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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasregelvorrichtung, welche
eine Abgasströmungsmengendifferenz
zwischen Zylindergruppen eines Verbrennungsmotors beseitigen kann,
und ein Abgasströmungsratenschätzverfahren,
welches hierfür
verwendet werden kann.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Als
ein Verbrennungsmotor mit einem Aufbau, bei welchem Zylindergruppen
mit unterschiedlichen Abgasleitungen verbunden sind, ist z.B. ein V-Motor
bekannt, bei welchem eine Zylindergruppe in jeweiligen Bänken aufgebaut
ist und jede der Zylindergruppen mit einer unterschiedlichen Abgasleitung verbunden
ist. Ferner ist als eine Abgasregelvorrichtung zur Anwendung in
dieser Art V-Motor eine Abgasregelvorrichtung bekannt, die einen
Zündzeitpunkt
jeder Bank derart steuert, dass jeweilige Katalysatoren eine zur
Wiederherstellung bzw. Regenerierung geeignete Temperatur erreichen,
indem eine Verteilung bzw. Streuung in einer Temperatur der Katalysatoren
zu der Zeit einer Regenerierung beider Katalysatoren in den Abgasleitungen
bezüglich
einer Schwefelvergiftung beseitigt wird (vgl. JP 11-117786 A). Ferner
liegen als Dokumente des Stands der Technik im Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung zusätzlich
JP H06-213044 A und JP H07-174048 A vor.
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Bei
dem vorstehend erwähnten
V-Motor wird eine Streuung in der in jede der Abgasleitungen eingeführten Abgasströmungsmenge
aufgrund einer Differenz in einer Volumenladeeffizienz zwischen
den Zylindergrup pen, eines Unterschieds in einer Strömungsmengenkennlinie
einer EGR-Vorrichtung
und dergleichen erzeugt, und einige Arten oder andere Nachteile
können
aufgrund dieser Umstände
erzeugt werden. Nachdem z.B. eine Geschwindigkeit einer Verschlechterung
eines Abgasreinigungskatalysators aufgrund der Schwefelvergiftung
oder dergleichen mit der Abgasströmungsmenge korreliert, unterscheidet
sich die Verschlechterungsgeschwindigkeit in der Abgasleitung, falls
sich die Abgasströmungsmengen
in den jeweiligen Abgasleitungen unterscheiden. In diesem Fall ist
eine optimale Regenerierungszeit der Abgasreinigungskatalysatoren
zwischen den Zylindergruppen versetzt, gibt es Probleme, dass ein
Regenerierungsprozess später
als zu der optimalen Regenerierungszeit ausgeführt wird, wodurch eine Wiederherstellung
einer Abgasreinigungsleistung verzögert ist, oder der Regenerierungsprozess
früher
als zu der optimalen Regenerierungszeit ausgeführt wird, wodurch unnötige Energie verbraucht
wird.
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JP
03-100314 A offenbart eine Abgasregelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Abgasregelvorrichtung
zu schaffen, die eine Streuung in einer Abgasströmungsmenge zwischen in jeweiligen
Zylindergruppen vorgesehenen Abgasleitungen unterdrücken kann.
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Um
die vorstehend erwähnte
Aufgabe zu lösen,
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Abgasregelvorrichtung zur Anwendung an einem Verbrennungsmotor,
bei welchem Saugseiten einer Mehrzahl von Zylindergruppen mit einer
gemeinsamen Ansaugleitung verbunden sind und Abgasseiten hiervon
mit unterschiedlichen Abgasleitungen verbunden sind, vorgesehen,
welche aufweist: eine Abgasströmungsmengeneinstellvor richtung
zum Bewirken einer Änderung
einer Strömungsmenge
eines durch jede der Abgasleitungen der Zylindergruppen abgegebenen
Abgases; eine Abgasströmungsmengendifferenzschätzvorrichtung
zum Schätzen
einer Differenz in einer Abgasströmungsmenge zwischen den Abgasleitungen
der Zylindergruppen; und eine Abgasströmungsmengenregelungsvorrichtung
zum Steuern der Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung,
um die geschätzte
Differenz in der Abgasströmungsmenge
zu verkleinern.
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Nachdem
gemäß der Abgasregelvorrichtung die
Strömungsmengendifferenz
des Abgases in jeder der Abgasleitungen geschätzt wird und die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
gesteuert wird, um die Differenz zu verkleinern, ist es möglich, die
Streuung in der Abgasströmungsmenge
zwischen den Abgasleitungen zu unterdrücken und ist es möglich, die Überwindung
der Nachteile, die in Übereinstimmung
mit der Streuung erzeugt werden können, anzustreben. In dem Fall,
in dem jede der Abgasströmungsleitungen
mit der Abgasreinigungsvorrichtung versehen ist, ist es z.B. möglich, die Streuung
in der Verschlechterungsgeschwindigkeit der Abgasreinigungsvorrichtung
zu unterdrücken
und ist es möglich,
den Regenerierungsprozess gleichzeitig und im richtigen Verhältnis auf
die Abgasreinigungsvorrichtung in jeder der Abgasleitungen anzuwenden.
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Bei
der Abgasregelvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Schätzung der
Differenz in der Abgasströmungsmenge
nicht auf die quantitative Angabe der Differenz in der Abgasströmungsmenge
beschränkt,
sondern kann die Unterscheidung einer Größenkorrelation in der Abgasströmungsmenge
für das
Konzept hiervon umfasst sein, so lange es möglich ist, eine zum Verkleinern
der Differenz in der Abgasströmungsmenge
erforderliche Information zu erlangen. Ferner schließt die Verkleinerung
der Differenz in der Abgasströmungsmenge
den Fall ein, dass eine Differenz in der Abgasströmungsmenge
vollständig
beseitigt wird, wie auch den Fall, dass die Differenz verkleinert
wird.
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Der
Verbrennungsmotor weist eine Ansaugluftmengenerfassungsvorrichtung
zum Erfassen einer Menge einer in die gemeinsame Ansaugleitung zu
saugenden Frischluft auf. Als die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
ist ein Abgasströmungsmengeneinstellventil
zur Änderung
einer Querschnittsfläche,
durch welche das Abgas geleitet wird, vorgesehen, und die Abgasströmungsmengendifferenzschätzvorrichtung
führt wiederum
einen Vorgang einer Erfassung der Frischluftmenge durch die Ansaugluftmengenerfassungsvorrichtung
in einem Zustand durch, in welchem ein einer der Zylindergruppen
entsprechendes Abgasströmungsmengeneinstellventil
mit einem vorbestimmten Grad geöffnet ist,
während
das andere, der anderen Zylindergruppe entsprechende Abgasströmungsmengeneinstellventil
geschlossen ist, wobei das mit dem vorbestimmten Grad zu öffnende
Abgasströmungsmengeneinstellventil
ausgetauscht wird, und schätzt
die Differenz in der Abgasströmungsmenge
durch Vergleichen eines Erfassungsergebnisses der Frischluftmenge
zu jeder Erfassungszeit.
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Nachdem
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Strömungsmenge
des zu der Zeit eines Festlegens des Abgasströmungsmengeneinstellventils
auf den vorbestimmten Öffnungsgrad
durch das Abgasströmungsmengeneinstellventil
hindurchtretenden Abgases zwischen den Abgasströmungsmengeneinstellventilen
wegen ihrer jeweiligen Strömungsmengenkennlinien
verteilt ist bzw. streut, wird aufgrund der Strömungsmengenkennlinie des Abgasströmungsmengeneinstellventils
die Streuung in der zu der Zeit einer Ausführung des vorstehend erwähnten Vorgangs
erfassten Zuluftmenge erzeugt. Demgemäß ist es möglich, die Differenz in der
Strömungsmengenkennlinie
in jedem der Abgasströmungsmengeneinstellventile
durch Vergleichen der Erfassungsergebnisse der Frischluftmenge zu
bestimmen. Nachdem ferner die Differenz in der Strömungsmengenkennlinie
jedes Abgasströmungsmengeneinstellventils
einer von Faktoren ist, welche die Strömungsmenge des Abgases in jeder
der Abgasleitungen än dern,
ist es möglich,
die durch die Differenz in den Strömungsmengenkennlinien der Abgasströmungsmengeneinstellventile
erzeugte Differenz in den Abgasströmungsmengen der Abgasleitungen durch
Angabe der Differenz in der Strömungsmengenkennlinie
zu schätzen.
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Der
Verbrennungsmotor kann mit wenigstens einem eines Turboladers, der
einen Wiedergewinnungsanteil einer Abgasenergie aus jeder der Abgasleitungen
der Zylindergruppen einstellen kann, eines EGR-Ventils, welches
eine Menge des in die gemeinsame Ansaugleitung aus jeder der Abgasleitungen
der Zylindergruppen zurückzuführenden
Abgases einstellt, und eines veränderlichen
Ventilmechanismus' zum Ändern einer
Betriebskennlinie von Einlassventilen oder Auslassventilen bezüglich der
Zylindergruppen als der Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
versehen sein.
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Die
Abgasregelvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auf einen Verbrennungsmotor, der eine in jeder der
Abgasleitungen der Zylindergruppen angeordnete Abgasreinigungsvorrichtung und
eine Regenerierungsregelvorrichtung zum Steuern eines Regenerierungsvorgangs
der Abgasreinigungsvorrichtung in jeder Abgasleitung in solcher Weise,
dass der Regenerierungsvorgang für
jede Abgasreinigungsvorrichtung zur gleichen Zeit ausgeführt wird,
angewendet werden. Der Regenerierungsvorgang kann irgend einen Vorgang
zur Regenerierung der Abgasreinigungsvorrichtung enthalten. Z.B. können eine
Regenerierung aus einer Schwefelvergiftung, einer Oxidation von
PM bzw. Partikeln, von in der Abgasreinigungsvorrichtung absorbietem
NOx und dergleichen stattfinden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Verbrennungsmotors zeigt,
auf welchen eine Abgasregelvorrichtung der vorliegenden Erfindung
Anwendung findet;
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2 ist
ein Flussdiagramm, welches eine durch eine ECU in 1 ausgeführte Strömungsmengendifferenzkompensierungssteuerungsroutine
zeigt;
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3 ist
ein Graph, welcher eine Korrelation zwischen einer Strömungsmengenkennlinie
eines EGR-Ventils und einer durch ein Luftmengenmessgerät erfassten
Ansaugluftmenge zeigt;
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4 ist
eine Ansicht, welche ein anderes Beispiel des Verbrennungsmotors
zeigt, auf welchen die Abgasregelvorrichtung der vorliegenden Erfindung
Anwendung findet;
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5A bis 5D sind
Diagramme zur Erläuterung
eines Verfahrens einer arithmetischen Operation einer Strömungsmenge
eines in einen bestimmten Filter strömenden Abgases;
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6 ist
ein Graph, welcher ein Beispiel eines Abtastpunktes eines Betriebszustands
zeigt, der als ein arithmetisches Subjekt einer Abgasströmungsmengendifferenz
in einer Routine in 7 festgelegt ist;
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7 ist
ein Flussdiagramm, welches eine durch die ECU in 4 durchgeführte Strömungsmengenkennlinienerfassungsroutine
zum Ermitteln der Abgasströmungsmengendifferenz zeigt;
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8 ist
ein Flussdiagramm, welches eine durch die ECU in 4 ausgeführte Strömungsmengendifferenzkompensierungssteuerungsroutine
zeigt; und
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9 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
eines anderen Beispiels eines arithmetischen Operationsverfahrens
einer Strömungsmenge
eines in einen Partikelfilter strömenden Abgases.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt
einen Verbrennungsmotor zur Anbringung an einem Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor
als ein 8-Zylinder-Diesel-V-Motor 1 aufgebaut,
bei welchem vier Zylinder 3 jeweils in einer linken und
einer rechten Bank 2L und 2R vorgesehen sind.
Eine der Zylindergruppen ist durch die Zylinder 3 in der
linken Bank 2L augebaut, und eine andere Zylindergruppe ist
durch die Zylinder 3 in der rechten Bank 2R aufgebaut.
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Eine
Ansaugleitung 4 zum Leiten von Ansaugluft in jeden der
Zylinder 3 ist auf einer stromabwärtigen Seite eines Luftfilters 5 in
Zweigleitungen 4L und 4R je Bank geteilt, und
in jeder der Zweigleitungen 4L und 4R ist ein
Verdichterabschnitt 6a eines Turboladers 6 angeordnet.
Jede der Zweigleitungen 4L und 4R verläuft durch
einen Zwischenkühler 7 stromabwärts des
Verdichterabschnitts 6a und ist mit einem gemeinsamen Ansaugverteiler
(einer gemeinsamen Ansaugleitung) 8, der einen Teil der
Ansaugleitung 4 bildet, verbunden. In einem gemeinsamen Abschnitt
der Ansaugleitung 4 ist auf einer stromaufwärtigen Seite
der Zweigleitungen 4L und 4R der Ansaugleitung 4 ein
Luftmengenmessgerät 9 vorgesehen.
Das Luftmengenmessgerät 9 dient
als eine Ansaugluftmengenerfassungsvorrichtung zum Erfassen einer
insgesamt in den Motor 1 gesaugten Frischluftmenge, mit
anderen Worten, einer Menge einer Umgebungsluft, die von außerhalb
des Motors 1 in die Ansaugleitung 4 aufgenommen
wird. Die Ansaugluftmengenerfassungsvorrichtung kann so aufgebaut
sein, dass sie die anderen physikalischen Eigenschaften wie etwa
einen Ansaugluftdruck und dergleichen in Korrelation mit der Ansaugluftmenge misst,
um eine Umwandlung in die Ansaugluftmenge durchzuführen.
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Andererseits
wird das aus dem Zylinder 3 in jeder der Bänke 2L und 2R abgegene
Abgas zu einem Turbinenabschnitt 6b des Turboladers durch
jeden von Abgasverteilern 11L und 11R von für die Bänke vorgesehenen
Abgasleitungen 10L und 10R geleitet und wird weiter
auf eine stromabwärtige
Seite des Turbinenabschnitts 6b geleitet. Der Turbolader 6 ist
ein Turbolader mit veränderlicher
Düse bzw.
Verstelldüse,
der mit einer Düsenvorrichtung
(nicht näher
dargestellt) versehen ist, die in der Lage ist, einen Öffnungsgrad
des Turbinenabschnitts 6b einzustellen. Der Düsenöffnungsgrad
des Turboladers 6 wird durch eine Motorsteuerungseinheit
(ECU) 12 zwischen einem vollständig geöffneten Zustand und einem vollständig geschlossenen
Zustand gesteuert. In dem vollständig
geschlossenen Zustand sind die Abgasleitungen 10L und 10R geschlossen.
Die ECU 12 ist ein wohlbekannter Rechner zur Steuerung
eines Betriebszustands des Motors 1. Die ECU 12 steuert
z.B. eine Kraftstoffeinspritzmenge aus einem in jedem der Zylinder 3 vorgesehenen
Kraftstoffeinspritzventil 20 in Übereinstimmung mit einer durch das
Luftmengenmessgerät 9 erfassten
Ansaugluftmenge.
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Die
Abgasverteiler 11L und 11R sind über für die Bänke vorgesehenen
EGR-Leitungen 13L und 13L mit dem Ansaugverteiler 8 verbunden.
Die EGR-Leitungen 13L und 13L sind mit den EGR-Kühlern 14R und 14R zum
Kühlen
des EGR-Gases und mit EGR-Ventilen 15L und 15R zum
Einstellen einer EGR-Strömungsmenge
versehen. Öffnungsgrade der
EGR-Ventile 15L und 15R werden
durch die ECU 12 so gesteuert, dass dem Ansaugverteiler 8 in Übereinstimmung
mit dem Betrieb des Motors 1 eine geeignete Menge des EGR-Gases
zugeführt
wird.
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Die
Abgasleitungen 10L und 10R auf der stromabwärtigen Seite
der Turbolader 6 sind zum Sammeln von Partikelstoffen (PM)
in dem Abgas mit Partikelfiltern (nachstehend auch kurz als Filter
bezeichnet) 16L und 16R versehen, die als eine
Abgasreinigungsvorrichtung dienen. Die Filter 16L und 16R fungieren
dadurch, dass sie NOx-Okklusions/Reduktionsmaterialien tragen, auch
als ein NOx-Okklusions/Reduktionskatalysator. Kraftstoffzugabeventile 17L und 17R,
die als Kraftstoffzufuhrvorrichtungen zum Zuführen des Kraftstoffs an die
Abgasleitungen 10L und 10R dienen, sind zwischen
den Turbinenabschnitten 6b und den Filter 16L und 16R vorgesehen. Eine
Kraftstoffzugabe durch jedes der Kraftstoffzugabeventile 17L und 17R wird
für einen
Regenerierungsprozess (einen Regenerierungsvorgang) gegen eine Schwefelvergiftung
der Filter 16L und 16R und einen Regenerierungsprozess
hiervon durch Oxidieren des PM unter der Steuerung der ECU 12 ausgeführt. Die
ECU 12 steuert den Regenerierungsvorgang wie etwa die Zugabe
des Kraftstoffs durch die Kraftstoffzugabeventile 17L und 17R derart,
dass der Regenerierungsvorgang für
beide Filter 16L und 16R zur gleichen Zeit ausgeführt wird,
wodurch sie als die Regenerierungssteuerungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung dient. Ferner sind auf einer stromabwärtigen Seite der Filter 16L und 16R Luft- /Kraftstoff-Verhältnissensoren 18L und 18R vorgesehen. Die
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoren 18L und 18R dienen
als eine Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung
zum Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für die Abgasleitungen 10L und 10R auf
einer stromabwärtigen
Seite einer Kraftstoffzufuhrposition durch die Kraftstoffzugabeventile 17L und 17R. Auf
einer stromabwärtigen
Seite jedes der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoren 18L und 18R ist
ein Schalldämpfer
oder dergleichen vorgesehen, auf dessen Darstellung jedoch verzichtet
wurde. Die Luft/Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung
kann verschiedene Sensoren einsetzen, die zur Erfassung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
ausgenutzt werden, wie etwa einen Sauerstoffkonzentrationssensor
oder dergleichen.
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Nachdem
bei dem vorstehend erwähnten Verbrennungsmotor 1 der
Ansaugverteiler 8 für
jede der Bänke 2L und 2R gemeinsam
vorliegt, ist zu erwarten, dass in die Zylinder 3 jeder
der Bänke 2L und 2R eine
gleiche Menge Ansaugluft (einschließlich Frischluft und EGR-Gas)
eingeführt
wird. Ferner ist dann, wenn die Öffnungsgrade
der EGR-Ventile 15L und 15R und die Düsenöffnungsgrade
der Turbolader 6 unter den Bänken jeweils gleich sind, zu
erwarten, dass jeweils eine gleiche Menge Abgas in die Filter 16L und 16R strömt. Es wird
jedoch aufgrund einer Differenz in einer Volumenladewirkungsgrad
zwischen den Zylindern 3, eines Unterschiedes in einer Strömungsmengenkennlinie
zwischen den EGR-Ventilen 15L und 15R oder einer
Differenz in einem Abgasenergiewiedergewinnungswirkungsgrad zwischen
den Turboladern 6 tatsächlich
eine Differenz in der Menge des in die Filter 16L und 16R in den
Abgasleitungen 10L und 10R strömenden Abgases erzeugt.
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In
dem Fall, dass die vorstehend erwähnte Differenz in der Abgasströmungsmenge
erzeugt wird, unterscheiden sich eine durch eine Aufspeicherung des
PM und die Schwefelvergiftung verursachte Verschlechterungsgeschwindigkeit
in den Filtern 16L und 16R und wird eine Verschiebung
in einer Regenerierungszeit jedes der Filter 16L und 16R erzeugt. Falls
die Regenerierung jedes der Filter 16L und 16R individuell
gesteuert wird, kommt eine solche Verschiebung kaum in Frage; falls
jedoch die Abgasströmungsmengendifferenz
so belassen wird, wie sie ist, gibt es Möglichkeiten, dass die Abgasströmungsmengendifferenz
zu einer Zeit eines Übergangsbetriebs übermäßig wird
und vorübergehend
mehr Abgas als eine zulässige
Grenze durch einen der Filter 16L und 16R strömt, wodurch
das Abgasreinigungsverhalten verschlechtert wird, und dass die Verschiebung
in der Verschlechterung der Filter 16L und 16R durch
einen lang andauernden kontinuierlichen Betrieb übermäßig ausgedehnt wird, wodurch
das Abgasreinigungsverhalten verschlechtert wird. Demgemäß wird gemäß dieser
Ausführungsform
angestrebt, die Abgasströmungsmengendifferenz
zwischen den Abgasleitungen 10L und 10R durch
Ausführen
einer Strömungsmengendifferenzkompensierungssteuerungsroutine
in 2 durch die ECU 12 zu beseitigen. Nachstehend
wird eine Beschreibung einer Prozedur hiervon gegeben werden. In
diesem Fall kann eine Routine in 2 zu einer
geeigneten Zeit während
des Betriebs des Motors 1 ausgeführt werden. Nachdem die Routine
durch den Betrieb der EGR-Ventile 15L und 15R begleitet
wird, ist es wünschenswert,
einen Betriebszustand auszuwählen und
auszuführen,
dessen auf eine Abgasemission ausgeübten Einfluss herabgesetzt
ist.
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Bei
der in 2 gezeigten Strömungsmengendifferenzkompensierungssteuerungsroutine
betreibt die ECU 12 in Schritt S11 zuerst jedes der EGR-Ventile 15L und 15R in
einem vollständig
geschlossenen Zustand, d.h., einem Zustand eines Abschneidens des
EGR-Gases, und bestimmt, ob die durch das Luftmengenmessgerät 9 erfasste Ansaugluftmenge
in diesem Zustand gleich oder größer als
ein vorbestimmter, als ein für
die Ausführungsprozesse
in Schritt S12 und die nachfolgenden Schritte erforderlicher Grenzwert
festgelegter Wert ist oder nicht. Falls die Ansaugluftmenge kleiner
als der vorbestimmte Wert ist, bricht die ECU 12 den Prozess
in Schritt S12 und den nachfolgenden Schritten ab und beendet diese
Zeitroutine. Falls dagegen die Ansaugluftmenge größer als
der vorbestimmte Wert oder größer ist,
geht die ECU 12 zu Schritt S12 und legt einen Öffnungsgrad
des EGR-Ventils auf der Seite der linken Bank 2L (nachstehend
manchmal als ein linkes EGR-Ventil bezeichnet) 15L auf
vollständig geöffnet fest
und legt einen Öffnungsgrad
des EGR-Ventils auf der Seite der rechten Bank 2R (nachstehend
manchmal als ein rechtes EGR-Ventil bezeichnet) 15R auf
vollständig
geschlossen fest. In dem anschließenden Schritt S13 wird die
Ansaugluftmenge durch das Luftmengenmessgerät 9 erfasst. In dem
nächsten
Schritt S14 legt die ECU 12 den Öffnungsgrad des linken EGR-Ventils 15L auf
vollständig
geschlossen fest bzw. legt den Öffnungsgrad
des rechten EGR-Ventils 15R auf vollständig geöffnet fest, und in dem nachfolgenden
Schritt S15 wird erneut die Ansaugluftmenge durch das Luftmengenmessgerät 9 erfasst.
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In
dem nächsten
Schritt S16 bestimmt die ECU 12 die Differenz zwischen
den in Schritten S13 und S15 jeweils erfassten Ansaugluftmengen
und bestimmt, ob die Differenz innerhalb eines vorbestimmten Werts
liegt oder nicht. Der vorbestimmte Wert in diesem Fall ist ein Grenzwert
zum Bestimmen, ob in dem EGR-System irgend eine Anomalie erzeugt
wird oder nicht. Falls die Differenz zwischen den Ansaugluftmengen
innerhalb des vorbestimmten Werts liegt, geht die ECU 12 zu
Schritt S17 und bestimmt, ob die zu der Zeit der vollständigen Öffnung des
linken EGR-Ventils 15L erfasste
Ansaugluftmenge größer als
die zu der Zeit der vollständigen Öffnung des
rechten EGR-Ventils 15R erfasste Ansaugluftmenge ist oder
nicht. In dem Fall, dass die ECU 12 bestimmt, dass es mehr
ist, geht die ECU 12 zu Schritt S18 und gleicht den Öffnungsgrad
des linken EGR-Ventils 15L in Übereinstimmung mit der Differenz
zwischen den Ansaugluftmengen zur Öffnenungsseite hin aus.
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In
dem Fall jedoch, dass die Bedingung in Schritt S17 verneint wird,
geht die ECU 12 zu Schritt S19 und bestimmt, ob die zu
der Zeit der vollständigen Öffnung des
rechten EGR-Ventils 15R bestimmte Ansaugluftmenge größer als
die zu der Zeit der vollständigen Öffnung des
linken EGR-Ventils 15L bestimmte Ansaugluftmenge ist oder
nicht. In dem Fall, dass die ECU 12 bestimmt, dass es mehr
ist, geht die ECU 12 zu Schritt S20 und gleicht den Öffnungsgrad
des rechten EGR-Ventils 15R in Übereinstimmung mit der Differenz
zwischen den Ansaugluftmengen zur Öffnungsseite hin aus. Nach
der Kompensierung des Öffnungsgrades
des EGR-Ventils 15L oder 15R in Schritt S18 oder
S19 wird die Routine dieses Mal beendet. In dem Fall jedoch, dass
die ECU 12 in Schritt S16 bestimmt, dass die Differenz zwischen
den Ansaugluftmengen ausgedehnt gleich oder größer als der vorbestimmte Wert
ist, nimmt die ECU 12 an, dass in dem EGR-System irgend
eine Anomalie erzeugt wird, führt
in Schritt S21 einen vorbestimmten Prozess in Übereinstimmung mit mit der Anomalie
in dem EGR-System aus und beendet danach die Routine für dieses
Mal. Als der Prozess in Schritt S21 kann ein Aufleuchten einer Warnlampe, eine
Ausführung
eines Schutzvorgangs des Motors 1 und dergleichen aufgezählt werden.
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Gemäß der vorstehend
erwähnten
Ausführungsform
wird die rechte EGR-Leitung 13R in Schritt S12 in 2 geschlossen
und wird das EGR-Gas nur
von der linken EGR-Leitung 13L aus in den Ansaugverteiler 8 zurückgeführt, sodass
die von der stromaufwärtigen
Seite der Ansaugleitung 4 aus aufgenommene Frischluft und
das von der linken EGR-Leitung 13L aus zurückgeführte EGR-Gas
in den Ansaugverteiler 8 eingeführt wird. Demgemäß ist die
durch das Luftmengenmessgerät 9 in
Schritt S13 erfasste Ansaugluftmenge mit wachsender Strömungsmenge
des in dem vollständig
geöffneten
Zustand des EGR-Ventils 15L von der EGR-Leitung 13L aus
eingeführten
EGR-Gases verringert. Nachdem dagegen in dem Zustand in Schritt
S14 in 2 die von der stromaufwärtigen Seite der Ansaugleitung 4 aus
aufgenommen Frischluft und das von der rechten EGR-Leitung 13R aus
zurückgeführte EGR-Gas
in den Ansaugverteiler 8 eingeführt werden, ist die durch das
Luftmengenmessgerät 9 in
Schritt S15 erfasste Ansaugluftmenge mit wachsender Strömungsmenge
des in dem vollständig
geöffneten
Zustand des EGR-Ventils 15R von der EGR-Leitung 13R aus eingeführten EGR-Gases
verringert.
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Es
besteht eine Korrelation zwischen der durch das Luftmengenmessgerät 9 in
jedem der Schritte S13 und S15 erfassten Ansaugluftmenge und der
Strömungsmengenkennlinie
jedes der EGR-Ventile 15L und 15L, und die durch
das Luftmengenmessgerät 9 erfasste
Ansaugluftmenge (die Frischluftmenge) ist mit einer Abweichung der
Strömungsmengen kennlinie
der EGR-Ventile 15L und 15R gemäß der Darstellung
in 3 in Richtung einer großen Strömungsmenge, d.h., in Übereinstimmung
mit der Erhöhung
der Strömungsmenge
des durch die EGR-Ventile 15L und 15R hindurchtretenden
EGR-Gases unter einem vorbestimmten Öffnungsgrad (z.B., dem vollständig geöffneten
Zustand), verringert.
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Demgemäß neigt
das linke EGR-Ventil 15L in dem Fall, dass die Bedingung
von Schritt S17 in 2 bejaht wird, im Vergleich
mit dem rechten EGR-Ventil 15R dazu, die Strömungsmenge
zu drosseln bzw. zu begrenzen, und in dem Fall, dass die Bedingung
von Schritt S19 bejaht wird, neigt das rechte EGR-Ventil 15R im
Vergleich mit dem linken EGR-Ventil 15L dazu,
die Strömungsmenge
zu begrenzen. In Bezug auf die vorstehend erwähnte Tendenz wird, nachdem
in Schritt S18 der Öffnungsgrad des
linken EGR-Ventils 15L zur Öffnungsseite hin kompensiert
wird und in Schritt S20 der Öffnungsgrad
des rechten EGR-Ventils 15R zur Öffnungsseite hin kompensiert
wird, der Öffnungsgrad
des EGR-Ventils 15L oder 15R auf der Seite mit
der verringerten Strömungsmenge
erhöht,
und wird in jedem Fall die Strömungsmengendifferenz
des aus der linken und der rechten EGR-Leitung 13L und 13R in den
Ansaugverteiler 8 zurückgeführten EGR-Gases verkleinert.
Nachdem ferner die Differenz zwischen den Ansaugluftmengen in Übereinstimmung
mit dem Unterschied in der Strömungsmengenkennlinie
zwischen den EGR-Ventilen 15L und 15R vergrößert oder
verkleinert wird, ist es möglich,
die Differenz in der aus der linken und der der rechten EGR-Leitung 13L und 13R in
den Ansaugverteiler 8 zurückgeführten EGR-Gases durch Ändern des
Kompensierungsbetrags des Öffnungsgrads
in Schritt S18 oder S20 in Übereinstimmung
mit der Differenz in der Ansaugluftmenge zu beseitigen.
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Falls
des Weiteren die Differenz in der EGR-Gasmenge, die durch den Unterschied
in der Strömungsmengenkennlinie
zwischen den EGR-Ventile 15L und 15R hervorgerufen
wird, verkleinert wird, wird die Strö mungsmengendifferenz des in
jeden des linken und des rechten Filters 16L und 16R strömenden Abgases
verkleinert. Demzufolge ist es möglich,
die Streuung in der Verschlechterungsgeschwindigkeit aufgrund der
Ansammlung des PM, der Schwefelvergiftung oder dergleichen in dem linken
und rechten Filter 16L und 16R zu unterdrücken. Nachdem
ferner die Differenz in der EGR-Gasmenge der EGR-Leitungen 13L und 13R verkleinert ist,
ist es möglich,
die Streuung in einer Fortschrittsgeschwindigkeit einer Verstopfung
in den EGR-Kühlern 14L und 14R zu
unterdrücken.
Wie aus Vorstehendem ersichtlich ist, schätzt die ECU 12 in
Schritt S16, S17 und S19 in 2 indirekt
durch Ersetzen der Differenz in der Abgasströmungsmenge zwischen den Abgasleitungen 10L und 10R durch
die Differenz in der Ansaugluftmenge und steuert die ECU 12 die
EGR-Ventile 15L und 15R in Schritt S18 oder S20
so, dass die Differenz in der geschätzten Abgasströmungsmenge
verkleinert wird. Demgemäß arbeitet
die ECU 12 durch Ausführen
dieser Prozesse als die Abgasströmungsmengendifferenzschätzvorrichtung
und die Abgasströmungsmengensteuerungsvorrichtung.
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Nachdem
die ECU 12 in der vorliegenden Ausführungsform in Schritt S21 den
Prozess in Reaktion auf die Anomalie in dem Fall ausführt, dass
die Differenz in der Ansaugluftmenge trotz wiederholter Ausführung der
Routine in 2 übermäßig vergrößert ist, ist es möglich zu
verhindern, dass der aufgrund der Anomalie des EGR-Systems aufeinander ausgeübte Einfluss
vergrößert wird.
Nachdem ferner der Unterschied in der Strömungsmengenkennlinie der EGR-Ventile 15L und 15R und
die Anomalie in dem EGR-System auf der Grundlage des erfassten Werts
des für
die Kraftstoffeinspritzmengensteuerung oder dergleichen verwendeten
Luftmengenmessgeräts 9 erfasst
werden, ist es nicht erforderlich, dass diese ausschließlichen
Sensoren zum Erfassen dieser Ereignisse vorgesehen sind, und ist
es möglich,
die Kosten zu reduzieren.
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(Zweite Ausführungsform)
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Als
Nächstes
wird eine Beschreibung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf 4 bis 9 gegeben
werden. 4 zeigt einen Verbrennungmotor,
auf welchen eine Abgasregelvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
angewendet wird, wobei gleichen Abschnitten wie denjenigen in 1 die
gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind. Der Motor 1 gemäß dieser
Ausführungsform
unterscheidet sich von dem Motor 1 in 1 in
einem Punkt, dass die linken und rechten EGR-Leitungen 13L und 13R über eine
Verbindungsleitung 13C miteinander verbunden sind. Die
anderen Abschnitte sind die gleichen.
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Die
ECU 12 führt
eine Steuerung zum Verkleinern der Abgasströmungsmengendifferenz in den Filtern 16L und 16R der
Abgasleitungen 10L und 10R in gleicher Weise wie
die der ersten Ausführungsform aus,
wenngleich eine Prozedur hiervon sich von der ersten Ausführungsform
unterscheidet. Nachstehend wird eine Beschreibung einer Berechnung
der Abgasströmungsmengendifferenz
und einer Betriebsweise zum Verkleinern der Abgasströmungsmengendifferenz
in der vorliegenden Ausführungsform
gegeben werden.
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Zunächst wird
mit Bezug auf 5A bis 5D eine
Beschreibung eines Prinzips gegeben werden, durch welches die ECU 12 die
Abgasströmungsmengendifferenz
erfasst. Zuerst wird gemäß der Darstellung
in 5A angenommen, dass eine aus der Ansaugleitung 4 aufgenommene
Ansaugluftmenge G ist und in einem Betriebszustand zu der Zeit eines
Erfassens der Abgasströmungsmengendifferenz
ein Gesamtwert einer Kraftstoffmenge (eine Zylindereinspritzmenge),
die aus dem Kraftstoffeinspritzventil 20 in jeden Zylinder 3 eingespritzt
wird, X ist. Des Weiteren wird, wie in 5B und 5C jeweils
als "Normalzeit" gezeigt, angenommen,
dass jeweils an die Abgasleitungen 10L und 10R der
linken und der rechten Bank 2L und 2R abgegebene Luftströmungsmengen
Gl bzw. Gr sind und Zylindereinspritzmengen des Kraftstoffs bezüglich der
linken und der rechten Bank 2L und 2R Xl bzw.
Xr sind. In diesem Fall sind Einheiten der Ansaugluftmengen G, Gl
und Gr und der Zylindereinspritzmengen X, Xl und Xr jeweils Gramm/Sekunde
(g/s).
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Bei
den vorstehend erwähnten
Werten kann die Ansaugluftmenge G durch das Luftmengenmessgerät 9 erfasst
werden und können
die Zylindereinspritzmengen X, Xl und Xr jeweils als Befehlswerte aus
der ECU 12 angegeben werden. Die Luftmengen Gl und Gr werden
jedoch aufgrund des Unterschieds in dem Volumenladewirkungsgrad
bezüglich
jedem der Zylinder 3, dem Unterschied in der Strömungsmengenkennlinie
der EGR-Ventile 15L und 15R,
der Differenz in der Abgasenergierückgewinnungsrate des Turboladers 6 oder
dergleichen verschiedentlich geändert
und können
nicht direkt angegeben werden.
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Demgemäß wird in
dieser Ausführungsform, wie
in 5B und 5C als "Zugabezeit" gezeigt, an den
Abgasleitungen 10L und 10R von den Kraftstoffzugabeventilen 17L und 17R aus
eine bestimmte Kraftstoffmenge Yl und Yr zugegeben und wird die Abgasströmungsmengendifferenz
zwischen den Abgasleitungen 10L und 10R durch
Ausnutzen der Änderung
in dem durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoren 18L und 18R zu
dieser Zeit erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis erhalten.
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Z.B.
sind gemäß der Darstellung
in 5C und 5D in
dem Fall eines Zugebens bzw. Hinzufügens der vorbestimmten Menge
Yr an Kraftstoff aus dem Kraftstoffzugabeventil 17R in
der rechten Bank 2R unter der Annahme, dass ein durch den
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 18R zu
dieser Zeit erfasstes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einer Normalzeit vor
dem Zugeben des Kraftstoffs auf Ar festgelegt ist, eine Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderung
aufgrund der Kraftstoffzugabe auf Br festgelegt ist, eine für die Änderung
erforderliche Zeit auf Tr festgelegt ist, eine an die rechte Bank 2R verteilte
Luftmenge auf Gr festgelegt ist, eine Zylindereinspritzmenge bezüglich der rechten
Bank 2R auf Xr festgelegt ist und eine Abgasströmungsmenge
der Abgasleitung 10R auf Gexr festgelegt ist, die nachstehenden
Gleichungen erfüllt. In
diesem Fall sind Indizes l und r zur Unterscheidung von links und
rechts voneinander in 5D weggelassen. Gr
= Xr·Ar Gr = (Xr + Yr/Tr)·Br Gexr
= Gr·(1
+ 1/Ar)
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Die
Abgasströmungsmenge
Gexr kann wie folgt auf der Grundlage dieser Gleichungen ausgedrückt werden. Gexr = Yr·(1 + Ar)/((Ar/Br) – 1)·Tr) (1)
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Nachdem
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
Br zu der Zeit eines Zugebens des Kraftstoffs in Übereinstimmung
mit der Zeit gemäß der Darstellung
in 5D geändert
wird, kann ein Nenner in der Gleichung (1) durch Integrieren der
Zeit T (von einer Zeit 0 bis Tr) angegeben werden, und die Gleichung
(1) kann als die nachstehende Gleichung umgeschrieben werden. Gexr = Yr·(1 + Ar)/∫((Ar/Br) – 1)dT (2)
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Nachdem
in der Gleichung (2) die Zugabemenge Yr auf der Grundlage des Befehlswerts
der ECU 12 unterschieden werden kann und die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse
Ar und Br jeweils durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 18R erfasst
werden können,
ist es möglich,
die Abgasströmungsmenge
Gexr der rechten Bank 2R auf der Grundlage der Werte zu
berechnen. Die Abgasströmungsmenge Gexl
der linken Bank 2L kann durch Austauschen des Index r in
der vorstehenden Gleichung durch l in gleicher Weise bestimmt werden.
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Als
nächstes
ist es möglich,
ein Abgasströmungsmengenverhältnis α in Übereinstimmung
mit der nachstehenden Gleichung auf der Grundlage der durch die
vorstehende Gleichung (2) bestimmten Abgasströmungsmengen Gexl und Gexr zu
bestimmen. α = Gexr/Gexl (3)
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Nachdem
in diesem Fall die Beziehung G + X = Gexl + Gexr erfüllt ist,
können
die Abgasströmungsmengen
Gexr und Gexl jeweils durch Ausnutzen der Ansaugluftmenge G, der
Zylindereinspritzmenge X und der Abgasströmungsmengendifferenz α wie folgt
umgeschrieben werden. Gexl
= (G + X)/(1 + α) (4) Gexr = (G + X)/(1 + (1/α)) (5)
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Wie
in 6 gezeigt, ist es möglich, das Abgasströmungsmengenverhältnis α in nahezu
allen Bereichen des Motors 1 durch Festlegen einiger repräsentativer
Punkte des in dem Motor 1 verwendeten Betriebsbereichs
zu bestimmen, wobei vorzugsweise einige Punkte den Betriebsbereich
als Abtastpunkte umgeben, wobei das Abgasströmungsmengenverhältnis α in jedem
der Abtastpunkte in Übereinstimmung
mit den vorstehenden Gleichungen (2) und (3) ermittelt wird und
wobei das Abgasströmungsmengenverhältnis α in jedem
der Betriebsbereiche in Übereinstimmung
mit der Kompensierung auf der Grundlage der Motordrehzahl und der
Lastbedingung berechnet wird. Ferner ist es möglich, die Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr jeder der Bänke 2R und 2L durch
Einsetzen des bestimmten Abgasströmungsmengenverhältnisses α, der Ansaugluftmenge
G und der Zylindereinspritzmenge X in die vorstehenden Gleichungen
(4) und (5) zu bestimmen.
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7 zeigt
eine durch die ECU 12 ausgeführte Strömungsmengenkennlinienerfassungsroutine
zur Bestimmung des Abgasströmungsmengenverhältnisses α in vorstehend
erwähnter
Weise. Diese Routine kann zu einer Zeit, in der bei Fahrt des Fahrzeugs,
auf welchem der Motor 1 angebracht ist, keine Schwierigkeit
erzeugt wird, z.B. zu einer Auslieferungs- bzw. Transportzeit oder einer Wartungszeit des
Fahrzeugs, auf welchem der Motor 1 angebracht ist, ausgeführt werden.
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In
der Strömungsmengenkennlinienerfassungsroutine
in 7 wählt
die ECU 12 zuerst in Schritt S31 die Seite der linken Bank 2L als
ein zu behandelndes Objekt aus und erfasst in dem anschließenden Schritt
S32 mittels des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 18L ein
Luft-/Kraftstoffverhältnis (ein Luft-/Kraftstoffverhältnis vor
Zugabe des Kraftstoffs) Al der Abgasleitung 10L entsprechend
der zu behandelnden Bank (in dem Fall, dass die linke Bank das zu
behandelnde Objekt ist, und so weiter). In dem anschließenden Schritt
S33 führt
die ECU 12 eine Zugabe der Kraftstoffmenge Yl durch das
Kraftstoffzugabeventil 17L aus und erfasst danach in Schritt
S34 das Luft-/Kraftstoffverhältnis
B1 nach Zugabe des Kraftstoffs. In dem anschließenden Schritt S35 bestimmt
die ECU 12, ob das Luft-/Kraftstoffverhältnis Bl nach Zugabe des Kraftstoffs
zu dem Luft-/Kraftstoffverhältnis
Al, welches vor Zugabe des Kraftstoffs erfasst wurde, zurückgeführt wird
oder nicht. Falls es nicht zurückgeführt wird,
kehrt die ECU 12 zu Schritt S34 zurück und wiederholt die Erfassung
des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
B1.
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In
dem Fall, dass die ECU 12 in Schritt S35 bestimmt, dass
das Luft-/Kraftstoffverhältnis Bl
zu dem Luft-/Kraftstoffverhältnis
A1 zurückgeführt wird, geht
die ECU 12 zu Schritt S36 und berechnet die Abgasströmungsmenge
Gexl in Übereinstimmung mit
der vorstehenden Gleichung (2). In dem anschließenden Schritt S37 bestimmt
die ECU 12, ob der Berechnungsprozess der Abgasströmungsmenge
Gexr der rechten Bank 2R ausgeführt worden ist oder nicht,
und falls der Prozess nicht ausgeführt worden ist, wählt die
ECU 12 in Schritt S38 die Seite der rechten Bank 2R als
das zu behandelnde Objekt und kehrt zu Schritt S32 zurück. Danach
werden die Erfassung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses Ar, die Zugabe des
Kraftstoffs Yr und die Erfassung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
Br in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben ausgeführt und
wird die Abgasströmungsmenge
Gexr der rechten Bank 2R berechnet. Bei Beendigung der
Berechnung der Abgasströmungsmenge
Gexr bezüglich
der rechten Bank 2R schreitet die ECU 12 von Schritt
S37 zu Schritt S39 fort und bestimmt das Abgasströmungsmengenverhältnis α in Übereinstimmung
mit mit der vorstehenden Gleichung (3) durch Ausnutzen der in Schritt S36
berechneten Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr. Danach wird die Routine in 7 beendet.
Die Abfolge der Schritte bis hierher entspricht einem Messprozess
bezüglich
des Strömungsmengenverhältnisses.
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Die
vorstehende Routine wird bezüglich
jedes der in 6 gezeigten Abtastpunkte ausgeführt. Ferner
werden die Abgasströmungsmengenverhältnisse α an jedem
der Abtastpunkte auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Last
ausgeglichen bzw. kompensiert, wodurch das Abgasströmungsmengenverhältnis α bezüglich nahezu
aller Betriebsbereiche des Motors 1 bestimmt werden kann.
Das auf vorstehend erwähnte
Weise bestimmte Abgasströmungsmengenverhältnis α wird in
einer geeigneten Speichereinrichtung, beispielsweise einem SRAM
der ECU 12, in Übereinstimmung
mit mit einer Kartenform entsprechend der Motordrehzahl und der
Last gespeichert. Die in vorstehend erwähnter Weise gespeicherte Karte
entspricht der Strömungsmengenverhältnisinformation,
welche die Korrelation zwischen dem Betriebszustand und dem Strömungsmengen verhältnis beschreibt,
und die ECU 12 arbeitet durch Ausführung der Abfolge der Schritte
bis zu diesem Schritt als die Strömungsmengenverhältnisinformationsermittlungsvorrichtung.
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Ferner
wird die in der ECU 12 gespeicherte Karte von der ECU 12 zur
Regelung der Abgasströmungsmengendifferenz
verwendet. 8 zeigt eine Strömungsmengendifferenzkompensierungssteuerungsroutine
zur Ausführung
durch die ECU 12 als ein Beispiel einer solchen vorstehend
erwähnten
Regelung. Die ECU 12 arbeitet durch Ausführen dieser Routine
als eine Abgasströmungsmengenberechnungsvorrichtung.
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In
der Strömungsmengendifferenzkompensierungssteuerungsroutine
in 8 bestimmt die ECU 12 in Schritt S51
zuerst einen Betriebszustand zur Angabe des Abgasströmungsmengenverhältnisses α, d.h., der
Motordrehzahl und der Last entsprechend dem Abgasströmungsmengenverhältnis α in der Karte
in diesem Fall. In dem nächsten
Schritt S52 ermittelt die ECU 12 das Abgasströmungsmengenverhältnis α in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand auf der Grundlage der vorstehend erwähnten Karte.
Anschließend
ermittelt die ECU 12 in Schritt S53 durch das Luftmengenmessgerät 9 eine
Ansaugluftmenge G und ermittelt in dem nachfolgenden Schritt S54
aus dem Befehlswert des Kraftstoffeinspritzventil 20 eine
Zylindereinspritzmenge (Kraftstoffeinspritzmenge an einem Zylinder)
X.
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In
dem nächsten
Schritt S55 berechnet die ECU 12 die Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr der Bänke 2L und 2R durch
Einsetzen der Ansaugluftmenge G, der Zylindereinspritzmenge X und
des Abgasströmungsmengenverhältnisses α, die in
der Routine dieses Mal für
die vorstehenden Gleichungen (4) und (5) gewonnen werden. Danach
geht die ECU 12 zu Schritt S56 und berechnet den Betriebskompensationsbetrag
der Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
entsprechend der Differenz der Abgasströmungsmengen Gexl und Gexr.
Die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
ist in diesem Fall eine Vorrichtung, welche die Abgasströmungsmenge
in wenigstens einer der Bänke 2L und 2R einstellen
kann; beispielsweise kann als die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
ein Turbolader 6 mit Verstelldüse verwendet werden.
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D.h.,
durch Einstellen des Düsenöffnungsgrads
des Turboladers 6 wird ein Abgasgegendruck bzw. Auspuffdruck
geändert,
und eine Menge eines aus den EGR-Leitungen 13L und 13R zurückgeführten EGR-Gases
und eine Menge des als ein internes EGR-Gas innerhalb des Zylinders 3 belassenen
Abgases werden in Übereinstimmung
mit der Änderung so
geändert,
dass die Abgasströmungsmenge
geändert
wird. In diesem Fall reicht es aus, den zum Beseitigen der Abgasströmungsmengendifferenz
in Schritt S56 benötigten
Einstellbetrag des Düsenöffnungsgrads
des Turboladers 6 in wenigstens einer der Bänke 2L und 2R zu
bestimmen. Eine Beziehung zwischen der Abgasströmungsmengendifferenz und dem
Kompensationsbetrag des Düsenöffnungsgrads kann
experimentell bestimmt werden und ist in der ECU 12 in
Form einer Karte oder einer Funktion gespeichert, und es reicht
aus, den Kompensationsbetrag der Turbodüse entsprechend der Abgasströmungsmengendifferenz
unter Bezugnahme auf die Karte oder dergleichen in Schritt S56 zu
bestimmen. Nach Berechnung des Kompensationsbetrags in Shritt S56
geht die ECU 12 zu Schritt S57 und gleicht den Betriebsbetrag
bzw. Betätigungsbetrag
der Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
in Übereinstimmung
mit dem berechneten Komensationsbetrag aus, um die Abgasströmungsmengendifferenz der
linken und der rechten Bank 2L und 2R zu beseitigen.
Danach wird diese Routine beendet.
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Nachdem
gemäß der vorstehend
erwähnten Ausführungsform
sowohl das Luftmengenmessgerät 9,
die Kraftstoffzugabeventile 17L und 17R als auch die
Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoren 18L und 18R, die
zur Be stimmung des Abgasströmungsmengenverhältnisses α und der
Abgasströmungsmengen Gexl
und Gexr verwendet werden, zur Kraftstoffeinspritzmengenregelung
des Motors 1 und zur Regenerierungssteuerung der Filter 16L und 16R vorgesehen
sind, liegt ein Vorteil dahin vor, dass es nicht erforderlich ist,
neue Sensoren zur Ermittlung der Abgasströmungsmengendifferenz vorzusehen.
Nachdem ferner die Strömungsmengeneinstellung
des Abgases in solcher Weise ausgeführt wird, dass die berechnete
Abgasströmungsmengendifferenz
beseitigt wird, ist es möglich,
die Abgasströmungsmenge in
den Filtern 16L und 16R anzugleichen, und ist
es möglich,
die Streuung in der Verschlechterungsgeschwindigkeit aufgrund der
Ansammlung von PM, der Schwefelvergitung oder dergleichen in den
Filtern 16L und 16R zu unterdrücken.
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Wie
in 5D und der vorstehenden Gleichung (2) in der vorstehend
erwähnten
zweiten Ausführungsform
gezeigt, ist der Integrationsterm vorgesehen, welcher die Änderung
in den Luft-/Kraftstoffverhältnissen
Bl und Br nach Zugabe des Kraftstoffs berücksichtigt; wie aber in 9 in Übereinstimmung mit
einem einfachen Beispiel gezeigt, kann die Abgasströmungsmengendifferenz
unter der Annahme bestimmt werden, dass das Luft-/Kraftstoffverhältnis B
nach Zugabe des Kraftstoffes auf einem Spitzenwert B' während der
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Änderungszeit
T festgelegt ist. In diesem Fall können die Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr durch Ausnutzen der Gleichung (1) anstelle der vorstehenden Gleichung
(2) bestimmt werden.
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In
Schritten S56 und S57 in 8 wird der Turbolader 6 als
die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
ausgenutzt. Bei der Kompensierung der Abgasströmungsmengendifferenz unter
Ausnzutzung dieser Vorrichtung ist es möglich, eine Beseitigung der
Abgasströmungsmengendifferenz
unter Unterdrückung
der Änderung
in dem Aufladungsdruck bezüglich
des Ansaugverteilers 8 anzustreben, indem der Düsenöffnungsgrad
des Turboladers 6 entsprechend der Bank 2R oder 2L auf
der Seite mit der kleineren Abgasströmungsmenge zur Öffnungsseite
hin kompensiert wird, um die Strömungsmenge des
in den Filter 16L oder 16R strömenden Abgases zu erhöhen, während der
Düsenöffnungsgrad
des Turboladers 6 entsprechend der Bank 2L oder 2R auf der
Seite mit der größeren Abgasströmungsmenge zur
Schließseite
hin kompensiert wird, um die Strömungsmenge
des in den Filter 16L oder 16R zu verringern.
In diesem Fall liegt ein Vorteil eines Unterdrückens eines Einflusses auf
die Verbrennung des Motors 1 vor.
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In
der zweiten Ausführungsform
können
neben dem Turbolader 6 beispielsweise die EGR-Ventile 15L und 15R als
die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
ausgenutzt werden. Durch Kompensieren des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 15L oder 15R in
der Bank 2L oder 2R auf der Seite mit einer größeren Abgasströmungsmenge
zur Öffnungsseite
hin in den EGR-Ventile 15L und 15R und Kompensieren
des Öffnungsgrades
des EGR-Ventils 15R oder 15L in der Bank 2R oder 2L auf
der Seite mit einer kleineren Abgasströmungsmenge zur Schließseite hin
ist es z.B. möglich,
die Strömungsmengendifferenz
des in die Filter 16L und 16R strömenden Abgases
unter Unterdrückung
der Änderung
in der Menge des in den Ansaugverteiler 8 zurückgeführten EGR-Gases
zu verkleinern. In diesem Fall kann der Regulierungsbereich der
Abgasströmungsmengendifferenz
durch die EGR-Menge begrenzt werden, der Einfluss auf den Auspuffdruck
und den Ansaugluftdruck in den Abgasleitungen 10L und 10R ist
jedoch geringer im Vergleich mit dem Fall eines Einstellens des
Düsenöffnungsgrades
des Turboladers 6, sodass der Einfluss auf den Verbrennungszustand des
Motors 1 kleiner wird.
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Es
ist möglich,
als die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
einen veränderlichen
Ventilmechanismus auszunutzen, welcher eine Betriebskennlinie des
Einlassventils oder des Auslassventils des Motors än dert. Die
Abgasströmungsmengendifferenz
kann z.B. dadurch verkleinert werden, dass eine Öffnungszeit des Auslassventils
in der Bank 2R oder 2L auf der Seite mit der kleineren
Abgasströmungsmenge
lang gemacht wird, während
die Öffnungszeit
des Auslassventils in der Bank 2L oder 2R auf
der Seite mit der größeren Abgasströmungsmenge
kurz gemacht wird. Die Abgasströmungsmengendifferenz
kann anstatt oder zusätzlich
dazu, dass die Öffnungszeit
eingestellt wird, dadurch verkleinert werden, dass ein Anhebungsbetrag
auf der Seite mit der größeren Abgasströmungsmenge
erniedrigt wird und der Anhebungsbetrag auf der Seite mit der kleineren
Abgasströmungsmenge
erhöht
wird. Ferner kann die Abgasströmungsmengendifferenz
auch durch Ändern
eines Überlappungsbetrags
der Öffnungszeiten
des Einlassventils und des Auslassventils so, dass die anfängliche
EGR-Menge erhöht
oder erniedrigt wird, verkleinert werden.
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Die
in der zweiten Ausführungsform
berechneten Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr können
zusätzlich
zu der Steuerung zur Beseitigung der Abgasströmungsmengendifferenz auch bezüglich der
nachstehenden, erwünschten
Verwendungen ausgenutzt werden.
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(1) Reduktion des NOx
jeder Bank
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In
dem Motor 1 arbeiten die Filter 16L und 16R auch
als ein Katalysator vom NOx-Okklusionsreduktionstyp, wobei NOx-Absorptionsmengen
NOx_L und NOx_R der Bänke
durch die nachstehenden Gleichungen unter der Annahme ausgedrückt werden,
dass eine Konzentration eines in dem Abgas enthaltenen NOx zu NOx
(%) festgelegt ist und eine Betriebszeit des Motors zu T(s) festgelegt
ist. NOx_L = Gexl·NOx (%)·T(s) NOx_R
= Gexr·NOx
(%)·T(s)
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In
diesem Fall kann NOx (%) experimentell in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand
des Motors 1 bestimmt werden. Die Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr können
in Übereinstimmung
mit mit den vorstehend erwähnten
Prozeduren bestimmt werden. In dem Fall, dass irgend einer der in
vorstehend erwähnter
Weise bestimmten NOx-Absorptionsmengen einen vorbestimmten Grenzwert
erreicht, wird der Kraftstoff den Filtern 16L und 16R auf der
Seite, die den Grenzwert erreicht, aus den Kraftstoffzugabeventilen 17L und 17R zugegeben,
um das NOx zu reduzieren. Es ist möglich, den NOx-Reduktionsprozess
auf jeden der Filter 16L und 16R zu einer optimalen
Zeit im Hinblick auf einen spezifischen Kraftstoffverbrauch und
ein Abgasreinigungsverhalten anzuwenden, indem die NOx-Absorptionsmengen
unabhängig
für jede
Bank berechnet werden.
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(2) PM-Regenerierungssteuerung
jeder Bank
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Ein
Verstopfungsgrad jedes der Filter 16L und 16R aufgrund
von PM, mit anderen Worten, ein Ansammlungsbetrag (oder eine Sammelmenge)
von Partikeln, wird durch Erfassen von Differentialdrücken ΔPI und ΔPr zwischen
der Eingangs- und der Ausgangsseite der Filter 16L und 16R durch
einen Differentialdrucksensor und Festlegen der durch Teilen der
erfassten Werte durch die in jeden der Filter 16L und 16R strömenden Abgasströmungsmengen Gexl
und Gexr ermittelten Werte ΔPl/Gexl
und ΔPr/Gexr
auf Entscheidungswerte bestimmt. In diesem Fall können die
Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr in Übereinstimmung
mit den vorstehend erwähnten
Prozeduren bestimmt werden. Ferner wird in dem Fall, dass irgend
einer der Entscheidungswerte der Bänke den vorbestimmten Grenzwert
erreicht, der PM-Regenerierungsprozess, d.h., ein zum Oxidieren
der Partikel erforderlicher Prozess, an dem Filter 16L oder 16R auf
der den Grenzwert erreichenden Seite ausgeführt. In diesem Fall kann der PM-Regenerierungsprozess
auf jede der Bänke
zu einer optimalen Zeit ange wendet werden, indem der Verstopfungsgrad
jeder Bank unabhängig
bestimmt wird.
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(3) Schwefelregenerierungssteuerung
jeder Bank
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Schwefelvergiftungsmengen
Sl und Sr (in diesem Fall in der Einheit von Gramm) der Filter 16L und 16R werden
in Übereinstimmung
mit den nachstehenden Gleichungen durch Ausnutzen der in Übereinstimmung
mit den vorstehend erwähnten Prozeduren
und den Luft/Kraftstoff-Verhältnissensoren 18L und 18R bestimmten
Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr bestimmt. Sl = ((Gexl·T/Al)
+ Yl)·Fs Sr = ((Gexr·T/Ar)
+ Yr)·Fs
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In
diesem Fall bezeichnet ein Bezugszeichen Fs einen prozentualen Gehalt
einer Schwefelkomponente in dem Kraftstoff, der vorab in Übereinstimmung
mit dem Kraftstoff gegeben sein kann. Wie vorstehend erwähnt, bezeichnet
das Bezugszeichen T die Betriebszeit, bezeichnen Bezugszeichen Al
und Ar ein Luft/Kraftstoffverhältnis
und bezeichnen Yl und Yr eine Kraftstoffzugabemenge. Die Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr können
in Übereinstimmung
mit den vorstehend erwähnten
Prozeduren bestimmt werden.
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In
dem Fall, dass irgend eine der erhaltenen Schwefelvergiftungsmengen
Sl und Sr den vorbestimmten Grenzwert erreicht, wird ein zur Regenerierung
der Schwefelvergiftung erforderlicher Prozess auf die Filter 16L und 16R auf
der den Grenzwert erreichenden Seite angewendet. Demgemäß ist es möglich, den
Regenerierungsprozess der Schwefelvergiftung jedes der Filter 16L und 16R zu
einer optimalen Zeit im Hinblick auf den spezifischen Kraftstoffverbrach
und das Abgasreinigungsverhalten anzuwenden.
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(4) Schätzung der
Katalysatorbett-Temperatur jeder Bank
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Es
ist möglich,
eine Temperatur (eine Katalysatorbett-Temperatur) der Filter 16L und 16R durch Erfassen
der Abgastemperatur auf einer stromabwärtigen Seite der Filter 16L und 16R durch
den Temperatursensor und unter Ausnutzen der Temperatur und der
in Übereinstimmung
mit den vorstehend erwähnten
Prozeduren bestimmten Abgasströmungsmengen
Gexl und Gexr zu schätzen.
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(5) Vereinheitlichung
der Katalysatorbett-Temperatur jeder Bank
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Die Änderung
in dem Aufladungsdruck kann durch Berechnen der Temperaturdifferenz
in jedem der Filter 16L und 16R auf der Grundlage
der in Übereinstimmung
mit vorstehend erwähntem
Punkt (4) bestimmten Bett-Temperatur
unter Kompensierung des Düsenöffnungsgrads
des Turboladers 6 auf der Seite mit einer niedrigeren Temperatur
zur Öffnungsseite
hin, um mehr Abgaswärme
zu dem Filter 16L oder 16R auf der Seite mit der
niedrigeren Temperatur zu leiten, und Kompensieren des Düsenöffnungsgrads
des Turboladers 6 auf der gegenüberliegenden Seite zur Schließseite hin
unterdrückt
werden. In dem Fall einer Ausführung
der vorstehend erwähnten Steuerung
in einem kalten Zustand des Motors 1 ist es möglich, die
Bett-Temperatur der Filter 16L und 16R in der
linken und rechten Bank 2L und 2R gleichmäßig auf
eine Katalysatoraktivierungstemperatur zu erhöhen, um das Abgasreinigungsverhalten
im kalten Zustand zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung kann gemäß unterschiedlicher
Gesichtspunkte ausgeführt
werden, ohne auf die vorstehend erwähnte erste oder zweite Ausführungsform
beschränkt
zu sein. Der Verbrennungsmotor, auf welchen die vorliegende Erfindung angewendet
wurde, ist z.B. nicht auf den V-Motor beschränkt, sondern kann ein Motor
des horizontal gegenüberliegenden
Typs bzw. ein Boxer-Motor, ein Reihenmotor oder dergleichen sein,
solange eine Mehrzahl von Zylindergruppen jeweils mit unterschiedlichen
Abgasleitungen verbunden sind, unabhängig von einer Anordnung derselben.
Ferner kann der Aufbau so hergestellt sein, dass wenigstens ein Zylinder
in einer Zylindergruppe enthalten ist.
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In
jeder der Ausführungsformen
arbeitet der Ansaugverteiler 8 als die gemeinsame Ansaugleitung;
die vorliegende Erfindung kann jedoch vorteilhaft auf einen Aufbau
angewendet werden, solange nur ein Teil der Ansaugleitung zwischen
den Zylindergruppen gemeinsam hergestellt ist und die Ansaugluftmenge
(die Frischluftmenge) durch den gemeinsamen Abschnitt erfasst wird,
wodurch die Ansaugluftmenge (die Frischluftmenge) jeder Zylindergruppe auch
in dem Fall nicht bestimmt werden kann, dass der Ansaugverteiler
für jede
der Zylindergruppen unabhängig
vorgesehen ist.
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Die
als die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
verwendbare Aufladevorrichtung ist nicht auf den Turbolader mit
Verstelldüse
beschränkt;
vielmehr kann auch ein Turbolader vom Hilfsmotortyp, bei welchem
eine Drehung eines Kompressors durch einen Elektromotor geändert wird,
als die Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
eingesetzt werden, indem der Betrieb des Elektromotors geändert und die
Relation zwischen der Abgasströmungsmenge und
der Menge der wiedergewonnenen Energie eingestellt wird.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist es gemäß der Abgasregelvorrichtung
der vorliegenden Erfindung möglich,
die Streuung in der Abgasströmungsmenge
zwischen den Abgasleitungen durch Schätzen der Strö mungsmengendifferenz
in dem Abgas zwischen den Abgasleitungen und Steuern der Abgasströmungsmengeneinstellvorrichtung
auf solche Weise, dass die Differenz verkleinert wird, zu unterdrücken; und
ist es möglich
anzustreben, den Nachteil derart, dass die Streuung in der Verschlechterungsgeschwinkigkeit
der Abgasreinigungsvorrichtung in jeder der Abgasleitungen, die
in Übereinstimmung
mit mit der Streuung erzeugt werden kann, zu überwinden. Ferner ist es gemäß dem Abgasströmungsmengenschätzverfaren
der vorliegenden Erfindung möglich,
die Strömungsmengendifferenz
des Abgases in der Abgasleitung durch vorheriges Ermitteln der Strömungsmengenverhältnisinformation
zu schätzen,
ohne den Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu einer Zeit, da
die Notwendigkeit eines Schätzens
der Strömungsmenge
des Abgases in jeder Abgasleitung erzeugt wird, zu ändern.