.
Wenn sich das EGR-Ventil 53 öffnet, gelangt etwas von dem Abgas, das in die Abgasleitung 40 gesandt wurde, in den EGR-Durchlaß 52. Das Gas wird anschließend über das EGR-Ventil 53 in die Einlaßleitung 20 gesaugt. Mit anderen Worten, es wird etwas von dem Abgas durch den EGR-Mechanismus 51 zurückgeführt und kehrt zu dem Luft-Kraftstoffgemisch zurück. Die Menge an rückgeführtem Gas (im nachfolgenden wird darauf als der EGR-Betrag Bezug genommen) wird in Abhängigkeit von dem Öffnungsbetrag des EGR-Ventils 53 gesteuert. Dementsprechend wird das EGR-Gas oder das unbrennbare Inertgas mit der Einlaßluft, die in die Verbrennungskammern 5 angesaugt wurde, vermischt. Dies senkt die Maximaltemperatur der Verbrennung in den Verbrennungskammern, wodurch die Emission von NOx reduziert wird.
Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, ist ein Bremsverstärker 71 vorgesehen, um die Bremskraft des Fahrzeuges zu erhöhen. Der Bremsverstärker 71 erhöht die Druckkraft des Bremspedals 72. Die Bremskraft wird in einen hydraulischen Druck umgewandelt und dazu verwendet, Bremsbetätigungsvorrichtungen (nicht gezeigt) zu betätigen, die für jedes Rad vorgesehen sind. Der Bremsverstärker 71 ist durch ein Verbindungsrohr 71 mit der stromabwärtigen Seite der Drosselklappe 23 in der Einlaßleitung 20 verbunden und wird durch den in der Leitung 20 erzeugten Unterdruck betrieben. Mit anderen Worten, der Unterdruck bringt atmosphärischen Druck dazu, den Verstärker 71 zu betätigen.
Der Bremsverstärker 71 umfaßt eine Membran (nicht gezeigt), die in einem Gehäuse 71a angeordnet ist. Die Membran bildet eine Atmosphärendruckkammer und eine Unterdruckkammer in dem Gehäuse 71a aus. Die Atmosphärendruckkammer steht mit der Atmosphäre in Verbindung, wohingegen die Unterdruckkammer mit dem durch das Verbindungsrohr 73 in der Einlaßleitung 20 erzeugten Unterdruck in Verbindung steht. Deshalb wirkt der Atmosphärendruck auf die Seite der Membran, die der Atmosphärendruckkammer gegenüberliegt, und der Unterdruck wirkt auf die andere Seite der Membran, die der Unterdruckkammer gegenüberliegt.
In dem Verbindungsrohr 73 ist ein Absperrventil 74 angeordnet. Das Ventil 74 ist geöffnet, wenn der Druck in der Einlaßleitung 20 niedriger als der Druck in der Unterdruckkammer ist. Dementsprechend steht der Unterdruck der Einlaßleitung 20 mit der Unterdruckkammer in Verbindung. Im Gegensatz dazu ist das Absperrventil 74 geschlossen, wenn der Druck in der Unterdruckkammer niedriger als der Druck in der Einlaßleitung 20 ist. Deshalb wird der Druck in der Unterdruckkammer relativ niedrig gehalten. Die Kraft der Bremsenbetätigungsvorrichtungen, die durch den Verstärker 71 erzeugt wird, oder die Bremskraft des Fahrzeuges wird durch die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Unterdruck der Unterdruckkammer und der Kraft, die auf dem Bremspedal 72 wirkt, bestimmt. Ein Drucksensor 63 befindet sich in dem Verbindungsrohr 73, um den Druck PBK (Absolutdruck) in der Vakuumkammer des Bremsverstärkers 71 zu erfassen.
Die ECU 30 ist mit einem RAM-Speicher (RAM) 32, einem ROM-Speicher (ROM) 33, einer zentralverarbeitenden Einheit (CPU) 34, einem Eingangsanschluß 35 und einem Ausgangsanschluß 36 versehen. Der RAM 32, der ROM 33, die CPU 34, der Eingangsanschluß 35 und der Ausgangsanschluß 36 sind durch einen bidirektionalen Bus 31 miteinander verbunden.
Ein Beschleunigungspedal 24 ist mit einem Pedalwinkelsensor 26A verbunden. Der Pedalwinkelsensor 26A erzeugt eine Spannung proportional zum Grad der Herabdrückung des Beschleunigungspedals 24. Dies ermöglicht, daß der Betrag der Herabdrückung des Beschleunigungspedals ACCP erfaßt werden kann. Die durch den Pedalwinkelsensor 26A ausgegebene Spannung wird durch einen Analog-Digital-Wandler (A/D) 37 und den Eingangsanschluß 35 in die CPU 30 eingegeben. Das Beschleunigungspedal 24 ist auch mit einem Schalter für vollständiges Schließen 26B versehen, der feststellt, ob das Beschleunigungspedal 24 überhaupt nicht gedrückt ist. Der Verschlußschalter 26B gibt ein Signal für den vollständigen Verschluß IDL gleich Eins aus, wenn das Beschleunigungspedal 24 überhaupt nicht gedrückt wird und gibt ein Signal für den vollständigen Verschluß IDL gleich Null aus, wenn das Beschleunigungspedal 24 gedrückt wird. Die Ausgangsspannung des Verschlußschalters 26B wird über den Eingangseinschluß 35 in die CPU 34 eingegeben.
Der Motor 1 ist des weiteren mit einem oberen Totpunktpositionssensor 27 und einem Kurbelwinkelsensor 28 versehen. Der obere Totpunktpositionssensor 27 erzeugt einen Ausgangspuls, wenn der Kolben in einem der Zylinder 1a die obere Totpunktposition erreicht. Der Ausgangspuls wird über den Eingangsanschluß 35 zur CPU 34 eingegeben. Der Kurbelwinkelsensor 28 erzeugt jedesmal einen Ausgangspuls, wenn eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 1 um einen vorbestimmten Kurbelwinkel gedreht wird. Der von dem Kurbelwinkelsensor 28 übermittelte Ausgangspuls wird über den Eingangsanschluß 35 in die CPU 34 eingegeben. Die CPU 34 liest die Ausgangspulse des oberen Totpunktpositionssensors 27 und des Kurbelwinkelsensors 28 ein, um die Motordrehzahl NE zu berechnen.
Ein Wirbelsteuerungsventilsensor 29 befindet sich in der Nähe des Schrittmotors 19. Der Sensor 29 erfaßt den Drehwinkel der Welle 18, wodurch die Öffnungsfläche der Wirbelsteuerungsventile 17 gemessen wird. Das von dem Wirbelsteuerungsventilsensor 29 ausgegebene Signal wird über einen A/D-Wandler 37 und den Eingangsanschluß 35 in die CPU 34 eingegeben. Ähnlich wird das von dem Drosselsensor 25 ausgegebene Signal über einen A/D-Wandler 37 und den Eingangsanschluß 35 in die CPU 34 eingegeben
Ein Atmosphärendrucksensor 61 befindet sich im Einlaßpfad 41 zur Erfassung des Atmosphärendrucks PA. Ein Kühlmitteltemperatursensor 62 befindet sich im Zylinderblock 2, um die Temperatur des Motorkühlmittels zu erfassen. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 64 ist in der Nähe eines Rades vorgesehen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit SPD) zu erfassen. Das von den Sensoren 61, 62, 64 ausgegebene Signal wird über einen A/D-Wandler 37 und den Eingangsanschluß 35 in die CPU 34 eingegeben. Auch das von dem Drucksensor 63 ausgegebene Signal wird über den A/D-Wandler 37 und den Eingangsanschluß 35 in die CPU 34 eingegeben.
Der Ausgangsanschluß 36 ist durch Antriebsschaltkreise 38 mit den Kraftstoffeinspritzventilen 11, den Schrittmotoren 19, 22, der Zündvorrichtung 12 und dem EGR-Ventil 53 (Schrittmotor) verbunden. Die ECU 30 steuert die Kraftstoffeinspritzventile 11, die Schrittmotoren 19, 22, die Zündvorrichtung 12 (Zündkerzen 10) und das EGR-Ventil 53 optimal, wobei die in dem ROM 33 gespeicherten Steuerungsprogramme auf Signalen basieren, die von den Sensoren 25 bis 29, 61 bis 64 gesendet werden.
Nun wird eine Unterdrucksteuerung, die durch das vorstehend beschriebene Gerät durchgeführt wird, beschrieben. 4 ist ein Flußdiagramm, das eine Routine der Unterdrucksteuerung zeigt. Bei dieser Routine wird die Drosselklappe 23 (der Schrittmotor 22) gesteuert, um den Druck der Unterdruckkammer in dem Bremsverstärker 71 zu ändern. Diese Routine ist eine Unterbrechung, die durch die ECU 30 bei jedem vorbestimmten Kurbelwinkel ausgeführt wird.
Beim Schritt 101 wählt die ECU 30 entweder die geschichtete Befüllungsverbrennung oder die homogene Befüllungsverbrennung basierend auf Parametern wie dem Beschleunigungspedalherabdrückungsbetrag ACCP und der Motordrehzahl NE aus. Die ECU 30 berechnet ferner verschiedene Parameter wie die Zündzeitsteuerung und den Öffnungsbetrag des Wirbelsteuerungsventils 17 in Abhängigkeit von dem ausgewählten Verbrennungszustand.
Beim Schritt 102 subtrahiert die ECU 30 den durch den Drucksensor 63 erfaßten Bremsverstärkerdruck PBK von dem Atmosphärendruck PA. Die ECU 30 ersetzt das Ergebnis durch einen relativen Druckwert DPBK. Der relative Druckwert DPBK stellt somit die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck PBK in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 dar.
Beim Schritt 103 beurteilt die ECU 30, ob ein Nachfragemerker (Flag) XBKPM auf eins gesetzt ist. Der Nachfragemerker XBKPM zeigt an, ob ein Prozeß zur Erzeugung von Unterdruck erforderlich ist. Genauer gesagt zeigt der Merker XBKPM an, ob ein Unterdruck in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 erhöht werden muß, oder ob der Absolutdruck in der Unterdruckkammer vermindert werden muß. Im nachfolgenden wird auf diesen Prozeß als Unterdruckserzeugungsprozeß Bezug genommen. Wenn die Feststellung beim Schritt 103 negativ ist, wurde der Unterdruckserzeugungsprozeß in der vorherigen Routine nicht durchgeführt. In diesem Fall geht die ECU 30 zu Schritt 121.
Beim Schritt 121 berechnet die ECU 30 einen Druckwert KPBLK, bei dem der Unterdruckerzeugungsprozeß begonnen wird, durch Bezugnahme auf Funktionsdaten, die in dem ROM 33 gespeichert sind. Der berechnete Druckwert KPBKL entspricht der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit SPD. Der Druckwert KPBKL zeigt an, ob ein Unterdruck in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 zu niedrig ist, um den Verstärker 71 zu betätigen, d.h., ob der Druck in der Verstärkerunterdruckkammer zu hoch ist.
7 ist ein Graph der Funktionsdaten, die bei Schritt 121 verwendet werden. Wie in dem Graph gezeigt ist, hat der Startdruckwert KPBKL einen niedrigeren Wert für eine niedrigere Fahrzeuggeschwindigkeit SPD. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 40 Km/h oder weniger beträgt, ist der Druckwert KPBKL beispielsweise gleich KPBKL1. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 70 Km/h oder mehr beträgt, ist der Druckwert KPBKL gleich KPBKL2, der höher als KPBKL1 ist. Die Druckwerte KPBKL1 und KPBKL2 werden auf der Grundlage der Durchführungseigenschaften des Bremsverstärkers 71 bestimmt, was von dem Durchmesser der Membran und der erforderlichen Bremskraft des Fahrzeugs abhängt.
Nach der Berechnung des Startdruckwertes KPBKL geht die ECU 30 zu Schritt 122. Beim Schritt 122 beurteilt die ECU 30, ob der relative Druckwert DPBK gleich dem Startdruck KPBKL oder niedriger ist. Wenn die Feststellung negativ ist, d.h., wenn DPBK höher als KPBKL ist, ist der Unterdruck in dem Bremsverstärker 71 ausreichend. In diesem Fall geht die ECU 30 zu Schritt 124. Beim Schritt 124 setzt die ECU 30 Null für einen Schließbetrag TRTCBK der Drosselklappe 23. Der Schließbetrag TRTCBK stellt einen Wert dar, bei dem das Ventil 23 in der momentanen Routine geschlossen ist.
Danach geht die ECU 30 zu Schritt 110, wie in dem Flußdiagramm in 5 gezeigt ist. Beim Schritt 110 berechnet die ECU 30 einen Basisdrosselöffnungsbetrag TRTB basierend auf Erfassungssignalen, wie dem Beschleunigungspedalherabdrückungsbetrag ACCP und der Motordrehzahl NE. Beim Berechnen des Basisdrosselöffnungsbetrages TRTB bezieht sich die CPU 30 auf Funktionsdaten (nicht gezeigt), die in dem ROM 33 gespeichert sind.
Im nachfolgenden Schritt 111 subtrahiert die ECU 30 den momentanen Drosselschließbetrag TRTCBK von dem Basisdrosselöffnungsbetrag TRTB. Die ECU 30 ersetzt das Ergebnis durch den End-Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT.
Beim Schritt 112 gibt die ECU 30 ein Pulssignal, das dem Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT entspricht, an den Schrittmotor 22 ab, wodurch der Öffnungsbetrag der Drosselklappe 23 eingestellt wird. Die ECU 30 schiebt dann zeitweise die momentane Routine auf. Wenn die Bestimmung bei Schritt 122 negativ ist, geht die ECU 30 zu Schritt 124, der Null für den Drosselschließbetrag TRTCBK setzt. Deshalb wird der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT gleich der Basis-Drosselöffnung TRTB bei Schritt 111 gesetzt.
Wenn die Bestimmung beim Schritt 122 positiv ist, nimmt der Unterdruck in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 ab, d.h., der Absolutdruck in dem Verstärker 71 nimmt zu. In diesem Fall geht die ECU 30 zu Schritt 123. Beim Schritt 123 setzt die ECU 30 die Nachfragekennung XBKPM auf eins, was anzeigt, ob der Vakuumerzeugungsprozeß erforderlich ist. Des weiteren setzt die ECU 30 einen Nachfragemerker XBKEGR auf eins. Der Nachfragemerker XBKEGR zeigt an, ob der EGR-Betrag vermindert werden muß, um das Verhältnis an atmosphärischer Luft in der Einlaßluft zu erhöhen, die gesenkt wird, wenn der Unterdruckerzeugungsprozeß durchgeführt wird. Die Nachfragekennung XBKEGR wird in einer Steuerungsroutine für den EGR-Betrag verwendet, die weiter unten beschrieben wird.
Nach dem Ausführen der Schritte 110 bis 112 schiebt die ECU 30 die laufende Routine zeitweise auf. In diesem Fall ist der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT gleich dem Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB.
Wenn die Bestimmung beim Schritt 103 in 4 positiv ist, wurde der Unterdruckerzeugungsprozeß der vorherigen Routine ausgeführt. In diesem Fall geht die ECU 30 zu Schritt 104.
Beim Schritt 104 berechnet die ECU 30 einen Abschlußdruckwert KPBKO, bei dem der Unterdruckerzeugungsprozeß beendet wird. Der Abschlußdruck KPBKO zeigt einen Unterdruckkammerdruck an, der ausreichend niedrig ist. Der Abschlußdruckwert KPBKO liegt um einen vorbestimmten Betrag höher als der Startdruckwert KPBKL (siehe gestrichelte Linie in 7). Da jedoch die Druckskala aus 11(d) einen relativen Druck anzeigt, stellt der höhere Wert KPBKO einen niedrigeren Verstärkerdruckkammerdruck dar.
Beim Schritt 105 beurteilt die ECU 30, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD 20 Km/h oder höher ist. Wenn die Feststellung negativ ist, d.h., wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedriger als 20 Km/h ist, bewegt sich das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit. In diesem Fall geht die ECU 30 zu Schritt 106.
Beim Schritt 106 beurteilt die ECU 30, ob der relative Druckwert DPBK gleich dem Abschlußdruckwert KPBKO ist oder höher. Wenn die Feststellung negativ ist, d.h., wenn DPBK niedriger als KBPKO ist, wird der Unterdruckerzeugungsprozeß ausgeführt, da der Unterdruck in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 nicht als ausreichend niedrig betrachtet wird. In diesem Fall führt die ECU 30 die Schritte 113 und 114 zum weiteren Vermindern des Öffnungsbetrags der Drosselklappe 23 aus.
Beim Schritt 113 berechnet die ECU 30 einen Schließkompensationsbetrag α, unter Bezugnahme auf die in 8 gezeigte Tabelle. Die Kompensationsbeträge α werden entsprechend den Werten, die durch Subtrahieren des relativen Druckwertes DPBK von dem Abschlußdruckwert KPBKO berechnet werden, angezeigt. Wenn der berechnete Wert groß ist, hat der Schließkompensationsbetrag α auch einen großen Wert zum Erhöhen der Schließgeschwindigkeit der Drosselklappe 23. Im Gegensatz dazu hat der Schließkompensationsbetrag α einen geringen Wert zur Abnahme der Schließgeschwindigkeit der Drosselklappe 23, wenn der berechnete Wert klein ist.
Beim Schritt 114 addiert die ECU 30 den berechneten Schließkompensationsbetrag α zu dem Drosselschließbetrag TRTCBK. Die ECU 30 ersetzt das Ergebnis gegen den Drossel-Schließbetrag TRTCBK.
Die ECU 30 führt anschließend die Schritte 110 bis 112 zur Einstellung der Öffnung der Drosselklappe 23 aus und schiebt die laufende Routine zeitweise auf. Auf diese Art und Weise erhöht die ECU 30 den Drosselschließbetrag TRTCBK durch Ausführen der Schritte 113, 114 und 110 bis 112. Dementsprechend nimmt der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT ab. Somit nimmt der Unterdruck in der Einlaßleitung 20 stromabwärts von der Drosselklappe 23 allmählich zu ,d.h., der Absolutdruck stromabwärts der Klappe 23 nimmt allmählich ab. Der abgesenkte Unterdruck steht mit der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 durch das Verbindungsrohr 73 in Verbindung. Als ein Ergebnis wird der relative Druck DPBK allmählich erhöht.
Wenn die Feststellung bei Schritt 106 positiv ist, ist der relative Druck DPBK auf einen ausreichenden Pegel gestiegen, um den Bremsverstärker 71 zu betätigen. In diesem Fall geht die ECU 30 zu Schritt 107.
Beim Schritt 107 subtrahiert die ECU 30 einen vorbestimmten Wert β vom laufenden Drosselschließbetrag TRTCBK. Die ECU 30 ersetzt das Ergebnis gegen den Drosselschließbetrag TRTCBK. Beim Schritt 108 beurteilt die ECU 30, ob der Drosselschließbetrag TRTCBK gleich Null ist.
Wenn die Feststellung beim Schritt 108 negativ ist, steuert die ECU 30 die Öffnung der Drosselklappe 23 basierend auf dem Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT, der in den Schritten 110 bis 112 allmählich angehoben wird. Wenn die Feststellung beim Schritt 108 positiv ist, setzt die ECU 30 den Nachfragemerker XBKPM, der anzeigt, ob der Unterdruckerzeugungsprozeß erforderlich ist, auf Null. Danach führt die ECU 30 die Schritte 110 bis 112 aus, wodurch der Öffnungsbetrag der Drosselklappe 23 gesteuert wird. Da der Drosselschließbetrag TRTCBK gleich Null ist, ist der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT gleich dem Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB. D.h., wenn der Unterdruck ausreichend ist (wenn die Feststellung beim Schritt 106 positiv ist), bewirkt die ECU 30, daß sich der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT allmählich an den Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB annähert, um dadurch allmählich den Öffnungsbetrag der Drosselklappe 23 zu vergrößern.
Die vorstehend beschriebenen Schritte 106 bis 109, 113 und 114 sind entworfen, um den Öffnungsbetrag der Drosselklappe 23 zu vermindern, wenn die Feststellung beim Schritt 105 negativ ist, d.h., wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedriger als 20 Km/h ist, zur Erzeugung eines ausreichenden Unterdrucks, um den Bremsverstärker 71 zu betätigen. Da die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedriger als 20 Km/h ist, führt der Motor 1 allgemein eine geschichtete Ladungsverbrennung durch, wenn die Schritte 106 bis 109, 113 und 114 ausgeführt werden.
Wenn die Feststellung beim Schritt 105 positiv ist, schaltet die ECU 30 den Verbrennungszustand des Motors 1 auf homogene Befüllungsverbrennung um, wodurch ein ausreichender Unterdruck erzeugt wird.
Genauer gesagt geht die Ecu 30 von Schritt 105 zum Schritt 131, und schaltet den Verbrennungszustand des Motors 1 auf homogene Befüllungsverbrennung um. Zur gleichen Zeit berechnet die ECU 30 verschiedene Parameter wie eine Zündzeitsteuerung, die der homogenen Befüllungsverbrennung und dem Öffnungsbetrag der Wirbelsteuerungsventile 17 entspricht.
Im nachfolgenden Schritt 132 beurteilt die ECU 30, ob der relative Druckwert DPBK gleich oder größer als der Druckwert KPBKO ist, beim dem der Unterdruckerzeugungsprozeß beendet wird. Wenn die Feststellung negativ ist, d.h., wenn DPBK kleiner als KPBKO ist, berechnet die ECU 30 den Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB, der der homogenen Befüllungsverbrennung entspricht, bei den Schritten 110 bis 112. Da der Drosselschließbetrag TRTCBK gleich Null ist, steuert die ECU 30 den Öffnungsbetrag der Drosselklappe 23 basierend auf dem Soll-Drosselbetrag TRT, der gleich dem Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB ist.
Bei der Ausführung einer homogenen Befüllungsverbrennung ist der Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB kleiner als jener in der geschichteten Befüllungsverbrennung und die Drosselklappe 23 vermindert die Querschnittfläche des Einlaßpfades 41 merklich. Dies erhöht schnell den Relativdruck DPBK, der die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck PA und dem Bremsverstärkerdruck PBK ist.
Wenn die Feststellung beim Schritt 132 positiv ist, ist der Unterdruck in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 ausreichend und somit der Unterdruckerzeugungsprozeß nicht länger notwendig. Deshalb setzt die ECU 30 den Nachfragemerker XBKPM auf Null. Anschließend, nach dem Ausführen der Schritte 110 bis 112, schiebt die ECU 30 die laufende Routine zeitweise auf.
Wie oben beschrieben wurde, vermindert die ECU 30 entweder den Öffnungsbetrag der Drosselklappe 23 oder schaltet den Verbrennungszustand des Motors 1 auf homogene Befüllungsverbrennung um, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD, wenn der relative Druckwert DBPK niedriger als der Druckwert KPBKL ist. Die ECU 30 führt den gewählten Prozeß fort, bis der relative Druckwert DBPK den Abschlußdruckwert KBPKO überschreitet.
Die EGR-Betragssteuerungsroutine gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben. Diese Routine ist eine Unterbrechung, die jedesmal bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel durch die ECU 30 ausgeführt wird. Jedoch wird EGR-Betrag nur verändert, nachdem der Merker XBKEGR in der Unterdrucksteuerungsroutine auf Eins gesetzt wurde.
Beim Schritt 201 in 9 berechnet die ECU 30 einen Basis-EGR-Öffnungsbetrag EGRB. Zu dieser Zeit bezieht sich die ECU 30 auf Funktionsdaten des Verhältnisses zwischen dem Basis-EGR-Öffnungsbetrag EGRB und der Motordrehzahl NE und auf Funktionsdaten des Verhältnisses zwischen dem Basis-EGR-Öffnungsbetrag EGRB und der Kraftstoffeinspritzmenge, die vorher in dem ROM 33 gespeichert wurden.
Beim Schritt 202 beurteilt die ECU 30, ob der Nachfragemerker XBKEGR auf Eins gesetzt ist. Wenn die Feststellung negativ ist, wird der Unterdruckerzeugungsprozeß nicht ausgeführt. Die ECU 30 beurteilt deshalb, daß der EGR-Betrag nicht reduziert werden muß und geht zu Schritt 213.
Beim Schritt 213 gleicht die ECU 30 einen Soll-EGR-Öffnungsbetrag EGRRAT mit dem Basis-EGR-Öffnungsbetrag EGRB aus. Die ECU 30 geht anschließend zu Schritt 214, wie in 10 gezeigt ist. Beim Schritt 214 betätigt die ECU 30 den Schrittmotor des EGR-Ventils 53, basierend auf einem Pulssignal, das dem Soll-EGR-Öffnungsbetrag EGRRAT entspricht, wodurch der Öffnungsbetrag des EGR-Ventils 53 gesteuert wird.
Wenn die Feststellung beim Schritt 202 positiv ist, beginnt sich die Menge an Einlaßluft zu vermindern, weil der Unterdruckerzeugungsprozeß gestartet wurde. Die ECU 30 führt somit einen Schritt 203 aus und nachfolgende Schritte zur zeitweisen Verminderung des EGR-Betrags. Auf diesen Prozeß wird als EGR-Betragsverminderungsprozeß Bezug genommen.
Genauer gesagt beurteilt die ECU 30, ob ein Zählwert CEGRBK beim Schritt 203 gleich Null ist. Der Zählwert CEGRBK steht für die Zeit, die verstrichen ist, seit der EGR- Betragsverminderungsprozeß begonnen wurde. Deshalb ist die Feststellung immer positiv, weil der Zählwert CEGRBK auf Null zurückgesetzt wurde, wenn der Schritt 203 zum ersten Mal ausgeführt wird, seit der Unterdruckerzeugungsprozeß begonnen wurde. Wenn die Feststellung beim Schritt 203 positiv ist, geht die ECU 30 zu Schritt 204 zum Zurücksetzen des Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrages EGRRAT auf Null. Als ein Ergebnis stoppt der EGR-Mechanismus 51 das Rückführen von Abgas. Wenn die Reaktionsverzögerung des Mechanismus 51 nicht berücksichtigt wird; wird der EGR-Betrag unmittelbar zu Null.
Beim nachfolgenden Schritt 205 gleicht die ECU 30 den EGR-Ventilschließbetrag DEGR mit dem Basis-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRB aus. Der EGR-Ventilschließbetrag DEGR entspricht einer Abnahme des EGR-Betrags in der laufenden Routine.
Die Feststellung ist beim Schritt 203 negativ, wenn der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT und der EGR-Ventilschließbetrag DEGR bei den Schritten 204 und 205 initialisiert wurden. In diesem Fall geht die ECU 30 zum Schritt 206.
Beim Schritt 206 erhöht die ECU 30 den Zählwert CEGRBK um Eins. Beim Schritt 207 beurteilt die ECU 30, ob der Zählwert CEGRBK einen Entscheidungswert C1 überschritten hat. Der Entscheidungswert C1 steht für eine Zeitdauer, während der der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT auf Null gehalten wird.
Der Entscheidungswert C1 ist beträchtlich länger als die Zeitdauer, während der der Unterdruckerzeugungsprozeß ausgeführt wird. Somit ist der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT gleich Null vom Start des Unterdruckerzeugungsprozesses zu seinem Ende, d.h. eine Rückführung von EGR-Gas wird verhindert.
Wenn die Feststellung beim Schritt 207 negativ ist, ist nicht ausreichend Zeit vergangen, seitdem der Unterdruckerzeugungsprozeß begonnen wurde, und der EGR-Betragsverminderungsprozeß muß noch weitergeführt werden. In diesem Fall geht die ECU 30 zu Schritt 214 in 10. Beim Schritt 214 steuert die ECU 30 das EGR-Ventil 53. Wenn die Feststellung beim Schritt 207 negativ ist und die ECU 30 danach den Schritt 214 ausführt, muß EGRRAT gleich Null sein. Das EGR-Ventil 53 wird deshalb angesteuert, um vollständig geschlossen zu sein.
Wenn die Feststellung beim Schritt 207 positiv ist, wurde der Unterdruckerzeugungsprozeß durchgeführt und beendet. In diesem Fall geht die ECU 30 zum Schritt 208. Bei den Schritten 208 und 209 erhöht die ECU 30 allmählich den Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT.
Genauer gesagt subtrahiert die ECU 30 einen vorbestimmten Wert γ von dem laufenden EGR-Ventilschließbetrag DEGR und ersetzt das Ergebnis durch den EGR-Ventilschließbetrag DEGR. Beim Schritt 209 subtrahiert die ECU 30 den EGR-Schließbetrag DEGR von dem Basis-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRB und ersetzt das Ergebnis durch den Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT. Deshalb wird der EGR-Ventilschließbetrag DEGR beim Schritt 208 allmählich abgesenkt. Der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT wird dementsprechend allmählich erhöht.
Beim Schritt 210 beurteilt die ECU 30, ob der EGR-Ventilschließbetrag DEGR gleich Null ist. Wenn die Feststellung negativ ist, führt die ECU 30 den Schritt 214 aus und schiebt die laufende Routine zeitweise auf.
Wenn die Feststellung beim Schritt 210 positiv ist, wurde der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT gleich dem Basis-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRB und der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT muß nicht weiter erhöht werden. Die ECU 30 beendet deshalb den EGR-Betragsverminderungsprozeß und geht zu Schritt 211.
Bei den Schritten 211 und 212 bereitet die ECU 30 die nächst Routine vor. Genauer gesagt stellt die ECU 30 den Zählwert CEGRBK und einen Nachfragemerker XBKERG zurück, die jeweils anzeigen, ob der EGR-Betrag auf Null vermindert werden soll. Danach führt die ECU 30 einen Schritt 214 aus und schiebt die laufende Routine zeitweise auf.
11 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von Veränderungen von Merkern und Parametern zeigt, wenn die Drosselklappe 23 und das EGR-Ventil 53 jeweils durch die Unterdrucksteuerungsroutine und die EGR-Betragssteuerungsroutine gesteuert werden. Bei diesem Beispiel ist die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedriger als 20 Km/h. Die Diagramme 11 (a) bis (e) stellen Veränderungen des Nachfragemerkers XBKPM dar, der anzeigt, ob ein Prozeß zur Erzeugung von Unterdruck erforderlich ist, jeweils aufgrund des Nachfragemerkers XBKEGR, der anzeigt, ob der EGR-Betrag vermindert werden muß, des Soll-Drosselöffnungsbetrages TRT, des relativen Druckwertes DPBK, der die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Bremsverstärkerdruck PBK darstellt und des Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrages EGGRAT darstellt.
Zu einer Zeit t1 vermindert sich der relative Druckwert DPBK auf ein den Druckwert KPBKL, bei dem der Unterdruckerzeugungsprozeß begonnen wird. Dementsprechend werden die Nachfragemerker XBKPM und XBKEGR auf Eins gesetzt. Dies initiiert den Unterdruckerzeugungsprozeß und den EGR-Betragsverminderungsprozeß. Der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT beginnt sich allmählich zu vermindern und der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT wird auf Null gesetzt. Somit vermindert die Drosselklappe 23 die Querschnittfläche des Einlaßpfades 41, wodurch der Unterdruck an der stromabwärtigen Seite der Klappe 23 erhöht wird. Zur gleichen Zeit wird das EGR-Ventil 53 geschlossen gehalten. Als ein Ergebnis wird der relative Druckwert DPBK erhöht, während die Rückführung von EGR-Gas durch den EGR-Mechanismus 51 gestoppt wird. Der Unterdruck in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 wird demgemäß allmählich erhöht.
Auf diese Art und Weise wird das EGR-Ventil 53 vollständig geschlossen, zum Stoppen der Rückführung von EGR-Gas, wenn der Unterdruck durch Vermindern des Öffnungsbetrages der Drosselklappe 23 erhöht wird. Dies erhöht das Verhältnis der Außenluft in der Einlaßluft. Als ein Ergebnis werden Fehlzündungen des Motors 1, die durch einen Mangel an Einlaßluft hervorgerufen werden, vermieden und der Verbrennungszustand des Motors 1 wird somit stabilisiert. Da die Rückführung von EGR-Gas unter hohem Druck gestoppt wird, wird der Unterdruck in dem Einlaßpfad 41 erhöht. Deshalb wird der erforderliche Schließbetrag der Drosselklappe 23 zum Erzeugen eines bestimmten Pegels an Unterdruck dementsprechend vermindert. Somit wird der Einlaßbetrag durch einen Betrag nicht plötzlich vermindert. Diese verbessert des weiteren den Verbrennungszustand des Motors 1.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Geschwindigkeit, bei der der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT abnimmt, d.h. die Schließgeschwindigkeit der Drosselklappe 23 (die Drosselklappenschließgeschwindigkeit V1) durch V1 = ω/θ dargestellt. Die Geschwindigkeit, mit der der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT abnimmt, d.h. die Schließgeschwindigkeit des EGR-Ventils 53 (die EGR-Ventilschließgeschwindigkeit V2) wird durch V2 = V/L dargestellt. Da der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT auf Null gesetzt wird, d.h., das EGR-Ventil 53 wird sofort geschlossen, wenn der Unterdruckerzeugungsprozeß begonnen wird, ist V1 immer kleiner als V2 (V1 < V2).
D.h., daß das EGR-Ventil 53 zum Reduzieren des EGR-Betrages schnell geschlossen wird, infolge einer Vorhersage, daß der Einlaßluftbetrag vermindert wird. Deshalb wird der EGR-Betrag vermindert, bevor der Einlaßluftbetrag beginnt, sich zu vermindern, sogar wenn der EGR-Mechanismus 51 eine Reaktionsverspätung hat, d.h., sogar wenn eine Zeitverzögerung zwischen einer Zeit, zu der das EGR-Ventil 53 angesteuert wird, um geschlossen zu werden, und einer Zeit, zu der das EGR-Ventil 53 tatsächlich geschlossen ist. Als ein Ergebnis fällt der Betrag der Einlaßluft nicht abrupt, wenn die Drosselklappe 23 beginnt, geschlossen zu werden. Der Verbrennungszustand des Motors 1 wird somit stabilisiert.
Der Unterschied zwischen dem Atmosphärendruck PA und dem Bremsverstärkerdruck PBK wird berechnet und durch den relativen Druck DPBK dargestellt. Wenn der relative Druck DPBK kleiner als der Druckwert KPBKL ist, wird mit dem Unterdruckerzeugungsprozeß begonnen. Wie vorstehend beschrieben wurde, ändert sich die Bremskraft des Bremsverstärkers 71 in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Atmosphärendruck, der mit der Atmosphärendruckkammer in Verbindung steht, und dem Unterdruck (Bremsverstärkerdruck PBK), der durch das Verbindungsrohr 73 mit der Unterdruckkammer in Verbindung steht. Deshalb ist der Atmosphärendruck PA relativ niedrig, wenn man in einer großen Höhe reist. Somit wird die Bremskraft des Verstärkers 71 vermindert, sogar wenn der Bremsverstärkerdruck PBK konstant ist.
Jedoch wird der Unterdruck erzeugt, wenn der relative Druck DPBK und nicht der Bremsverstärkerdruck PBK kleiner als der Startdruck KPBKL ist. Deshalb wird mit dem Unterdruckerzeugungsprozeß zur Erzeugung eines ausreichenden Unterdrucks zur Betätigung des Bremsverstärkers 71 begonnen, wenn die Bremskraft durch einen niedrigen Atmosphärendruck PA vermindert wird.
Beim Beurteilen, ob es erforderlich ist, daß der Unterdruckerzeugungsprozeß durchgeführt wird, wird der relative Druckwert DPBK mit dem Startdruckwert KPBKL verglichen. Allgemein gilt, daß, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD hoch ist, eine größere Bremskraft zum Stoppen des Fahrzeugs benötigt wird. Deshalb ist es notwendig, daß der relative Druckwert DPBK größer ist. Im Gegensatz dazu, wenn die Fahrzeugsgeschwindigkeit SPD niedrig ist, ist die erforderliche Bremskraft klein. Deshalb ist der relative Druckwert DPBK nicht notwendigerweise groß. Auf diese Art und Weise ändert sich die erforderliche Bremskraft des Fahrzeuges in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD.
Bei diesem Ausführungsbeispiel haben der Startdruckwert KPBKL und der Abschlußdruckwert KPBKO kleine Werte für eine niedrigere Fahrzeuggeschwindigkeit SPD. Somit wird der relative Druckwert DPBK gesteuert, um ein ausreichendes Niveau zum Erhalten einer gewünschten Bremskraft zu haben. Deshalb werden keine unnötigen Unterdruckerzeugungsprozesse durchgeführt, d.h., die Menge an Einlaßluft schwankt nicht. Dies verhindert Drehmomentschwankungen und verbessert die Kraftstoffsparsamkeit.
Zusätzlich, wenn der Drosselschließbetrag TRTCBK erhöht wird, wird der Schließkompensationsbetrag α, der in der laufenden Routine berechnet wird, zu dem Drosselschließbetrag TRTCBK der vorherigen Routine addiert. Der Schließkompensationsbetrag α wird auf einen größeren Wert festgelegt, wenn die Differenz zwischen dem Abschlußdruckwert KPBKO und dem relativen Druck DPBK groß ist, wodurch die Schließgeschwindigkeit der Drosselklappe 23 zunimmt. Im Gegensatz dazu wird der Schließkompensationsbetrag α auf einen kleinen Wert zum Abnehmen der Schließgeschwindigkeit der Drosselklappe 23 festgesetzt, wenn die Druckdifferenz (KPBKO – DPBK) klein ist.
Wie in 11(d) gezeigt ist, ist die Schließgeschwindigkeit der Klappe 23 groß, wenn die Druckdifferenz (KPBKO – DPBK) groß ist, unmittelbar nachdem der Unterdruckerzeugungsprozeß begonnen wurde. Deshalb wird ein notwendiger Unterdruck schnell erzeugt. Im Gegensatz dazu, wenn sich der relative Druckwert DPBK (die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck PA und dem Druck PBK in dem Bremsverstärker 71) dem Druck KPBKO annähert, bei dem die Unterdruckerzeugung beendet wird, und die Differenz (KPBKO – DPBK) kleiner ist, (in der Nähe der Zeit t2, die weiter unter beschrieben wird), wird die Schließgeschwindigkeit der Klappe 23 gesenkt. Somit konvergiert der relative Druckwert DPBK (die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck PA und dem Druck PBK in dem Bremsverstärker 71) mit dem Druckwert KBPKO in einer stabilen Art und Weise.
Zu einer Zeit t2 erreicht der relative Druckwert DPBK den Abschlußdruckwert KPBKO. Nach der Zeit t2 nimmt die Soll-Drosselöffnung TRT allmählich zu. Demgemäß beginnt der Druck in dem Einlaßpfad 41 damit, zuzunehmen. Deshalb wird der Bremsverstärkerdruck PBK niedriger als der Druck in dem Einlaßpfad 41, oder, in einer anderen Denkweise, hat der Bremsverstärkerdruck PBK ein größeres Vakuum. Zu dieser Zeit neigt die Einlaßluft in dem Einlaßpfad 41 dazu, durch das Verbindungsrohr 73 in die Unterdruckkammer des Bremsverstärkers 71 gesaugt zu werden. Jedoch wird diese Strömung der Einlaßluft durch das Absperrventil 74 gestoppt. Somit wird der Bremsverstärkerdruck PBK gleich dem Abschlußdruck KPBKO gehalten, obwohl der Unterdruck in dem Einlaßpfad 41 abnimmt.
Ferner nimmt in diesem Ausführungsbeispiel der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT allmählich bis zum Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB zu, wenn ein ausreichender Unterdruck in dem Bremsverstärker 71 erzeugt wird. Deshalb verändert sich der Betrag der Einlaßluft allmählich, im Vergleich zum schnellen Zurückkehren des Soll-Drosselöffnungsbetrags TRT auf den Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB. Deshalb wird eine unerwünschte Drehmomentschwankung vermieden. Dies verbessert den Motorbetrieb.
Der Unterdruckerzeugungsprozeß wird begonnen, wenn der relative Druckwert DPBK kleiner als der Startdruckwert KPBKL ist. Der Prozeß wird fortgeführt, nachdem der relative Druckwert DPBK den Startdruckwert KPBKL übersteigt. Schließlich gleicht sich der relative Druckwert DPBK an dem Abschlußdruckwert KPBKO an, der höher als der Druckwert KPBKL ist. Danach wird der Soll-Drosselöffnungsbetrag TRT gesteuert, um sich allmählich an den Basis-Drosselöffnungsbetrag TRTB anzunähern. Wenn sich TRT an TRTB angleicht, wird der Nachfragemerker XBKPM auf Null gesetzt, d.h., der Unterdruckerzeugungsprozeß wird beendet. Bei dem Prozeß haben die Sollwerte (die Druckwerte KPBKL und KPBKO) eine Hysterese. Dies verhindert ein Pendeln oder verhindert, daß der Unterdruckerzeugungsprozeß wiederholt begonnen und gestoppt wird, wodurch die Steuerung des Motors 1 stabilisiert wird.
Zu einer Zeit t3 wird der Drosselschließbetrag TRTCBK gleich Null und der Unterdruckerzeugungsprozeß wird beendet und der Merker XBKPM wird auf Null gesetzt. Die Zeitdauer, die dem Entscheidungswert C1 entspricht, ist ausreichend lang. Deshalb wird der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT vom Start bis zum Ende des Unterdruckerzeugungsprozesses auf Null gehalten. Die Rückführung des EGR-Gases wird somit verhindert.
Auf diese Art und Weise wird das EGR-Gas nicht zurückgeführt, wenn der Unterdruckerzeugungsprozeß ausgeführt wird und die Menge an Einlaßluft vermindert wird. Deshalb wird das Gemisch nicht aufgrund eines Luftmangels übermäßig fett.
Zur Zeit t4 und danach ist eine ausreichende Zeit vom Start des Unterdruckerzeugungsprozesses verstrichen und der Prozeß wurde beendet. Deshalb hat der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT allmählich zugenommen. Der EGR-Betrag hat dementsprechend zugenommen. Auf diese Art und Weise wird der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT allmählich erhöht. Dies verhindert, daß der EGR-Betrag abrupt erhöht wird, wodurch Drehmomentschwankungen beseitigt werden.
Zur Zeit t5 beträgt der EGR-Ventilschließbetrag DEGR gleich Null und der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT ist gleich der Basis-EGR-Ventilöffnung EGRB. Deshalb wird der Nachfragemerker XBKEGR, der anzeigt, ob es erforderlich ist, daß der EGR-Betrag vermindert wird, auf Null zurückgesetzt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 20 Km/h oder mehr beträgt, wird der Verbrennungszustand des Motors 1 auf die homogene Befüllungsverbrennung zur Erzeugung von Unterdruck umgeschaltet. In diesem Fall resultieren die gleichen Vorteile. D.h., daß die Menge an Einlaßluft nicht plötzlich abnimmt, wodurch die Verbrennung stabilisiert wird.
Wenn sich das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt, läuft der Motor 1 mit einer niedrigen Last und der Verbrennungszustand des Motors 1 ist im allgemeinen die geschichtete Befüllungsverbrennung. Bei diesem niedrigen Lastbetriebszustand erhöht ein Umschalten von der geschichteten Befüllungsverbrennung zur homogenen Befüllungsverbrennung zeitweise das Motordrehmoment, wodurch der Motorbetrieb verschlechtert wird.
Jedoch wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Unterdruck durch Umschalten von der geschichteten zur homogenen Befüllungsverbrennung nur erzeugt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD 20 Km/h oder mehr beträgt. Deshalb wird der Motorbetrieb verbessert.
Nun wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. 12 ist ein Flußdiagramm, das einen Teil einer Unterdrucksteuerungsroutine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. In dieser Routine sind ähnliche oder dieselben Bezugszeichen für diejenigen Schritte vergeben, die ähnlich oder dieselben sind, wie in den entsprechenden Schritten des ersten Ausführungsbeispiels.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Unterdrucksteuerungsroutine, die in den 4 bis 6 gezeigt ist, und die EGR-Betragssteuerungsroutine, die in den 9 und 10 gezeigt ist, ausgeführt. Zusätzlich zur Unterdrucksteuerungsroutine des ersten Ausführungsbeispiels hat die Routine von diesem Ausführungsbeispiel die Schritte 150 und 151, die weiter unten beschrieben werden.
Wenn die Feststellung beim Schritt 103 positiv ist, geht die ECU 30 zum Schritt 150. Beim Schritt 150 erhöht die ECU 30 einen Zählwert CXBKPM um Eins. Der Zählwert CXBKPM stellt die Zeitdauer dar, die verstrichen ist, seit der Nachfragemerker XBKPM, der anzeigt, ob ein Unterdruckerzeugungsprozeß erforderlich ist, einen Wert von Eins hat.
Beim Schritt 151 beurteilt die ECU 30, ob der Zählwert CXBKPM größer als ein Entscheidungswert C2 ist. Der Wert C2 entspricht einer Zeitdauer, die länger ist als die Reaktionsverzögerung des EGR-Mechanismus 51. Wenn die Feststellung negativ ist, ist die vorbestimmte Zeitdauer nicht verstrichen, seitdem der Nachfragemerker XBKPM auf Eins gesetzt wurde. Die ECU 30 geht deshalb zum Schritt 124.
Wenn die Feststellung beim Schritt 151 positiv ist, führt die ECU 30 den Schritt 104 und die nachfolgenden Schritte durch. Beim Schritt 109 wird der Nachfragemerker XBKPM auf Null gesetzt und der Zählwert CXBKPM wird auch auf Null zurückgesetzt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der Schritt 104 und die nachfolgenden Schritte nicht ausgeführt, bis die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, sogar wenn der Nachfragemerker XBKPM auf Eins gesetzt ist. Deshalb wird der EGR-Betragsverminderungsprozeß in der EGR-Betragssteuerungsroutine in den 9 und 10 vor dem Unterdruckerzeugungsprozeß ausgeführt.
Deshalb wird die Rückführung von EGR-Gas gestoppt, wenn der Unterdruckerzeugungsprozeß ausgeführt wird, sogar wenn der EGR-Mechanismus 51 eine Reaktionsverzögerung hat. Dies verhindert, daß die Einlaßluftmenge abrupt abfällt, wodurch der Verbrennungzustand des Motors 1 stabilisiert wird.
Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen verkörpert werden kann, ohne den Schutzbereich oder den Erfindungsgedanken zu verlassen. Insbesondere kann die Erfindung in den folgenden Formen verkörpert werden.

(1) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 wird der relative Druckwert DPBK durch Subtraktion des Bremsverstärkerdrucks PBK von dem Atmosphärendruck PA berechnet. Ob es notwendig ist, daß zur Betätigung des Bremsverstärkers 71 ein Unterdruck erzeugt wird, wird durch Beurteilen, ob der relative Druckwert DPBK niedriger als der Startdruckwert KPBKL ist, bestimmt. Jedoch kann durch Beurteilen, ob der Bremsverstärkerdruck PBK höher als ein vorbestimmter Druckwert ist beurteilt werden, ob es notwendig ist, daß ein Unterdruck erzeugt wird.
(2) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 werden der Startdruckwert KPBKL und der Abschlußdruckwert KPBKO basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD bestimmt. Jedoch können die Druckwerte KPBKL und KPBKO konstante Werte haben. In diesem Fall müssen die Druckwerte KPBKL und KPBKO hoch genug sein, um den Bremsverstärker 71 wirksam zu betätigen. Ob sich das Fahrzeug verlangsamt, kann, basierend auf einem Vollständiges-Schließen-Signal von dem Schalter für vollständiges Schließen 26B, beurteilt werden. Wenn beurteilt wird, daß sich das Fahrzeug verlangsamt, können die Druckwerte KPBKL und KPBKO auf niedrigere Werte geändert werden. D.h., sogar bei der selben Fahrzeuggeschwindigkeit SPD ist die erforderliche Bremskraft für das Stoppen des Fahrzeugs relativ gering, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt.
(3) In dem Ausführungsbeispiel aus 12 wird der Unterdruckerzeugungsprozeß ausgeführt, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem der Nachfragemerker XPBKPM, der anzeigt, ob der Unterdruckerzeugungsprozeß erforderlich ist, auf Eins gesetzt ist. Deshalb wird das EGR-Ventil 53 geschlossen bevor die Drosselklappe 23 geschlossen wird. Jedoch kann ein Entscheidungsdruckwert verwendet werden, der höher ist als der Startdruckwert KPBKL. D.h., daß das EGR-Ventil 53 vollständig geschlossen ist, wenn der relative Druckwert DPBK gleich oder niedriger als der Entscheidungsdruckwert ist. Wenn der relative Druckwert DPBK abnimmt und niedriger als der Entscheidungsdruckwert wird, ist es wahrscheinlich, daß sich der relative Druckwert DPBK auf ein Niveau unterhalb des Startdruckwertes KPBKL vermindert. Somit wird das EGR-Ventil 53 früher geschlossen, infolge einer Voraussage, daß der Druckwert DPBK niedriger als der Startdruckwert KPBKL werden wird. Wie in dem Ausführungsbeispiel in 12 ist das EGR-Ventil 53 sicher geschlossen, bevor die Drosselklappe 23 mit dem Schließen beginnt, wodurch die Rückführung des EGR-Gases gestoppt wird.
(4) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 ist das EGR-Ventil 53 zum Stoppen der Rückführung von EGR-Gas vollständig geschlossen. Jedoch muß das EGR-Ventil 53 nicht vollständig geschlossen sein, solange eine abrupte Abnahme der Einlaßluftmenge vermieden wird.
(5) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 ist der Entscheidungswert C1 des Zählwerts CEGRBK festgelegt, so daß er eine ausreichend lange Zeitdauer hat. Somit wird das EGR-Ventil 53 geöffnet, nachdem der Drosselschließbetrag TRTCBK gleich Null ist und der Unterdruckerzeugungsprozeß vollständig beendet wurde. Jedoch kann der Schritt 207, der in 9 gezeigt ist, durch einen Schritt zur Beurteilung, ob der Nachfragemerker XBKPM gleich Null ist, ersetzt werden. In diesem Fall wird das EGR-Ventil 53 allmählich geöffnet, wenn die Feststellung bei Schritt 207 positiv ist.
(6) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 nimmt der Drosselschließbetrag TRTCBK allmählich ab, wenn der relative Druckwert DPBK den Abschlußdruckwert KPBKO übersteigt. Jedoch kann der Drosselschließbetrag TRTCBK vermindert werden, wenn eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nachdem der relative Druckwert DPBK den Abschlußdruckwert KPBKO überstiegen hat. Dies stabilisiert den relativen Druckwert DPBK und verhindert ein Pendeln, das durch wiederholte positive und negative Feststellungen bei Schritt 106 hervorgerufen würde.
(7) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 wird die Soll-EGR-Ventilöffnung EGRRAT unmittelbar auf Null geändert, wenn der Nachfragemerker XBKEGR, der anzeigt, ob der EGR-Betrag vermindert werden muß, auf Eins gesetzt wurde. Jedoch kann der Soll-EGR-Ventilöffnungsbetrag EGRRAT allmählich vermindert werden, nachdem der Nachfragemerker XBKEG auf Eins gesetzt wurde.
(8) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 wird der Verbrennungszustand des Motors 1 auf die homogene Befüllungsverbrennung umgeschaltet, wenn der Unterdruckerzeugungsprozeß durchgeführt werden muß, wenn die Fahrzeugsgeschwindigkeit SPD gleich oder höher als 20 Km/h ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD niedriger als 20 Km/h ist, wird der Öffnungsbetrag der Drosselklappe 23 vermindert. Jedoch kann der Unterdruckerzeugungsprozeß immer durch Vermindern des Öffnungsbetrages der Drosselklappe 23 durchgeführt werden, ungeachtet der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD. Des weiteren kann die Entscheidungs-Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine andere als 20 Km/h geändert werden. In diesem Fall wird die Entscheidungs-Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Betriebscharakeristika des Motors 1 bestimmt.
(9) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 wird der Wert des Schließkompensationsbetrages α in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem relativen Druckwert DPBK und dem Startdruckwert KPBKL geändert. Jedoch kann der Wert des Schließkompensationsbetrages α konstant sein.
(10) In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 12 wird die vorliegende Erfindung auf einen Motor 1 vom Zylindereinspritztyp angewandt. Die vorliegende Erfindung kann aber auch auf einen Motor angewandt werden, der eine geschichtete Befüllungsverbrennung und eine semigeschichtete Befüllungsverbrennung durchführt. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf einen Motor angewandt werden, der Kraftstoff unterhalb der Einspritzventile 6a, 6b einspritzt, die in den dazugehörigen Einlaßöffnungen 7a, 7b vorgesehen sind.
(11) In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel werden schraubenförmige Einlaßöffnungen verwendet, um Wirbel zu erzeugen. Jedoch müssen die Wirbel nicht notwendigerweise erzeugt werden. In einem solchen Fall können Teile wie das Wirbelsteuerungsventil 17 und der Schrittmotor 19 beseitigt werden.

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem Motor 1 offenbart. Der Motor 1 umfaßt einen Einlaßpfad 41, Verbrennungskammern 5 und einen Abgaspfad 42. Eine Luftströmung in dem Einlaßpfad 41 wird durch eine Drosselklappe 23 gesteuert. Ein Abgasrückführungs-(EGR)-Durchlaß 52 lenkt einen Teil einer Strömung von dem Abgas von dem Abgaspfad 42 zu dem Einlaßpfad 41 ab. Ein EGR-Ventil 53 reguliert die Strömung von Abgas, das durch den EGR-Durchlaß 52 strömt. Ein Bremsverstärker 71 ist mit dem Einlaßpfad 41 verbunden und erhöht die Bremskraft des Fahrzeugs. Ein Drucksensor 63 erfaßt den Druck in dem Verstärker 71. Eine zentralverarbeitende Einheit (CPU) 34 bestimmt, ob der erfaßte Druck höher als ein vorbestimmter Wert ist. Die Drosselklappe 23 ist in einer relativ geöffneten Position, wenn der Motor 1 eine geschichtete Befüllungsverbrennung durchführt. Die Drosselklappe 23 vermindert den Druck in dem Einlaßpfad 41, wenn die Drosselklappe 23 die Strömung einschränkt. Die CPU 34 steuert die Drosselklappe 23, um den Druck in dem Einlaßpfad 41 zu vermindern, wenn der Verstärkerdruck höher als der vorbestimmte Wert ist, und sie betätigt das EGR-Ventil 53, um die Gasströmung in den EGR-Durchlaß 52 zu vermindern. Dies ergibt einen besseren Bremsen- und Motorbetrieb.

Claims

Gerät zur Steuerung eines Unterdrucks in einem Motor (1) mit Abgasrückführung eines Fahrzeuges, wobei der Motor (1) in zwei Betriebsarten betrieben werden kann, einem Betrieb mit einer homogenen Ladungsverbrennung und einem Betrieb mit einer Schichtladungsverbrennung, wobei der Motor folgende Bauteile aufweist: einen Lufteinlaßdurchlaß (41) zur Einführung von Luft in eine Verbrennungskammer (5) und einen Abgasdurchlaß (42) zum Ausstoßen von Abgas aus der Verbrennungskammer (5), wobei die Luftströmung in dem Einlaßdurchlaß (41) durch eine Drosselklappe (23) gesteuert wird, die sich in dem Einlaßdurchlaß (41) befindet und zwischen einer maximalen Öffnungsposition und einer geschlossenen Position bewegbar ist, einen Rückführdurchlaß (52), der den Abgasdurchlaß (42) mit dem Einlaßdurchlaß (41) verbindet, um etwas von dem Abgas aus dem Abgasdurchlaß (42) in den Einlaßdurchlaß (41) zu leiten, ein Strömungssteuerungsventil (53) zur Regulierung der Strömung von Abgas, das durch den Rückführdurchlaß (52) strömt, einen Bremsverstärker (71), der mit dem Einlaßdurchlaß (41) verbunden ist, um einen Unterdruck in einer Unterdruckkammer des Bremsverstärkers zu erzeugen, wobei der Bremsverstärker (71) eine Bremskraft des Fahrzeugs erhöht, einen Sensor (63) zur Erfassung des Drucks in der Unterdruckkammer des Bremsverstärkers (71), ein Steuergerät (34) zur Bestimmung, ob der erfaßte Druck in der Unterdruckkammer höher als ein vorbestimmter Wert ist, d.h. ob der Unterdruck in der Unterdruckkammer unzureichend ist, wenn sich die Drosselklappe (23) in einer geöffneten Position befindet und wenn der Motor (1) eine Schichtladungsverbrennung durchführt, so daß das Steuergerät (34) die Drosselklappe (23) in die geschlossene Position steuert, um den Druck in dem Einlaßdurchlaß (41) zu vermindern, und das Strömungssteuerungsventil (53) steuert, um die Gasströmung in den Rückführdurchlaß (52) einzuschränken, wenn das Steuergerät feststellt, daß der Unterdruck in der Unterdruckkammer unzureichend ist.
Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) eine homogene Befüllungsverbrennung durchführt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeiten höher als ein vorbestimmter Wert ist und das Steuergerät (34) feststellt, daß der Druck in der Unterdruckkammer unzureichend ist, wobei die Drosselklappe (23) eine Öffnungsgröße in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors (1) hat.
Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten Motor (22) zum Antreiben der Drosselklappe (23), wobei der erste Motor (22) durch das Steuergerät (34) angesteuert wird.
Gerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Motor zum Antreiben des Strömungssteuerungsventils (53), wobei der zweite Motor durch das Steuergerät (34) angesteuert wird.
Gerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (34) das Strömungssteuerungsventil (53) früher schließt, als das Steuergerät die Drosselklappe (23) zur geschlossenen Position hin bewegt.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (34) die Drosselklappe (23) mit einer ersten Geschwindigkeit bewegt und das Strömungssteuerungsventil (53) mit einer zweiten Geschwindigkeit schließt, wobei die erste Geschwindigkeit niedriger als die zweite Geschwindigkeit ist.
Gerät gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (34) das Strömungssteuerungsventil (53) verschließt, um die Strömung von Abgas von dem Abgasdurchlaß (42) zum Einlaßdurchlaß (20) zu verhindern, wenn der Druck in der Unterdruckkammer höher als der vorbestimmte Wert ist.
Gerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (63) eine Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck in dem Bremsverstärker (71) erfaßt.
Gerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (34) feststellt, daß der Druck in der Unterdruckkammer unzureichend ist, wenn der Druck in der Unterdruckkammer höher als der vorbestimmte Wert ist.