DE19802106A1

DE19802106A1 - Abgasumwälzvorrichtung eines Motors

Info

Publication number: DE19802106A1
Application number: DE19802106A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Itoyama
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: GB9801298D0; GB2321317B; KR100284376B1; DE19802106C2; GB2321317A; KR19980070590A; JP3551675B2; JPH10205394A; US6019094A

Description

Der Inhalt der Tokugan Hei 9-8393 mit dem Anmeldedatum 21. Januar 1997 in Japan durch Inbezugnahme mit aufgenommen.

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasumwälzvorrichtung, insbesondere für einen Dieselmotor.

Hintergrund der Erfindung

Bei einer Abgasumwälzvorrichtung (EGR-Vorrichtung), die einen Teil des Abgases ei nes Dieselmotors in die Ansaugluft zurückführt, um so die Verbrennungstemperatur des Motors zu senken, wird ein Rückführbetrag des Abgases durch Öffnen und Schließen eines EGR-Ventils geregelt, das in einer die Abgasleitung und die Ansaugleitung des Motors verbindenden EGR-Leitung angeordnet ist, wie in der USP 5,115,789 offenbart ist.

Die Tokkai Sho. 58-35255, die 1983 vom japanischen Patentamt veröffentlicht wurde, setzt bezüglich der Regelung der Öffnung des EGR-Ventils ein Soll-EGR-Verhältnis in Abhängigkeit von einer Motordrehgeschwindigkeit, einer Menge an Treibstoffeinsprit zung und einer Motorlast fest und regelt die Öffnung des EGR-Ventils, um dieses Soll- EGR-Verhältnis zu erreichen.

Die Durchflußmengencharakteristik der EGR-Leitung, die das EGR-Ventil aufweist, un terscheidet sich jedoch von der Durchflußmengencharakteristik des EGR-Ventils an sich, so daß durch Festlegen einer Beziehung zwischen dem Soll-EGR-Verhältnis basie rend auf der Durchflußmengencharakteristik des EGR-Ventils und der Öffnung des EGR-Ventils an sich, eine exakte Regelung des EGR-Verhältnisses oder der EGR- Durchflußmenge nicht möglich ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat daher zum Ziel, die Regelungsgenauigkeit der EGR- Durchflußmenge mit Hilfe eines einfachen Aufbaus zu verbessern.

Um das oben genannte Ziel zu erreichen, sieht die Erfindung eine Abgasumwälzvor richtung zur Verwendung mit einer derartigen Maschine vor, die eine Ansaugleitung, ei ne Abgasleitung und eine Verbrennungskammer aufweist. Die Vorrichtung umfaßt einen Abgasumwälzdurchlaß zur Rückführung eines Teils des von der Verbrennungskammer abgelassenen Abgases in die Ansaugleitung, ein in der Abgasumwälzleitung vorgese henes Abgasumwälzventil, einen Sensor zum Erfassen einer durch die Ansaugöffnung in den Motor angesaugten Frischluftmenge, einen Sensor zum Erfassen eines Ansaug druckes des Motors, einen Sensor zum Erfassen eines Abgasdruckes des Motors sowie einen Mikroprozessor.

Der Mikroprozessor ist programmiert, ein Soll-Abgasumwälzverhältnis in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Motors zu bestimmen, eine benötigte Strömungsquer schnitts-Fläche der Abgasumwälzleitung mit Hilfe des Soll-Umwälzverhältnisses, der Frischluftmenge, des Ansaugdruckes sowie des Abgasdruckes zu berechnen, einen Koeffizienten zu berechnen, der eine Beziehung zwischen der benötigten Strömungs querschnitts-Fläche und der Öffnungsfläche des Abgasumwälzventils bestimmt, eine Soll-Öffnungsfläche des Abgasumwälzventils aus der benötigten Strömungsquer schnitts-Fläche und dem Koeffizienten zu bestimmen und die Öffnungsfläche des Ab gasumwälzventils auf die Soll-Öffnungsfläche zu regeln.

Bevorzugt umfaßt die Vorrichtung des weiteren einen Sensor zum Erfassen einer Dros selöffnung und der Mikroprozessor ist des weiteren programmiert, festzustellen, ob oder ob nicht sich der Motor in einem vorübergehenden Betriebszustand nach einer Verän derung der Drosselöffnung befindet, eine Soll-Menge der Abgasumwälzung in der Ver brennungskammer zu berechnen, eine Soll-Menge der Abgasumwälzung an einer Stelle des Abgasumwälzventils durch Anwendung einer vorbestimmten Vorauskorrektur der Soll-Menge der Abgasumwälzung in der Verbrennungskammer zu berechnen und die Strömungsquerschnitts-Fläche basierend auf der Soll-Menge der Abgasumwälzung an der Stelle des Abgasumwälzventils zu berechnen, wenn sich der Motor in einem vor übergehenden Betriebszustand befindet.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist der Mikroprozessor programmiert, den Koeffizienten aus einer Tabelle zu berechnen, die eine Beziehung zwischen dem Koeffi zienten und der benötigten Strömungsquerschnitts-Fläche spezifiziert.

Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Gesichtspunkt ist der Mikroprozessor pro grammiert, den Koeffizienten entsprechend der folgenden Beziehung zu berechnen:

dabei ist: Kaev = Koeffizient,
Aevs = benötigte Strömungsquerschnitts-Fläche,
AVPS = Konstante, die basierend auf der Durchflußmengencharakte ristik des Abgasumwälzdurchlasses bestimmt wird.

Diese Erfindung stellt außerdem eine Abgasumwälzvorrichtung zur Verwendung bei ei ner derartigen Maschine bereit, die eine Ansaugöffnung, eine Abgasöffnung und eine Verbrennungskammer aufweist. Die Vorrichtung weist eine Abgasumwälzleitung zum Zurückführen eines Teils des Abgases, das von der Verbrennungskammer abgelassen wird, zur Ansaugleitung, ein Abgasumwälzventil, das in dem Abgasumwälzdurchlaß an geordnet ist, eine Vorrichtung zum Erfassen einer in den Motor durch die Ansaugleitung angesaugten Frischluftmenge, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Ansaugdruckes des Motors, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Abgasdruckes des Motors, eine Vor richtung zum Bestimmen eines Soll-Abgasumwälzverhältnisses entsprechend einem Betriebszustand des Motors, eine Vorrichtung zur Berechnung einer benötigten Strö mungsquerschnittsfläche des Abgasumwälz-Durchlasses aus dem Soll- Abgasumwälzverhältnis, der Frischluftmenge, dem Ansaugdruck und dem Abgasdruck, eine Vorrichtung zur Berechnung eines Koeffizienten, der eine Beziehung zwischen der benötigten Strömungsquerschnitts-Fläche und der Öffnungsfläche des Ab gasumwälzventils bestimmt, eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Soll-Öffnungsfläche des Abgasumwälzventils aus der benötigten Strömungsquerschnitts-Fläche und dem Koeffizienten sowie eine Vorrichtung zum Regeln der Öffnungsfläche des Abgasum wälzventils auf die Soll-Öffnungsfläche.

Sowohl die Einzelheiten als auch die weiteren Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind im nun folgenden Rest der Beschreibung dargestellt und in den beiliegenden Zeich nungen gezeigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines erfindungsgemäßen Abgasumwälz reglers.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Berechnungsverfahren für eine Öffnungs fläche Aevf des EGR-Ventils beschrieben ist, wie es durch den Abgasumwälz regler durchgeführt wird.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Berechnungsverfahren zur Berechnung ei ner Soll-EGR-Durchflußmenge Tqek beschrieben ist, wie es durch den Abga sumwälzregler ausgeführt wird.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Berechnungsverfahren für eine Luftansaug menge Qacn eines Zylinders beschrieben ist, wie es durch den Abgasumwälz regler ausgeführt wird.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Berechnungsverfahren für ein Luftansaug volumen Qas0 beschrieben ist, wie es durch den Abgasumwälzregler ausge führt wird.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm mit den Inhalten einer Tabelle der Luftansaugmenge, die im Abgasumwälzregler gespeichert ist.

Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Berechnungsverfahren eines Soll-EGR- Verhältnisses Megr beschrieben ist, wie es von dem Abgasumwälzregler durch geführt wird.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm mit Inhalten einer Tabelle eines Soll-EGR-Grundverhältnis ses Megrb, die im Abgasumwälzregler gespeichert ist.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm mit den Inhalten einer Tabelle eines Kompensationskoeffizi enten Kegr_tw des EGR-Verhältnisses, die im Abgasumwälzregler gespeichert ist.

Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm, das ein Bestimmungsverfahren einer vollständigen Verbrennung des Motors beschreibt, wie es vom Abgasumwälzregler durchge führt wird.

Fig. 11 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Verfahren zur Berechnung einer Öffnungs fläche Aevf des EGR-Ventils aus einer benötigten Querschnittsfläche Aevs des EGR-Strömungsweges beschrieben ist, wie es vom Abgasumwälzregler durch geführt wird.

Fig. 12 zeigt ein Diagramm mit den Inhalten einer Tabelle eines Kompensationskoeffi zienten Kaev, die im Abgasumwälzregler gespeichert ist.

Fig. 13 zeigt ein Diagramm mit den Inhalten einer Tabelle eines an das EGR-Ventil ge sendeten Befehlssignals.

Fig. 14 zeigt ein Flußdiagramm zur Beschreibung eines Berechnungsverfahrens einer Treibstoffeinspritzmenge Qsol, wie es vom Abgasumwälzregler ausgeführt wird.

Fig. 15 zeigt ein Diagramm mit den Inhalten einer Tabelle einer Treibstoffeinspritz- Grundmenge Mqdrv, die im Abgasumwälzregler gespeichert ist.

Fig. 16 ähnelt Fig. 11, zeigt aber eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform.

Fig. 17 zeigt ein Diagramm, das einen Druckwechsel in der EGR-Leitung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In Fig. 1 der Zeichnungen ist gezeigt, daß ein Motor 5 Luft, aus der Staub durch einen Luftfilter 2 entfernt wurde, über eine Ansaugleitung 3 und ein Verteilungsrohr 4 ansaugt. Eine Treibstoff-Einspritzvorrichtung 6 ist in jedem Zylinder des Motors 5 vorgesehen, wobei die Treibstoff-Einspritzvorrichtung 6 Treibstoff, der unter Druck von einer Treib stoff-Einspritzpumpe 7 zugeführt ist, in die durch das Verteilungsrohr 4 angesaugte Luft spritzt, um so ein Luft-Treibstoffgemisch zu bilden. Dieses Luft-Treibstoffgemisch wird durch einen Kolben des Motors 5 komprimiert, gezündet und der Motor 5 dreht sich auf grund der Verbrennungsenergie.

Im Motor 5 verbranntes Gas wird über einen Abgaskrümmer 8 und eine Abgasleitung 22 an die Atmosphäre abgelassen. Ein Filter 14 zum Abfangen von Feststoffteilchen und ein Schalldämpfer zur Lärmminderung sind im Verlauf der Abgasleitung 22 angeordnet. Des weiteren ist in der Abgasleitung 22 eine Turbine 1B eines Turboladers 1 angeord net, der den Abgasdruck zum Komprimieren von Luft nutzt.

Ein Luftdurchflußmesser 16 zum Erfassen einer Luftansaugmenge, eine Drossel 31 und ein Kompressor 1A des Turboladers 1 sind in der Ansaugleitung 3 angeordnet. Der Kompressor 1A, der durch die vom Abgasdruck gedrehte Turbine 1B angetrieben ist, setzt die Luft in der Ansaugleitung 3 unter Druck und führt sie dem Motor 5 zu.

Die Ansaugleitung 22 und das Verteilungsrohr 4 sind durch eine EGR-Leitung 10 ver bunden. Ein EGR-Ventil ist in der EGR-Leitung 10 angeordnet. Eine Drossel 31 hat die Funktion, das Umwälzen des Abgases zu erleichtern, indem es die Ansaugluft während des Umwälzens des Abgases drosselt. Das Verteilungsrohr 4 weist einen Sammelab schnitt 4A, der die Luft zeitweise sammelt, und einen Verteilerabschnitt 4B auf, der An saugluft an jeden Zylinder des Motors 5 verteilt, wobei die EGR-Leitung 10 mit dem Sammelabschnitt 4A verbunden ist.

Das EGS-Ventil 9 ist ein Unterdruck-Antwortventil und seine Öffnung ist entsprechend einem Verdünnungsverhältnis eines Unterdrucks einer Vakuumpumpe 11 durch den Umgebungsdruck mit Hilfe eines Magnetventils 12 geregelt. Ähnlich ist die Drossel 31 auf eine Öffnung geregelt, die vom Verdünnungsverhältnis über eine Membran 33 ab hängt, indem der Unterdruck der Vakuumpumpe 11 durch den Umgebungsdruck mit Hilfe eines Magnetventils 32 verdünnt wird.

Alternativ kann das EGR-Ventil 9 durch einen Schrittmotor angetrieben sein, der sich entsprechend einem Eingangssignal dreht.

Die Öffnungen des EGR-Ventils 9, der Drossel 31 sowie der Zeitpunkt der Treibstoffein spritzung und die Treibstoffeinspritzmenge der Einspritzvorrichtung 6 sind durch Signale geregelt, die von einer Steuereinheit 13 ausgegeben werden.

Um diese Regelungen durchzuführen, werden Erfassungssignale an die Steuereinheit 13 vom obenerwähnten Luftdurchflußmesser 16, von einem Hubsensor 34 zum Erfas sen eines Hubbetrages des EGR-Ventils 9, von einem Drehsensor 17 zum Erfassen ei ner Drehgeschwindigkeit des Motors, von einem Hebelöffnungssensor 18 zum Erfassen einer Öffnung eines Kontrollhebels der Treibstoffeinspritzpumpe 7, von einem Wasser temperatursensor 19 zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur des Motors 5, von ei nem Ansaugdrucksensor 23 zum Erfassen eines Ansaugdruckes und von einem Ab gasdrucksensor 24 zum Erfassen eines Abgasdruckes zugeführt.

Basierend auf diesen Signalen führt die Steuereinheit 13 die obengenannte Regelung durch.

Als nächstes wird die Steuerung der Öffnung des EGR-Ventils 9 und das Berechnungs verfahren der Treibstoffeinspritzmenge, wie es von der Steuereinheit 13 ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme beschrieben.

Fig. 2 der Zeichnungen zeigt das Berechnungsverfahren für eine Öffnungsfläche Aevf des EGR-Ventils, das von der Steuereinheit 13 ausgeführt wird. Dieses Verfahren wird in bestimmten Zeitabständen durchgeführt. Es sollte angemerkt werden, daß bei dieser Abgasumwälzvorrichtung die Öffnung des EGR-Ventils 9 selbst während des Leerlaufs des Motors nicht festgestellt ist.

Zunächst liest in einem Schritt S1 die Steuereinheit 13 eine Soll-EGR-Durchflußmenge Tqek für einen jeden Zylinder ein. Die Soll-EGR-Durchflußmenge Tqek wird durch ein in Fig. 3 gezeigtes Verfahren berechnet.

In einem Schritt S2 wird ein Ansaugdruck Pm des Motors 5 eingelesen und in einem Schritt S3 ein Abgasdruck Pexh des Motors 5. Bei einer Abgasumwälzvorrichtung mit einem Ansaugtemperatursensor können der Ansaugdruck Pm und der Abgasdruck Pexh auch aus der Ansaugtemperatur berechnet werden.

In einem Schritt S4 wird ein Äquivalenzwert Cqe zur EGR-Strömungsgeschwindigkeit aus dem Ansaugdruck Pm und dem Abgasdruck Pexh durch die folgende Gleichung (1) berechnet.

Cqe = √K.(Pexh-Pm) (1)

In einem Schritt S5 wird eine Querschnittsfläche Aevs der Strömungsbahn durch Divisi on der Soll-EGR-Durchflußmenge Tqek durch den Äquivalenzwert Cqe der EGR- Strömungsgeschwindigkeit wie bei der folgenden Gleichung (2) berechnet.

Eine Öffnungsfläche Aevf des EGR-Ventils wird durch ein in Fig. 11 gezeigtes Unterpro gramm aus der Querschnittsfläche Aevs der Strömungsbahn in einem Schritt S6 be rechnet.

Als nächstes ist das Berechnungsverfahren der Soll-EGR-Durchflußmenge Tqek, die im Schritt S1 eingelesen wurde, beschrieben. Diese Berechnung wird synchron zur Motor drehung durch ein in Fig. 3 gezeigtes Verfahren durchgeführt.

Als erstes wird eine Ansaug-Frischluftmenge Qacn pro einem Zylinder im Sammelab schnitt 4A in einem Schritt S11 berechnet. Dies wird durch ein in Fig. 4 gezeigtes Unter programm durchgeführt. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird eine Drehgeschwindigkeit Ne (U/min) basierend auf einem Ausgangssignal eines Drehsensors 17 in einem Schritt S21 eingelesen und eine Frischluftmenge Qac0 pro einem Zylinder durch den nächsten Ausdruck (3) in einem Schritt S22 berechnet.

dabei ist Qas0 = Frischluft-Durchflußmenge (kg/s),
KCON = Konstante zur Umwandlung der Durchflußmenge in eine Ansaugmenge pro ei nem Zylinder.

Bei einem Vier-Zylindermotor saugen zwei Zylinder Luft bei einer Motorumdrehung an, so daß KCON den Wert 30 hat. Bei einem 6-Zylindermotor saugen drei Zylinder Luft bei einer Motordrehung an, so daß KCON den Wert 20 hat.

In einem Schritt S22 wird ein Wert Qac0_-L, der eine Vielzahl von Schleifendurchläufen zuvor berechnet wurde, gleich der Ansaug-Frischluftmenge Qacn gesetzt, wobei die Zeit berücksichtigt ist, die die Ansaugluft benötigt, um den Sammelabschnitt 4A vom Luft durchflußmesser 16 zu erreichen.

Die im Schritt S21 verwendete Frischluftmenge Qac0 wird zu festgelegten Zeitabständen, beispielsweise 4 msec durch ein in Fig. 5 gezeigtes Verfahren, das auf einem Aus gangssignal vom Luftdurchflußmesser 16 basiert, berechnet. Dies wird nun detaillierter beschrieben. Ein vom Luftdurchflußmesser 16 ausgegebenes Spannungssignal wird in einem Schritt S31 gelesen. Das Spannungssignal wird in eine Durchflußmenge Qas0_d mit Hilfe einer in Fig. 6 gezeigten Tabelle in einem Schritt S32 umgewandelt. In einem Schritt S33 wird die Frischluftmenge Qac0 berechnet, indem ein Verfahren von gewich teten Mittelwerten bei der Durchflußmenge Qas0_d verwendet wird.

Nach der derartigen Berechnung der Frischluftmenge Qac0 in dem Sammelabschnitt 4a geht das Verfahren zu einem Schritt S12 in Fig. 3. Hier wird ein Soll-EGR-Verhältnis Megr mittels eines Unterprogramms der Fig. 7 berechnet.

Als erstes werden die Drehgeschwindigkeit Ne des Motors, die Treibstoffeinspritzmenge Qsol und die Kühlwassertemperatur Tw in einem Schritt S41 eingelesen. In einem Schritt S42 wird in einer in Fig. 8 gezeigten Tabelle der Motordrehgeschwindigkeit Ne und der Treibeinspritzmenge Qsol nachgeschlagen und ein Soll-EGR-Grundverhältnis Megrb wird berechnet.

In einem Schritt S43 wird ein Korrekturkoeffizient Kegr_tw, der von der Kühlwassertem peratur Tw des Motors abhängt, in einer in Fig. 9 gezeigten Tabelle nachgeschlagen.

In einem Schritt S44 wird ein Soll-EGR-Verhältnis Megr durch Multiplikation eines Soll- EGR-Grundverhältnisses Megrb mit dem Korrekturkoeffizienten Kegr_tw berechnet.

Eine vollständige Verbrennung durch den Motor 5 stellt eine Bedingung zur Durchfüh rung der Abgasumwälzung dar. Aufgrund dessen wird in einem Schritt S45 eine Sema phore der vollständigen Verbrennung eingelesen und es wird festgestellt, ob oder ob nicht die die vollständige Verbrennung bestimmende Semaphore den Wert "1" in einem Schritt S46 aufweist. Die Semaphore der vollständigen Verbrennung ist durch ein in Fig. 10 gezeigtes Verfahren gesetzt. Wenn diese Semaphore der vollständigen Verbren nung nicht den Wert "1" hat, wird das Verfahren einfach in einem Schritt S46 auf. Wenn auf der anderen Seite die Semaphore der vollständigen Verbrennung den Wert "1" hat, wird das Soll-EGR-Verhältnis Megr auf Null zurückgesetzt und dann endet das Verfah ren.

Beim Bestimmungsverfahren der vollständigen Verbrennung der Fig. 10 wird festge stellt, daß eine vollständige Verbrennung stattgefunden hat, wenn der Motor mit einer Drehgeschwindigkeit betrieben ist, die über eine vorbestimmte Zeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Dieses Verfahren wird nun detaillierter beschrieben. Die Motordrehgeschwindigkeit Ne wird in einem Schritt S51 eingelesen. In einem Schritt S52 wird die Motordrehgeschwindigkeit Ne mit einem vorbestimmten Wert NRPMK vergli chen. Der vorbestimmte Wert NRPMK ist beispielsweise auf 400 U/min festgesetzt.

Bei Ne ≦ NRPMK wird ein Zählerwert Tmrkb in einem Schritt S56 auf Null zurückgesetzt, die Semaphore der vollständigen Verbindung wird auf den Wert Null in einem Schritt S57 zurückgesetzt und das Verfahren wird beendet.

Bei Ne < NRPMK wird der Zählerwert Tmrkb mit einem vorbestimmten Wert TMRBP in einem Schritt S53 verglichen. Wenn ein anfänglicher Wert des Zählerwertes TMRKP gleich Null ist, wenn daher Ne < NRPMK zum erstenmal erfüllt ist, dann gilt Tmrkb < TMRBP. In diesem Fall wird der Wert "1" zum Zählerwert Tmrkb in einem Schritt S55 addiert, die Semaphore der vollständigen Verbrennung wird auf den Wert "0" in einem Schritt S57 zurückgesetzt und das Verfahren wird beendet.

Wenn daher die Bedingung Ne < NRPMK weiterhin anhält, wird irgendwann der Zähler wert Tmrkb ≧ TMRBP. In diesem Fall wird in einem Schritt S54 die Semaphore der voll ständigen Verbrennung auf den Wert "1" gesetzt.

Wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors den vorbestimmten Wert NRPMK während einer vorbestimmten Zeit TMRBP überschreitet, wird durch das obige Verfahren die Semaphore der vollständigen Verbrennung auf den Wert "1" gesetzt.

Wenn das Soll-EGR-Verhältnis Megr, wie oben beschrieben, berechnet ist, wird in ei nem Schritt S13 der Fig. 3 eine Soll-EGR-Menge Mqec pro Zylinder durch den folgen den Ausdruck (4) aus dem Soll-EGR-Verhältnis Megr und der Ansaug-Frischluftmenge Qacn pro Zylinder berechnet.

Mqec = Qacn . Megr (4)

Da die so berechnete Soll-EGR-Menge Mqec auf der Frischluftmenge Qacn im Sam melabschnitt 4a basiert, stellt die Soll-EGR-Menge Mqec auch einen numerischen Wert für den Sammelabschnitt 4A dar. In einem Schritt S14 wird eine Soll-EGR-Menge Rqec in der Verbrennungskammer durch Anwenden einer Verzögerungskorrektur auf die Soll- EGR-Menge Mqec mit Hilfe des folgenden Ausdrucks (5) berechnet, der vom Abstand zwischen dem Sammelabschnitt 4 und der Verbrennungskammer im Zylinder, wo die Verbrennung des Luft-Treibstoff-Gemischs durchgeführt wird, abhängt.

Rqec = Mqec . KIN . KVOL + Rqec_-1 . (1 - KIN . KVOL) (5)

dabei ist Rqec_-1 = Rqec vom unmittelbar vorangegangenen Schleifendurchlauf,
KIN = Äquivalenzwert der volumetrischen Effizienz = Kinn . Kinp,
Kinn = entsprechend der Motordrehgeschwindigkeit Ne gegebener Korrektur koeffizient,
Kinp = entsprechend dem Ansaugluftdruck Pm gegebener Korrektur koeffizient,

VE = Abgasvolumen des Motors,
NC = Anzahl der Zylinder des Motors,
VM = Volumen der Ansaugleitung vom Sammelabschnitt bis zur Ver brennungskammer.

In einem Schritt S15 wird ein Absolutwert ΔCl einer Differenz zwischen einer Drosselöff nung Cl und Cl_-1 bei der Durchführung des Verfahrens beim unmittelbar vorangegange nen Schleifendurchlauf aus dem Ausgangssignal des Hebelöffnungssensors 18 be rechnet. ΔCl entspricht einem Änderungsbetrag der Drosselöffnung Cl.

In einem Schritt S16 wird ΔCl mit einem vorbestimmten Wert DAPS# verglichen. Wenn ΔCl gleich oder größer ist als der vorbestimmte Wert DAPS#, so wird festgestellt, daß sich der Motor 5 in einem vorübergehenden Betriebszustand befindet, die Prozedur geht weiter zu einem Schritt S17 und eine Korrekturverstärkung GKQEC wird gleich ei ner Konstanten GKQECTR# gesetzt. Die Konstante GKQECTR# kann jeden Wert au ßer 1 annehmen.

Wenn andererseits ΔCl kleiner ist als der vorbestimmte Wert DAPS#, wird festgestellt, daß der Motor sich in einem stabilen Betriebszustand befindet, die Prozedur geht weiter zu einem Schritt S18 und die Korrekturverstärkung GKQEC wird auf 1 gesetzt.

In einem Schritt S19 wird die Soll-EGR-Menge Tqec an der Stelle des EGR-Ventils durch Anwenden einer Vorauskorrektur an die Soll-EGR-Menge Rqec in der Verbren nungskammer gemäß der folgenden Gleichung (6) berechnet, die auf dem Abstand des EGR-Ventils von der Verbrennungskammer beruht,

Tqec = GKQEC . Mqec - (GKQEC - 1) . Rqec_-1 (6)

dabei ist GKQEC = Vorauskorrektur-Verstärkung (konstant).

Wenn sich der Motor im stabilen Betriebszustand befindet, ist die Korrekturverstärkung GKQEC 1 und Tqec = Mqec. Daher wird im Betrieb weder die Verzögerungskorrektur des Schrittes S14 noch die Verzögerungskorrektur des Schrittes S19 durchgeführt. Nur im vorübergehenden Betriebszustand werden diese Korrekturen durchgeführt.

In einem Schritt S20 wird die Soll-EGR-Menge Tqec pro Zylinder in die Soll-EGR- Durchflußmenge Tqek pro Sekunde durch den folgenden Ausdruck (7) umgewandelt und das Verfahren beendet.

Als nächstes, bezüglich Fig. 11, wird die Berechnung der Öffnungsfläche Aevf des EGR- Ventils im Schritt S6 der Fig. 2 beschrieben.

In einem Schritt S61 wird die im Schritt S5 der Fig. 2 berechnete Querschnittsfläche Aefs der Strömungsbahn eingelesen.

In einem Schritt S62 wird die Querschnittsfläche Aevf der Strömungsbahn durch die Konstante AVPS geteilt und eine auf diesem Wert basierende Tabelle, die in Fig. 12 ge zeigt ist, wird nachgeschlagen, um den Korrekturkoeffizienten Kaev zu berechnen.

Hierbei stellt die Konstante AVPS einen äquivalenten Wert eines Rohrdurchmessers der EGR-Leitung 10 dar, der zuerst auf der Basis strömungsmechanischer Energieverluste, wie beispielsweise Reibungsverluste in der EGR-Leitung 10, Verluste aufgrund der Krümmung und Verluste aufgrund Erweiterung oder Kontraktion der Strömungsbahn be rechnet wurde. Die Konstante AVPS kann entsprechend den experimentellen Beob achtungen gesetzt werden.

In einem Schritt S63 wird die Öffnungsfläche Aevf des EGR-Ventils durch Multiplikation des Korrekturkoeffizienten Kaev mit der Querschnittsfläche Aevs der Strömungsbahn berechnet.

Durch Angeben der Beziehung zwischen der Öffnungsfläche Aevf des EGR-Ventils und der Querschnittsfläche Aevs der Strömungsbahn über den Korrekturkoeffizienten Kaev, der eine Funktion der Konstanten AVPS ist, die von der Ausgestaltung der EGR-Leitung abhängt, kann die Öffnungsfläche Aevf des EGR-Ventils, die für die Querschnittsfläche Aevs der EGR-Strömungsbahn benötigt wird, leicht und mit hoher Genauigkeit erhalten werden.

Wenn die Öffnungsfläche Aevf des EGR-Ventils festgestellt ist, schlägt die Steuereinheit 13 in einer in Fig. 13 gezeigten Tabelle für die Werte Aevf nach und bestimmt ein An triebssignal für das EGR-Ventil. Dieses Antriebssignal für das EGR-Ventil entspricht bei spielsweise dem Hubbetrag des EGR-Ventils und der Anzahl von Schritten eines Schrittmotors, der das EGR-Ventil öffnet und schließt.

Auf diese Weise regelt die Steuereinheit 13 die EGR-Menge und berechnet auch die Treibstoffeinspritzmenge entsprechend dem Flußdiagramm, das in Fig. 14 gezeigt ist. Dieses Verfahren wird synchron zur Motordrehung durchgeführt.

Insbesondere wird in einem Schritt S71 die Motordrehgeschwindigkeit Ne zuerst einge lesen. In einem Schritt S72 wird die Drosselöffnung Cl vom Ausgangssignal des Hebelöffnungssensors 18 eingelesen.

In einem Schritt S73 wird eine in Fig. 15 gezeigte Tabelle der Motordrehgeschwindigkeit Ne und der Drosselöffnung Cl nachgeschlagen und eine Grundmenge Mqdrv der Treib stoffeinspritzung erhalten.

In einem Schritt S74 wird eine auf der Kühlwassertemperatur Tw basierende Korrektur sowie weitere Korrekturen bei der Grundmenge Mqdrv der Treibstoffeinspritzung ange wandt und die Treibstoff-Einspritzmenge Qsol wird berechnet.

Fig. 16 und 17 zeigen eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform.

Diese Ausführungsform schlägt ein alternatives Berechnungsverfahren für die Öff nungsfläche Aevf des EGR-Ventils der oben genannten, ersten Ausführungsform der Fig. 11 vor und umfaßt anstelle des Schritts S62 einen Schritt S81. Die anderen Schritte sind dieselben, wie die des Flußdiagramms der Fig. 11.

Im Schritt S81 wird der Korrekturkoeffizient Kaev durch den folgenden Ausdruck (8) aus der Querschnittsfläche Aevs der Strömungsbahn und der Konstanten AVPS berechnet.

Diese Gleichung stellt eine theoretische Gleichung dar, die strömungsmechanisch ba sierend auf dem Modell, das in Fig. 17 gezeigt ist, abgeleitet ist. Auf diese Weise kann der Korrekturkoeffizient Kaev durch Berechnung und nicht aus einer Tabelle erhalten werden.

Die entsprechenden Aufbauten, Materialien, Vorgange und die Äquivalente aller "means plus function"-Elemente der Ansprüche sollen jedweden Aufbau, jedwedes Material oder jedwede Vorgänge zum Durchführen der Funktionen in Kombination mit anderen als im einzelnen beanspruchten Elemente beanspruchen.

Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen, für die ein ausschließliches Eigentum oder Recht beansprucht wird, sind wie folgt definiert:

Claims

1. Abgasumwälzvorrichtung zur Verwendung mit einem Motor (5), mit einer Ab gasumwälzleitung (10) zum Zurückführen eines Teils des von einer Verbren nungskammer des Motors (5) abgelassenen Abgases zu einer Ansaugleitung (3) des Motors (5), mit einem Abgasumwälzventil (9), das in der Abgasumwälz leitung (10) angeordnet ist, mit Vorrichtungen (16) zum Erfassen einer durch die Ansaugleitung (3) in den Motor angesaugten Frischluftmenge, mit Vorrichtun gen (13, S12, S41-S47) zum Erfassen eines Soll-Abgasumwälzverhältnisses in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Motors sowie mit Vorrichtungen (12, 13) zum Regeln des Abgasumwälzventils (9) in Abhängigkeit vom Soll- Abgasumwälzverhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung des weiteren folgende Merkmale aufweist:
eine Vorrichtung (23) zum Erfassen eines Ansaugdruckes des Motors (5),
eine Vorrichtung (24) zum Erfassen eines Abgasdruckes des Motors (5),
eine Vorrichtung (13, S4, S5, S13, S14, S19, S20) zum Berechnen einer benö tigten Querschnittsfläche der Strömungsbahn der Abgasumwälzleitung (10) mit Hilfe des Soll-Abgasumwälzverhältnisses, der Frischluftmenge, dem Ansaug druck und dem Abgasdruck,
eine Vorrichtung (13, S62, S81) zum Berechnen eines Koeffizienten, der eine Beziehung zwischen der benötigten Querschnittsfläche der Strömungsbahn und einer Öffnungsfläche des Abgasumwälzventils (9) angibt,
eine Vorrichtung (13, S6) zum Bestimmen einer Soll-Öffnungsfläche des Abga sumwälzventils (9) mit Hilfe der benötigten Querschnittsfläche der Strömungs bahn und dem Koeffizienten, und
eine Vorrichtung (12, 13) zum Regeln der Öffnungsfläche des Abgasumwälz ventils (9) auf die Soll-Öffnungsfläche.

2. Abgasumwälzvorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren eine Vorrichtung (18) zum Erfassen einer Drosselöffnung, eine Vorrichtung (13, S16) zum Be stimmen, ob oder ob nicht sich der Motor in einem vorübergehenden Betriebs zustand nach einer Änderung der Drosselöffnung befindet, eine Vorrichtung (13, S14) zum Berechnen einer Soll-Abgasumwälzmenge in der Verbrennungs kammer, eine Vorrichtung (13, S19) zum Berechnen einer Soll- Abgasumwälzmenge an einer Stelle des Abgasumwälzventils (9) durch Anwen den einer vorbestimmten Vorauskorrektur bei der Soll-Abgasumwälzmenge in der Verbrennungskammer, und eine Vorrichtung (13, S5) zum Berechnen der Querschnittsfläche der Strömungsbahn in Abhängigkeit von der Soll- Abgasumwälzmenge an der Stelle des Abgasumwälzventils, wenn sich der Motor (5) in einem vorübergehenden Betriebszustand befindet, aufweist.

3. Abgasumwälzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (13, S62, S81) zur Berechnung des Koeffizienten eine Vorrichtung (S62) zur Berechnung des Koeffizienten mit Hilfe einer Tabelle umfaßt, die eine Beziehung zwischen dem Koeffizienten und der benötigten Querschnittsfläche der Strömungsbahn angibt.

4. Umwälzabgasvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (13, S62, S81) zur Berechnung des Koeffizienten eine Vorrichtung (S81) zur Berechnung des Koeffizienten entsprechend der folgenden Beziehung aufweist:
dabei ist Kaev = Koeffizient,
Aevs = benötigte Querschnittsfläche der Strömungsbahn,
AVPS = in Abhängigkeit der Durchflußmengen-Charakteristik der Abgasum wälzleitung bestimmte Konstante.