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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Abgasrückführungsvorrichtung
(EGR) für
eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zur Steuerung eines Abgasrückführungsventils.
Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine Technologie
zur optimalen Aktivierung eines Abgasrückführungsventils, das in einem
Rückführungskanal
vorgesehen ist.
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Eine typische Brennkraftmaschine
hat eine Abgasrückführungsvorrichtung
zur Reduzierung von Stickoxid im Abgas durch Rückführung eines Teils des Abgases
aus einem Abgaskanal in einen Einlasskanal. Die Abgasrückführungsvorrichtung
umfasst einen Rückführungskanal,
der den Abgaskanal mit dem Einlasskanal verbindet und ein Abgasrückführungsventil,
das im Rückführungskanal
vorgesehen ist. Der Öffnungsgrad
des Abgasrückführungsventils
muss fein gesteuert werden, um die Menge des rückgeführten Abgases zu optimieren.
Ein typisches Abgasrückführungsventil
ist ein Tellerventil, das eine Ventilspindel und einen Ventilkörper umfasst.
Die Ventilspindel wird durch ein Stellglied in axialer Richtung
bewegt. Der Ventilkörper
ist am entfernten Ende der Ventilspindel befestigt und im Rückführungskanal
angeordnet.
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Wenn ein Abgasstrom durch den Rückführungskanal
strömt,
sammelt sich eine Ablagerung an einem Teil der im Rückführungskanal
exponierten Ventilspindel an. Die angesammelte Ablagerung wird entfernt,
wenn die Ventilspindel auf dem Dichtelement gleitet. Allerdings
wird der Ventilkörper
manchmal für
einen längeren
Zeitraum nur innerhalb eines kleinen Bereichs bewegt, ohne vollständig geöffnet zu
werden. In diesem Fall gleitet nur ein begrenzter Bereich der Ventilspindel
auf dem Dichtelement. Dadurch verbleibt die Ablagerung auf dem Teil
der Spindel, der sich im Rückführungskanal
befindet und nicht auf dem Dichtelement gleitet. Die verbleibende
Ablagerung haftet fest an der Ventilspindel an. Die anhaftende Ablagerung
kann nicht einfach entfernt werden, auch wenn der entsprechende
Teil der Ventilspindel auf dem Dichtelement gleitet, wenn sich die Ventilspindel
bewegt, um den Ventilkörper
vollständig zu öffnen. Die
anhaftende Ablagerung behindert eine gleichförmige Bewegung des Ventilkörpers und
verhindert, dass das Abgasrückführungsventil
genau gesteuert werden kann.
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Um Ablagerungen auf der Ventilspindel
zu verhindern, kann das Abgasrückführungsventil
bei laufender Brennkraftmaschine zwangsweise vollständig geöffnet werden.
Dies würde
allerdings die Verbrennung in der Brennkraftmaschine verschlechtern,
wodurch die Leistung der Brennkraftmaschine und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit
verringert und die Abgaswerte verschlechtert würden. Aus diesem Grunde ist
es problematisch, das Abgasrückführungsventil
zu dem Zweck vollständig
zu öffnen,
um Ablagerungen auf der Ventilspindel zu entfernen, während die
Brennkraftmaschine läuft.
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Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung
(Japanese Unexamined Patent Publication) No. 8-303307 veröffentlicht
eine Vorrichtung, die ein Abgasrückführungsventil
zwischen einer vollständig geöffneten
und einer vollständig
geschlossenen Position bewegt, wenn eine Brennkraftmaschine gestoppt
wird. Das Bewegen des Abgasrückführungsventils
zwischen einer vollständig
geöffneten
und einer vollständig
geschlossenen Position beim Stoppen der Brennkraftmaschine entfernt
Ablagerungen auf der Ventilspindel. Das bedeutet in anderen Worten,
dass die Vorrichtung verhindert, dass Ablagerungen an der Ventilspindel
anhaften.
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Allerdings wird, wenn die Brennkraftmaschine
wieder gestartet wird, unmittelbar nachdem sie gestoppt wurde, die
Brennkraftmaschine mit dem weit geöffneten Abgasrückführungsventil
gestartet. Dies verhindert, dass die Brennkammer ausreichend Sauerstoff
erhält,
wodurch das Starten der Brennkraftmaschine unzufriedenstellend wird.
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Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung
(Japanese Unexamined Patent Publication) No. 7-293355 veröffentlicht
eine Vorrichtung, die ein Abgasrückführungsventil
vollständig öffnet, wenn
ein Zündschalter
eingeschaltet wird, um eine Brennkraftmaschine zu starten. Allerdings
startet die Vorrichtung der Veröffentlichung
No. 7-293355 genau wie die Vorrichtung der Veröffentlichung No. 8-303307 die Brennkraftmaschine
mit dem weit geöffneten
Abgasrückführungsventil
und behindert dadurch das Starten der Brennkraftmaschine.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend besteht eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, eine Abgasrückführungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
und ein Verfahren zum Steuern eines Abgasrückführungsventils bereitzustellen,
mit dem Ablagerungen auf einer Ventilspindel entfernt werden, ohne
dabei den Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu verschlechtern.
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Um diese vorstehend genannte und
weitere Aufgaben zu erfüllen
und in Übereinstimmung
mit dem Zweck dieser Erfindung wird eine Abgasrückführungsvorrichtung in einer
Brennkraftmaschine bereitgestellt. Die Brennkraftmaschine umfasst
eine Brennkammer, einen Einlasskanal zum Zuführen von Luft in die Brennkammer,
einen Abgaskanal zum Ausstoßen
von Abgas aus der Brennkammer, einen Rückführungskanal, ein Abgasrückführungsventil, ein
Stellglied und eine Steuerung. Der Rückführungskanal verbindet den Abgaskanal
mit dem Einlasskanal, um einen Teil des Abgases vom Abgaskanal in den
Einlasskanal zuzuführen.
Das Abgasrückführungsventil
ist im Rückführungskanal
vorgesehen und dient zum Einstellen der Menge des in den Einlasskanal
rückgeführten Abgases.
Fremdkörper
im Abgas im Rückführungskanal
haften an einem Teil des Abgasrückführungsventils
an, der im Rückführungskanal
exponiert ist. Das Stellglied verstellt den Öffnungsgrad des Abgasrückführungsventils
entsprechend des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine. Die Steuerung
zwingt das Abgasrückführungsventil
vollständig
zu öffnen,
wenn eine vorbestimmte Bedingung für das vollständige Öffnen erreicht
wird, während
die Brennkraftmaschine läuft, wodurch
die Fremdkörper
vom exponierten Teil des Abgasrückführungsventils
entfernt werden. Das Verhältnis
der Menge des rückgeführten Abgases
zur Menge der in die Brennkammer zugeführten Luft wird durch ein Rückführverhältnis dargestellt.
Die Bedingung für
das vollständige Öffnen ist
eine Bedingung, bei der Schwankungen des Rückführverhältnisses innerhalb eines vorbestimmten
Akzeptanzbereichs liegen müssen,
wenn das Abgasrückführungsventil vollständig geöffnet ist.
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Die vorliegende Erfindung kann auch
als ein Verfahren zur Steuerung eines Abgasrückführungsventils einer Brennkraftmaschine
ausgeführt
werden. Das Verfahren umfasst die Einstellung des Öffnungsgrads
des Abgasrückführungsventils
entsprechend des Betriebszustands der Brennkraftmaschine und das
zwangsweise vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils,
wenn eine vorbestimmte Bedingung für das vollständige Öffnen erreicht
wird, während
die Brennkraftmaschine läuft,
wodurch die Fremdkörper
vom exponierten Teil des Abgasrückführungsventils
entfernt werden. Das Verhältnis
der Menge des rückgeführten Abgases
zur Menge der in die Brennkammer zugeführten Luft wird durch ein Rückführverhältnis dargestellt.
Die Bedingung für das
vollständige Öffnen ist
eine Bedingung, bei der Schwankungen des Rückführverhältnisses innerhalb eines vorbestimmten
Akzeptanzbereichs liegen müssen,
wenn das Abgasrückführungsventil
vollständig geöffnet ist.
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Weitere Aspekte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Erklärung erkennbar,
die in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen gegeben wird und anhand eines Beispiels das Prinzip
der Erfindung darstellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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Die Erfindung kann zusammen mit ihren
Zielen und Vorteilen am besten anhand der nachstehenden Beschreibung
der derzeit bevorzugten Ausführungen
im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
verstanden werden.
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit Zylinder-Direkteinspritzung und
einer Abgasrückführungsvorrichtung
entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführung;
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2 ist
eine schematische Schnittansicht eines Zylinders der Brennkraftmaschine
aus 1;
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3 ist
eine Draufsicht der Oberseite eines Kolbens in der Brennkraftmaschine
aus 1;
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der 2;
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5 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der 2;
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6 ist
eine Schnittansicht, die ein Abgasrückführungsventil platziert in der
Brennkraftmaschine der 1 darstellt;
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7(A) ist
ein Graph, der ein Kennfeld zeigt, das zur Auswahl einer Einspritzart
verwendet wird;
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7(B) ist
eine Tabelle, die Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
und Einspritzzeitpunkte in unterschiedlichen Einspritzarten zeigt;
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8 ist
ein Graph, der das Verhältnis
zwischen dem Niederdrückgrad
eines Gaspedals und dem Öffnungsgrad
einer Drosselklappe zeigt;
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9 ist
ein Graph, der das Verhältnis
zwischen dem Niederdrückgrad
eines Gaspedals und der Kraftstoff-Einspritzmenge zeigt;
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10 ist
ein Graph, der ein Kennfeld zeigt, das zur Bestimmung einer Grund-Einspritzmenge verwendet
wird;
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11 ist
ein Graph, der ein Kennfeld zeigt, das zur Bestimmung eines Zielöffnungsgrads
eines Wirbelsteuerventils dient;
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12 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Routine zum vollständigen Öffnen eines Abgasrückführungsventils
oder eine Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend einer ersten Ausführung
zeigt;
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13 ist
ein Graph, der ein Kennfeld zeigt, das zur Berechnung des Öffnungsgrads
eines Abgasrückführungsventils
dient;
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14 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend einer zweiten Ausführung
zeigt;
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15 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend einer dritten Ausführung
zeigt;
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16 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend einer vierten Ausführung
zeigt;
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17 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend einer fünften
Ausführung
zeigt;
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18 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend einer sechsten Ausführung
zeigt;
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19 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Unterroutine der Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend der sechsten Ausführung
zeigt;
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20 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend einer siebten Ausführung
zeigt; und
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21 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Zwangs-Vollöffnungsroutine
entsprechend einer achten Ausführung
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Nachstehend wird eine Brennkraftmaschine 1 mit
Zylinder-Direkteinspritzung
entsprechend einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung unter Verweis auf die 1 bis 13 beschrieben. 1 zeigt die Brennkraftmaschine 1 und
eine Abgasrückführungsvorrichtung.
Die Brennkraftmaschine 1 enthält einen Zylinderblock 2.
Vier Zylinder 1a sind im Zylinderblock 2 geformt.
Wie in den 1 bis 5 dargestellt, ist ein Kolben 3 reziprok
in jedem Zylinder 1a untergebracht. Ein Zylinderkopf 4 ist
an der Oberseite des Zylinderblocks 2 angeordnet. Eine
Brennkammer 5 ist zwischen dem Kolben 3 und dem
Zylinderkopf 4 in jedem Zylinder 1a definiert.
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Jeder Zylinder 1a ist mit
vier Ventilen versehen. Die vier Ventile umfassen ein erstes Einlassventil 6a,
ein zweites Einlassventil 6b und zwei Auslassventile B.
Das erste Einlassventil 6a ist entsprechend einer ersten Einlassöffnung 7a angeordnet,
während das
zweite Einlassventil 6b entsprechend einer zweiten Einlassöffnung 7b angeordnet
ist. Auf die gleiche Art und Weise ist jedes der beiden Auslassventile 8 entsprechend
einer Auslassöffnung 9 angeordnet. Das
erste und das zweite Einlassventil 6a und 6b und die
beiden Auslassventile 8 sind im Zylinderkopf 4 definiert.
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Wie in 2 dargestellt,
ist die erste Einlassöffnung 7a eine
Spiralöffnung,
die sich spiralförmig erstreckt.
Die zweite Einlassöffnung 7b erstreckt
sich im Wesentlichen geradlinig. Eine Zündkerze 10 ist entsprechend
jeder Brennkammer 5 im mittleren Bereich des Zylinderkopfs 4 angeordnet.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 11 ist in der Nähe jedes
Satzes aus erstem und zweitem Einlassventil 6a und 6b an
der Innenwand des Zylinderkopfes 4 angeordnet.
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Wie in den 3 und 4 dargestellt,
ist ein im Wesentlichen kreisförmiger
Teller 12 im oberen Bereich jedes Kolbens 3 geformt.
Der Teller 12 erstreckt sich von direkt unterhalb des Kraftstoffeinspritzventils 11 bis
direkt unterhalb der Zündkerze 10.
Eine halbkugelförmige
Schale 13 ist im Zentrum des Tellers 12 geformt.
Eine bogenförmige
Vertiefung 14 ist zwischen dem Teller 12 und der
Schale direkt unterhalb der Zündkerze 10 geformt.
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Wie in 1 dargestellt,
sind die erste und die zweite Einlassöffnung 7a, 7b jedes
Zylinders 1a an einen Druckausgleichsbehälter 16 über einen
ersten Einlasskanal 15a beziehungsweise einen zweiten Einlasskanal 15b angeschlossen.
Der erste und der zweite Einlasskanal 15a, 15b erstrecken
sich durch einen Einlassverteiler 15 hindurch. Ein Wirbelsteuerventil 17 ist
in jedem zweiten Einlasskanal 15b angeordnet. Die Wirbelsteuerventile 17 sind
an einen Motor 19 (einen Gleichstrommotor oder Schrittmotor) über eine
gemeinsame Welle 18 angeschlossen. Der Motor 19 wird über einen
elektronischen Regler (elektronisches Steuergerät ECU) 30 gesteuert.
Der Druckausgleichsbehälter 16 ist
an einen Luftfilter 21 über
einen Einlasskrümmer 20 angeschlossen.
Eine Drosselklappe 23, die durch einen Motor 22 (einen Gleichstrommotor
oder Schrittmotor) betätigt
wird, ist im Einlasskrümmer 20 angeordnet.
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Die Abgasöffnungen 9 jedes Zylinders 1a sind
an einen ersten Dreiwegekatalysator 9b über eine Auslassöffnung 9 angeschlossen.
Das bedeutet in anderen Worten, dass jeder Zylinder 1a an
einen der vier ersten Dreiwegekatalysatoren 9b angeschlossen
ist. Die in Strömungsrichtung
vorn liegenden Dreiwegekatalysatoren 9b sind an einen Abgaskrümmer 24 angeschlossen.
Ein in Strömungsrichtung
hinterer Dreiwegekatalysator 24a ist an der in Strömungsrichtung
hinteren Seite des Abgaskrümmers 24 angeschlossen.
Die in Strömungsrichtung vorn
liegenden Dreiwegekatalysatoren 9b sind Dreiwegekatalysatoren
normalen Typs. Der in Strömungsrichtung
hinten liegende Dreiwegekatalysator 24a ist ein Stickoxid-Okklusions-Reduktions-Katalysator.
Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis hoch
ist, das heißt,
wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch
mager ist, steigt die Menge des Stickoxids im Abgas an und die in
Strömungsrichtung
vorn liegenden Dreiwegekatalysatoren 9b können nicht
das gesamte Stickoxid reduzieren. In diesem Fall adsorbiert und
speichert der in Strömungsrichtung
hinten liegende Dreiwegekatalysator 24a Stickoxid, wodurch
das Stickoxid am Entweichen in die Atmosphäre gehindert wird. Wenn der
in Strömungsrichtung
hinten liegende Katalysator 24a annähernd mit Stickoxid gesättigt ist,
wird Fettgemisch-Spitzenbetrieb
durchgeführt.
Das bedeutet, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeitweilig
abgesenkt wird, um das Stickoxid zu reduzieren, das in dem in Strömungsrichtung
hinten liegenden Katalysator 24a okkludiert wurde, wodurch
die Menge des adsorbierten Stickoxids verringert wird.
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Der Abgaskrümmer 24 ist an den
Druckausgleichsbehälter 16 über einen
Rückführungskanal 29a angeschlossen.
Der Rückführungskanal 29a führt einen
Teil der Abgase aus dem Abgaskrümmer in
den Druckausgleichsbehälter 16 zurück. Ein
Abgasrückführungsventil 29 ist
im Rückführungskanal 29a angeordnet.
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Der Regler 30, der ein digitaler
Computer ist, führt
verschiedene Steuervorgänge
durch, wie beispielsweise eine Verbrennungssteuerung der Brennkraftmaschine 1 und
die Öffnungsgradsteuerung
des Abgasrückführungsventils 29.
Obgleich in den Zeichnungen nicht abgebildet, umfasst der Regler 30 einen Zentralprozessor
(CPU), einen Festspeicher (ROM), einen Standby-Arbeitsspeicher (RAM),
einen Signaleingang, einen Signalausgang, einen Analog-Digital-Wandler und verschiedene
Treiber, die miteinander über
einen bidirektionalen Bus verbunden sind.
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Ein Gaspedal 25 ist an einen
Gaspedalsensor 2b angeschlossen. Wenn der Fahrer das Gaspedal 25 niedertritt,
erzeugt der Gaspedalsensor 26 eine Spannung proportional
zum Grad des Niedertretens oder der Position des Gaspedals 25 und
gibt die Spannung an den Regler 30 aus.
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Ein Oberer-Totpunkt-Sensor 27 erzeugt
ein Impulssignal, wenn der Kolben in einem bestimmten Zylinder 1a während des
Einlasshubs seinen oberen Totpunkt erreicht und gibt das Signal
an den Regler 30 aus. Ein Kurbelwellenwinkelsensor 28 erzeugt
jedes Mal ein Impulssignal, wenn eine Kurbelwelle (nicht abgebildet)
der Brennkraftmaschine um beispielsweise dreißig Grad rotiert. Die CPU 30 berechnet
den Kurbelwellenwinkel auf der Basis der Impulse der Sensoren 27, 28 und
berechnet die Motordrehzahl auf der Basis der Impulse vom Kurbelwellenwinkelsensor 28.
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Ein Wirbelsteuerventil-Sensor 19a ist
an einem Ende der Welle 18 angebracht. Der Wirbelsteuerventil-Sensor 19a erzeugt
eine Spannung proportional zum Öffnungsgrad
der Wirbelsteuerventile 17 und gibt die Spannung an den
Regler 30 aus. Ein Einlassdrucksensor 39 erzeugt
eine Spannung proportional zum Ansaugdruck PM (Absolutdruck) und
gibt die Spannung an den Regler 30 aus. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 ist
im Abgaskrümmer 24 angeordnet.
Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 41 erzeugt
eine Spannung proportional zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis und
gibt die Spannung an den Regler 30 aus. Der Regler berechnet
die Fahrstrecke des Fahrzeugs auf der Basis von Daten von einem
Wegstreckenzähler 32.
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Der Regler 30 steuert die
Kraftstoffeinspritzventile 11, die Motoren 19, 22 und
das Abgasrückführungsventil 29 anhand
der vorstehend beschriebenen Sensoren optimal.
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Als Nächstes wird die Struktur des
Abgasrückführungsventils 29 unter
Verweis auf 6 beschrieben.
Das Abgasrückführungsventil 29 ist
ein elektrisch gesteuertes Ventil zum Steuern einer Flüssigkeitsströmung. Das
Gehäuse
des Abgasrückführungsventils 29 umfasst
einen oberen Gehäuseteil 54,
einen unteren Gehäuseteil 58 und
einen mittleren Gehäuseteil 60,
der zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseteil 54, 58 angeordnet
ist. Ein Schrittmotor 52 ist am oberen Gehäuseteil 54 mit
einer Platte 52b angebracht. Der Schrittmotor 52 hat einen Steckkontakt 52a.
Der Steckkontakt 52a hat Anschlüsse 92. Die Gehäuseteile 54, 58, 60 und
die Platte 52b sind mit einer Schraube 62 aneinander
befestigt.
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Der untere Gehäuseteil 58 hat einen
Einlass 64 und einen Auslass 66. Der Einlass 64 ist
an den in Strömungsrichtung
vorderen Bereich des Rückführungskanals 29a angeschlossen
und der Auslass 66 ist an den in Strömungsrichtung hinteren Bereich
des Rückführungskanals 29a angeschlossen.
Der Einlass 64 und der Auslass 66 sind durch eine
Ventilkörperkammer 68 verbunden,
die im unteren Gehäuseteil 58 definiert
ist. Die Ventilkörperkammer 68 enthält einen
Ventilkörper 56.
Der Ventilkörper 56 wird
axial bewegt. Der Ventilkörper 56 ist
ein Tellerventil, das nach innen öffnet, und enthält eine
Ventilspindel 56a und einen Ventildichtkörper 56b.
Der Ventildichtkörper 56b ist
am unteren Ende der Ventilspindel 56a befestigt. Der Ventildichtkörper 56b hat
eine angefaste Fläche 56c,
die auf der Unterseite geformt ist.
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Eine Durchgangsloch 60d ist
im mittleren Gehäuseteil 60 geformt.
Ein Dichtelement 70 und ein Anschlag 72 sind im
Durchgangsloch 60d angeordnet. Die Ventilspindel 56a erstreckt
sich durch ein Loch 70a, das im Dichtelement 70 geformt
ist, und ein Loch 72b, das im Anschlag 72 geformt
ist. Zwischen der Ventilspindel 56a und den Löchern 70a, 72b besteht
nur ein geringer Abstand. Ein kreisförmiger Ventilsitz 74 ist
am unteren Gehäuseteil 58 zwischen
dem Einlass 64 und der Ventilkörperkammer 68 angebracht.
Wenn die Ventilspindel 56a axial bewegt wird, wird die
Ventilfläche 56c des
Ventildichtkörpers 56b näher an den
Ventilsitz 74 herangebracht oder davon entfernt.
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Eine Federkammer 60a ist
im mittleren Gehäuseteil 60 definiert.
Die Ventilspindel 56a erstreckt sich vom unteren Gehäuseteil 58 in
die Federkammer 60a. Ein runder Scheibensitz 76 ist
am oberen Ende der Ventilspindel 56a befestigt. Eine Ventilfeder 78 ist
zwischen dem Federsitz 76 und der Unterfläche des
oberen Gehäuseteils 54 angeordnet.
Die Feder 78 drückt
den Ventilkörper 56 nach
unten oder in einer Richtung zum Ventilsitz 74 hin. Ein
Vorsprung 76a ist am Umfang des Scheibensitzes 76 vorgesehen.
Eine Vertiefung 60b ist an der Innenwand der Federkammer 60a geformt.
Die Vertiefung 60 erstreckt sich in Richtung der Ventilspindel 56a.
Der Vorsprung 76b greift in die Vertiefung 60b ein
und wird von dieser geführt,
wodurch ein Drehen des Federsitzes 76 und der Ventilspindel 56 verhindert
wird.
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Der Schrittmotor 52 enthält einen
Rotor 80 und obere und untere Statoren 82. Die
Achse des Rotors 80 ist mit der Achse der Ventilspindel 56a ausgerichtet.
Die Statoren 82 befinden sich um den Rotor 80 herum.
Der Rotor 80 hat einen zylindrischen Halter 80a und
einen zylindrischen Permanentmagneten 80b, der um den Halter 80a herum
angeordnet ist. Der Permanentmagnet 80b enthält Nordpole
und Südpole,
die in der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Eine Rotorwelle 86 ist
in den Halter 80a eingesetzt. Der Rotor 80 rotiert
zusammen mit der Rotorwelle 86. Ein Tragezylinder 54a erstreckt sich
so vom oberen Gehäuseteil 54 nach
oben, dass er die Rotorwelle 86 umgibt. Die Rotorwelle 86 ist drehbar
auf dem Tragezylinder 54a mit einem Lager 84 befestigt.
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Ein Außengewinde 86a ist
am entfernten Ende der Rotorwelle 86 geformt. Das Außengewinde 86a erstreckt
sich durch den Tragezylinder 54a, ein Loch 54b im
oberen Gehäuseteil 54 und
die Federkammer 60a des mittleren Gehäuseteils 60.
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Ein im Wesentlichen zylindrischer
Ventilantrieb 88 ist auf das Außengewinde 86a aufgeschraubt.
Der Ventilantrieb 88 enthält einen Innengewindebereich 88a.
Der Innengewindebereich ist auf das Außengewinde 86a der
Welle 86 aufgeschraubt und in das Loch 54b des
oberen Gehäuseteils 54 eingesteckt.
Der Ventilantrieb 88 umfasst ebenfalls einen Beinbereich 88b,
der an den Federsitz 76 gekoppelt ist. Der Federsitz 76 rotiert
relativ zum Ventilantrieb 88 nicht, kann sich aber axial
relativ zum Ventilantrieb 88 bewegen.
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Eine Feder 90 ist zwischen
dem Federsitz 76 und dem Ventilantrieb 88 vorgesehen.
Die Feder 90 drückt
den Federsitz 76 vom Ventilantrieb 88 weg und
bestimmt dadurch die axiale Position des Federsitzes 76 relativ
zum Ventilantrieb 88. Eine Rotation der Rotorwelle 86 veranlasst
den Ventilantrieb 88, den Federsitz 76 und den
Ventilkörper 56 zu
einer gemeinsamen Bewegung in axialer Richtung. Falls ein Fremdkörper zwischen
dem Ventildichtkörper 56b und
dem Ventilsitz 74 eingeklemmt wird, wenn sich der Ventildichtkörper 56b in
Richtung des Ventilsitzes 74 bewegt, zieht sich die Feder 90 zusammen,
um dem Ventil 56 und dem Federsitz 76 eine axiale
Bewegung relativ zum Ventilantrieb 88 zu ermöglichen. Dies
verhindert, dass der Schrittmotor 52 unzulässige Kräfte, verursacht
durch den Fremdkörper,
aufnimmt, wodurch die Lebensdauer des Schrittmotors 52 verbessert
wird.
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Jeder Stator 82 umfasst
als Beispiel drei Sätze
von Adern und ist an die Anschlüsse 92 im
Steckkontakt 52a angeschlossen. Wenn er ein Impulssignal
vom Regler 30 über
die Anschlüsse 92 empfängt, rotiert
der Schrittmotor 52 abhängig
vom angelegten Impuls in die eine oder die andere Richtung. Dementsprechend
wird der Ventilkörper 56 axial durch
die Rotorwelle 86 und den Ventilantrieb 88 bewegt,
welche die Öffnung
des Ventilkörpers 56 steuern.
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Der Anschlag 72 hat eine
im Wesentlichen tassenförmige
Gestalt. Wenn er Kontakt zum Ventildichtkörper 56b hat, definiert
der Anschlag 72 die obere Endposition oder die maximale Öffnung des Ventildichtkörpers 56b.
Darüber
hinaus entfernt der Anschlag 72 Fremdkörper von der Oberfläche der Ventilspindel 56a und
hindert dadurch Fremdkörper am
Erreichen des Dichtelements 70 und der Federkammer 60a.
Der Anschlag 72 ist aus einem wärmebeständigen Werkstoff hergestellt,
wie beispielsweise nichtrostendem Stahl. Das untere Ende 72a des Anschlags 72 liegt
dem Ventildichtkörper 56b gegenüber. Ein
Loch 72b ist im unteren Ende 72a geformt. Der
Durchmesser des Loches 72b ist etwas größer als der Durchmesser der
Ventilspindel 56a. Wenn die Ventilspindel 56a axial
bewegt wird, entfernt die innere Oberfläche des Loches 72b Fremdkörper wie
beispielsweise Ablagerungen von der Oberfläche der Ventilspindel 56a.
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Zwei Nippel 94 stehen aus
dem mittleren Gehäuseteil 60 hervor.
In 6 liegen die Nippel 94 in der
gleichen Ebene, weshalb nur einer sichtbar ist. Jeder Nippel 94 ist
mit der Federkammer 60a über einen Kühlflüssigkeitskanal 60c verbunden.
Die Nippel 94 leiten Kühlflüssigkeit
in die Federkammer 60a hinein und aus dieser heraus, wodurch
der mittlere Gehäuseteil 60 und
der Ventilkörper 56 gekühlt werden. Das
Kühlmittel
verhindert einen negativen Einfluss der hohen Temperatur des Abgases
auf den Schrittmotor 52.
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Als Nächstes wird die Verbrennungssteuerung
durch den Regler 30 beschrieben. Der Regler 30 wählt eines
von vier Brennverfahren R1, R2, R3 oder R4 auf der Basis der Brennkraftmaschinen-Drehzahl
NE und einer Magerverbrennungs-Einspritzmenge QL entsprechend dem
Kennfeld aus 7(A) aus.
Die Magerverbrennungs-Einspritzmenge
QL ist ein Wert, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist
und ist optimiert, um das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 1 auf einen
Zielwert einzustellen. Die Magerverbrennungs-Einspritzmenge QL wird bestimmt auf
der Basis der Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine 1 wie
beispielsweise der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE und dem Niederdrückgrad ACCP des
Pedals 25. Die Werte QQl, QQ2 und QQ3 sind Grenzwerte der
Magerverbrennungs-Einspritzmenge QL, bei denen das Brennverfahren
zwischen R1, R2, R3 und R4 umgeschaltet wird. Die Werte QQl, QQ2 und
QQ3 sinken, wenn die Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE ansteigt.
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Wie in 7(B) gezeigt,
ist, wenn eine der ersten drei Einspritzarten R1 bis R3 durchgeführt wird,
das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Wesentlichen höher
als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das bedeutet in anderen
Worten, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis magerer gemacht wird.
Allerdings wird, wenn der Fettgemisch-Spitzenbetrieb durchgeführt wird,
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeitweilig
abgesenkt. Wenn die vierte Einspritzart R4 durchgeführt wird,
ist das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis im
Wesentlichen auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt.
Allerdings kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis abhängig vom Betriebszustand der
Brennkraftmaschine niedriger als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis sein.
Wenn die erste Einspritzart R1 durchgeführt wird, wird Kraftstoff am
Ende des Kompressionshubs des Kolbens 3 eingespritzt. Wenn
die zweite Einspritzart R2 durchgeführt wird, wird Kraftstoff zweimal
eingespritzt, einmal während
des Ansaughubs und einmal am Ende des Kompressionshubs. Wenn die
dritte Einspritzart R3 oder die vierte Einspritzart R4 durchgeführt wird,
wird Kraftstoff während
des Ansaughubs des Kolbens 3 eingespritzt.
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8 ist
ein Graph, der das Verhältnis
zwischen dem Niederdrückgrad
ACCP des Gaspedals 25 und dem Öffnungsgrad THROT der Drosselklappe 23 zeigt.
Grenzwerte ACCP1, ACCP2, ACCP3 des Niederdrückgrads ACCP sind Werte, bei
denen die Einspritzart zwischen R1 bis R4 umgeschaltet wird. In
jeder Einspritzart R1 bis R4 steigt der Öffnungsgrad THROT der Drosselklappe 23 an,
wenn der Niederdrückgrad
ACCP zunimmt.
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Wenn eine der ersten drei Einspritzarten
R1 bis R3 durchgeführt
wird, wird der Öffnungsgrad
des Wirbelsteuerventils 17 verringert. Darüber hinaus
ist das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den ersten drei Einspritzarten
R1 bis R3 das hohe Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Deshalb wird in den der ersten drei Einspritzarten R1 bis R3 ein
Wirbel S in der Brennkammer 5 (siehe 2) erzeugt.
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9 ist
ein Graph, der das Verhältnis
zwischen dem Niederdrückgrad
ACCP des Gaspedals 25 und der Kraftstoffeinspritzmenge
zeigt, wenn die ersten drei Einspritzarten R1 bis R3 durchgeführt werden.
Wenn die Magerverbrennungs-Einspritzmenge QL kleiner als der Grenzwert
QQ1 ist, wird Kraftstoff am Ende des Kompressionshubs eingespritzt.
Das bedeutet in anderen Worten, dass bei der ersten Einspritzart
R1, in welcher der Niederdrückgrad
ACCP kleiner als der Grenzwert ACCP1 ist, Kraftstoff am Ende des
Kompressionshubs eingespritzt wird. Gleichzeitig wird die Kraftstoffeinspritzmenge
erhöht,
weil der Niederdrückgrad
ACCP ansteigt. Der eingespritzte Kraftstoff trifft die Wandung der
Schale 13 (siehe 3 und 4). Dann wird der Kraftstoff
vergast und durch den Wirbel S verteilt, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch
in der Vertiefung 14 und der Schale 13 erzeugt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Brennkammer 5 mit Ausnahme
der Vertiefung 14 und der Schale 13 mit Luft gefüllt. Das
Gemisch wird durch die Zündkerze 10 gezündet. Auf
diese Art und Weise wird in der ersten Einspritzart R1 der Kraftstoff im
Kompressionshub eingespritzt und eine Schichtladeverbrennung durchgeführt.
-
Wenn die Magerverbrennungs-Einspritzmenge
QL zwischen dem Grenzwert QQ1 und dem Grenzwert QQ2 liegt, wird
zweimal Kraftstoff eingespritzt. Das bedeutet in anderen Worten,
dass bei Durchführung
der zweiten Einspritzart R2 (wenn der Niederdrückgrad ACCP zwischen den Grenzwerten ACCP1
und ACCP2 liegt) Kraftstoff zweimal eingespritzt wird, einmal während des
Ansaughubs und einmal während
des Kompressionshubs. Der während
des Ansaughubs eingespritzte Kraftstoff wird mit der Luft vermischt,
die in die Brennkammer 5 einströmt, und bildet ein homogenes
mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch. Am Ende des Kompressionshubs wird
Kraftstoff in Richtung auf die Schale 13 und den Teller 12 eingespritzt,
wodurch ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem brennfähigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in
der Vertiefung 14 und der Schale 13 erzeugt wird.
Dieses Luft-Kraftstoff-Gemisch
wird durch die Zündkerze 10 gezündet und
löst die
Verbrennung des mageren Gemisches in der gesamten Brennkammer 5 aus.
Auf diese Art und Weise wird in der zweiten Einspritzart R2 Kraftstoff
im Ansaughub und im Kompressionshub eingespritzt. Das Brennverfahren
der zweiten Einspritzart wird als Semi-Schichtladeverbrennung bezeichnet
und liegt zwischen der Schichtladeverbrennung und der Homogenverbrennung.
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Wenn die zweite Einspritzart R2 durchgeführt wird,
wird weniger Kraftstoff eingespritzt als bei der dritten Einspritzzart
R3 und der im Ansaughub eingespritzte Kraftstoff bildet in der gesamten
Brennkammer 5 ein einigermaßen mageres Gemisch. Allerdings
bleibt der Öffnungsgrad
der Wirbelsteuerventile 17 während der zweiten Einspritzart
R2 klein, wodurch ein starker Wirbel in der Brennkammer 5 erzeugt
wird. Der Wirbel überträgt die gezündete Flamme
schnell auf das gesamte magere Gemisch, wodurch ungeachtet des mageren
Gemisches eine zufriedenstellende Verbrennung erfolgt. Die Menge
des am Ende des Kompressionshubs eingespritzten Kraftstoffs ist
ausreichend, wenn der Kraftstoff als Verbrennungsauslöser funktioniert.
Aus diesem Grund ist, wie in 9 dargestellt,
die Menge des während
des Kompressionshubs eingespritzten Kraftstoffs unabhängig vom
Niederdrückgrad
ACCP des Gaspedals 25 konstant. Auf der anderen Seite nimmt
die Menge des während
des Ansaughubs eingespritzten Kraftstoffs zu, wenn der Niederdrückgrad ACCP
zunimmt.
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Wenn die Magerverbrennungs-Einspritzmenge
QL zwischen dem Grenzwert QQ2 und dem Grenzwert QQ3 liegt, wird
Kraftstoff während
des Ansaughubs eingespritzt. Das bedeutet, dass bei Durchführung der
dritten Einspritzart R3 (wenn der Niederdrückgrad ACCP zwischen den Grenzwerten ACCP2
und ACCP3 liegt) Kraftstoff während
des Ansaughubs eingespritzt wird. Der eingespritzte Kraftstoff wird
mit der Luft vermischt, die in die Brennkammer 5 einströmt, und
bildet in der gesamten Brennkammer 5 ein brennfähiges homogenes
mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch die Zündkerze 10 gezündet und
verbrannt. Auf diese Art und Weise wird in der dritten Einspritzart
R3 Kraftstoff im Ansaughub eingespritzt und eine Homogenverbrennung
oder eine Homogen-Magerverbrennung durchgeführt. Die Kraftstoffeinspritzmenge
nimmt zu, wenn der Niederdrückgrad
ACCP des Gaspedals 25 zunimmt.
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Wenn die Magerverbrennungs-Einspritzmenge
QL über
dem Grenzwert QQ3 liegt, wird Kraftstoff während des Ansaughubs eingespritzt.
Das bedeutet, dass bei Durchführung
der vierten Einspritzart R4, in welcher der Niederdrückgrad ACCP
größer als
der Grenzwert ACCP3 ist, Kraftstoff genau wie in der dritten Einspritzart
R während
des Ansaughubs eingespritzt wird. Dadurch bildet sich in der Brennkammer 5 ein
homogenes Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Das
Zünden
des homogenen Luft-Kraftstoff-Gemisches startet eine Homogenverbrennung
oder eine stöchiometrische
Homogenverbrennung. Die Kraftstoffeinspritzmenge bei der stöchiometrischen
Homogenverbrennung unterscheidet sich von der Magerverbrennungs-Kraftstoffeinspritzmenge.
Der Regler 30 berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge der
stöchiometrischen
Homogenverbrennung auf der Basis einer Grund-Einspritzmenge QBS
und eines Korrekturfaktors FAF. Die Grund-Einspritzmenge QBS wird auf
der Basis des Ansaugdrucks PM im Druckausgleichsbehälter 16 und
der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE mit Bezug auf das Kennfeld aus 10 bestimmt. Der Korrekturfaktor
FAF wird auf der Basis der Signale vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 41 bestimmt
und wird verwendet, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
mit dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis
abzugleichen. Während
das vierte Brennverfahren R4 durchgeführt wird, wird die Drosselklappenöffnung THROT
erhöht,
wenn der Niederdrückgrad
ACCP erhöht
wird, wie in 8 dargestellt.
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Auf diese Art und Weise wird in der
vierten Einspritzart R4 die Kraftstoffeinspritzung auf der Basis
einer Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert, die auf andere Art und Weise
berechnet wird als die Magerverbrennungs-Einspritzmenge QL. Allerdings muss die
Einspritzart auf der Basis der Magerverbrennungs-Einspritzmenge
QL bestimmt werden. Aus diesem Grund wird, auch wenn die vierte
Einspritzart R4 durchgeführt
wird, die Berechnung der Magerverbrennungs-Einspritzmenge QL weitergeführt.
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11 zeigt
ein Kennfeld für
die Bestimmung eines Ziel-Öffnungsgrads
OP des Wirbelsteuerventils 17, wenn die vierte Einspritzart
R4 durchgeführt
wird. Der Ziel-Öffnungsgrad
OP des Wirbelsteuerventils 17 nimmt zu, wenn der Ansaugdruck
PM zunimmt, welcher der Last entspricht, die auf die Brennkraftmaschine
wirkt. Der Ziel-Öffnungsgrads
OP nimmt auch zu, wenn die Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE zunimmt.
In einem Bereich T, in dem der Ansaugdruck PM und die Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE relativ
groß sind,
beträgt
der Ziel-Öffnungsgrad
OP 100%. Das bedeutet in anderen Worten, dass, wenn dies Motorlast
groß ist
und die Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE hoch ist, das Wirbelsteuerventil 17 vollständig geöffnet ist.
Aus diesem Grund saugt die Brennkraftmaschine eine bedeutende Menge
Luft an, wenn die Drehzahl und die Last groß sind, wodurch Pumpverluste
verringert werden. Auf diese Art und Weise steuert das Wirbelsteuerventil 17 auch
die Ansaugmenge.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum zwangsweise
vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils
beschrieben. Dieses Verfahren wird vom Regler 30 durchgeführt. 12 ist ein Ablaufdiagramm,
das dieses Verfahren zeigt. Die Routine von 12 wird auf unterbrechende Art in vorbestimmten
Intervallen durchgeführt.
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Beim Starten der Routine stellt der
Regler 30 fest, ob eine Vollständig-Offen-Markierung XEGR
auf den Wert OFF (Aus) in Schritt S110 gesetzt ist. Die Vollständig-Offen-Markierung XEGR wird
auf OFF (Aus) gesetzt, wenn der Zündschalter (nicht abgebildet)
eingeschaltet ist, um die Brennkraftmaschine 1 zu starten,
oder wenn der Regler 30 eingeschaltet wird. Die Vollständig-Offen-Markierung
XEGR wird auf ON (Ein) gesetzt, wenn das Abgasrückführungsventil 29 zum
ersten Mal während
einer Fahrt der Brennkraftmaschine 1 vollständig geöffnet ist.
Dabei entspricht eine Fahrt einem Zeitraum vom Starten der Brennkraftmaschine 1 bis
zum Abschalten der Brennkraftmaschine 1. Sobald der Wert
ON (Ein) anliegt, bleibt die Vollständig-Offen-Markierung XEGR auf
ON (Ein), bis die Brennkraftmaschine 1 abgeschaltet wird,
unabhängig
vom Öffnungsgrad
des Abgasrückführungsventils 29.
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Wenn die Vollständig-Offen-Markierung XEGR
in Schritt S110 auf OFF (Aus) steht, das heißt, wenn das Abgasrückführungsventil 29 während einer Fahrt
der Brennkraftmaschine 1 noch nicht vollständig geöffnet gewesen
ist, geht der Regler 30 weiter zu Schritt S120. In Schritt
S120 stellt der Regler 30 fest, ob die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge
Q vom Kraftstoffeinspritzventil 11 zwischen dem niedrigsten Wert
Q1 und dem höchsten
Wert Q2 liegt. Die Kraftstoffeinspritzmenge Q entspricht der Last,
die auf die Brennkraftmaschine 1 wirkt. Das Abgasrückführungsventil 29 kann
vollständig
geöffnet
werden, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Q im Bereich zwischen
dem niedrigsten Wert Q1 und dem höchsten Wert Q2 liegt. Das bedeutet
in anderen Worten, dass im Bereich zwischen den Werten Q1 und Q2
relativ große
Fluktuationen des Rückführverhältnisses
(Abgasrückführungsverhältnisses)
den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 nicht negativ
beeinflussen. Das Rückführverhältnis bezeichnet
das Verhältnis zwischen
der Menge der zurückgeführten Abgase zur
Menge der Ansaugluft.
-
Wenn die aktuelle Kraftstoffeinspritzmenge Q
zwischen dem niedrigsten Wert Q1 und dem höchsten Wert Q2 liegt, geht
der Regler 30 weiter zu Schritt S130. In Schritt S130 stellt
der Regler 30 fest, ob die Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE zwischen dem
niedrigsten Wert NEL und dem höchsten
Wert NEH liegt. Im Bereich zwischen dem niedrigsten Wert NEL und
dem höchsten
Wert NEH kann das Abgasrückführungsventil 29 vollständig geöffnet werden. Das
bedeutet in anderen Worten, dass im Bereich zwischen den Werten
NEL und NEH relativ große Fluktuationen
des Rückführverhältnisses
(Abgasrückführungsverhältnisses)
den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 nicht negativ
beeinflussen.
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Wenn die aktuelle Brennkraftmaschinen-Drehzahl
NE zwischen den Werten NEL und NEH liegt, geht der Regler 30 weiter
zu Schritt S140. In Schritt S140 stellt der Regler 30 fest,
ob ein Grund-Zielöffnungsgrad
EGRRAT des Abgasrückführungsventils 29 gleich
einem oder kleiner als ein Referenzwert TEGR ist. Der Grund-Zielöffnungsgrad EGRRAT
des Abgasrückführungsventils 29 wird
auf der Basis des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 berechnet.
Genauer gesagt wird der Grund-Zielöffnungsgrad EGRRAT auf der
Basis der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der Brennkraftmaschinen-Drehzahl
NE in Bezug auf ein Kennfeld aus 13 berechnet.
Der Referenzwert TEGR ist kleiner als der maximale Öffnungsgrad
des Abgasrückführungsventils 29.
Wenn der Öffnungsgrad
des Abgasrückführungsventils 29 zwischen
dem Referenzwert TEGR und dem maximalen Öffnungsgrad verändert wird,
verändert
sich das Rückführverhältnis nicht signifikant.
In diesem Fall liegen die Fluktuationen des Rückführverhältnisses in einem akzeptablen
Bereich.
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Wenn der Grund-Zielöffnungsgrad
EGRRRT gleich dem oder größer als
der Referenzwert TEGR ist, geht der Regler 30 weiter zu
Schritt S150. In Schritt S150 stellt der Regler 30 fest,
ob ein Zählwert EGRWOC
einen Referenzwert Ti erreicht hat. Der Zählwert EGRWOC entspricht einer
Zeitdauer, die von einem Zeitmesser in der CPU des Reglers 30 gemessen
wird. Der Zählwert
EGRWOC wird kontinuierlich schrittweise erhöht, solange der Regler 30 eingeschaltet
ist.
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Falls einer der Schritte S110 bis
S140 mit NO (Nein) beurteilt wird, geht der Regler 30 weiter
zu Schritt S190 und setzt den Zählwert
EGRWOC auf Null zurück.
Nach Schritt S190 geht der Regler 30 weiter zu Schritt
S220. Wenn der Zählwert
EGRWOC in Schritt S150 kleiner als der Referenzwert Ti ist, geht
der Regler 30 weiter zu Schritt S220. Das bedeutet in anderen
Worten, dass der Regler 30 auch dann weiter zu Schritt
S220 geht, wenn alle Schritte S110 bis S140 korrekt sind, bis dieser
Zustand für den
durch den Referenzwert Ti dargestellten Zeitraum angehalten hat.
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In Schritt S220 korrigiert der Regler 30 den berechneten
Grund-Zielöffnungsgrad
EGRRAT entsprechend einer Funktion Fe, um einen Zielöffnungsgrad
EGRREQ des Abgasrückführungsventils 29 zu erhalten.
Danach unterbricht der Regler 30 die Verarbeitung zeitweilig.
Der Regler 30 steuert den Schrittmotor 52 so an,
dass das Abgasrückführungsventil 29 bis
zum Zielöffnungsgrad
EGRREQ geöffnet
wird. Im Ergebnis wird die Öffnung
des Abgasrückführungsventils 29 entsprechend
dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 eingestellt.
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Wenn der Zählwert EGRWOC in Schritt S150
gleich dem oder größer als
der Referenzwert Ti ist, geht der Regler 30 weiter zu Schritt
S160. Das bedeutet in anderen Worten, dass der Regler 30 weiter zu
Schritt S160 geht, wenn alle Schritte S110 bis S140 während des
durch den Referenzwert Ti dargestellten Zeitraums erfüllt sind.
In Schritt S160 legt der Regler 30 einen maximalen Öffnungsgrad
EGRMAX als Zielöffnungsgrad
EGRREQ des Abgasrückführungsventils 29 fest.
Im Ergebnis steuert der Regler 30 den Schrittmotor 52 so
an, dass er das Abgasrückführungsventil 29 unabhängig von
dem Grund-Zielöffnungsgrad
EGRRAT, der auf der Basis des Kennfelds in 13 bestimmt worden ist, vollständig öffnet.
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In einem anschließenden Schritt S170 stellt der
Regler 30 fest, ob der aktuelle Öffnungsgrad EGRNOW des Abgasrückführungsventils 29 gleich dem
oder größer als
der maximale Öffnungsgrad EGRMAX
ist. Wenn der aktuelle Öffnungsgrad EGRNOW
kleiner als der maximale Öffnungsgrad EGRMAX
ist, stellt der Regler 30 fest, dass sich das Abgasrückführungsventil 29 gerade
in die vollständig geöffnete Position
bewegt und unterbricht die Verarbeitung zeitweilig. Wenn der aktuelle Öffnungsgrad EGRNOW
gleich dem oder größer als
der maximale Öffnungsgrad
EGRMAX ist, stellt der Regler 30 fest, dass das vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 abgeschlossen
ist und geht weiter zu Schritt S180. In Schritt S180 setzt der Regler 30 die Vollständig-Offen-Markierung
XEGR auf ON (Ein) und unterbricht die Verarbeitung zeitweilig.
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Die Vollständig-Offen-Markierung XEGR bleibt
auf ON (Ein), solange die Brennkraftmaschine 1 weiterläuft. Dadurch
ist die Bestimmung von Schritt S110 immer NO (Nein), wenn die Brennkraftmaschine 1 läuft. Aus
diesem Grund werden, sobald das Abgasrückführungsventil 29 während einer
Fahrt der Brennkraftmaschine 1 einmal vollständig geöffnet gewesen
ist, nur die Schritte S190 und S220 wiederholt, und der Öffnungsgrad
des Abgasrückführungsventils 29 wird
entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 gesteuert.
-
Die Ausführung gemäß den 1 bis 13 bietet
die folgenden Vorteile:
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Ob das vollständige Öffnen des Abgasrückführungsventils 29 die
Verbrennung der Brennkraftmaschine 1 negativ beeinflusst,
wird auf der Basis der Bestimmungen der Schritte S120 bis S140 festgestellt.
Im Besonderen wird in Schritt S140 festgestellt, ob der Grund-Zielöffnungsgrad
EGRRAT gleich dem oder kleiner als der Referenzwert TEGR ist. Abhängig von
der Bestimmung in Schritt S140 stellt der Regler 30 fest,
ob die Fluktuationen des Rückführverhältnisses
in einem annehmbaren Bereich liegen werden, wenn das Abgasrückführungsventil 29 in
die vollständig
geöffnete
Position bewegt wird. Wenn die Bestimmungen der Schritte S120 bis
S140 alle mit YES (Ja) bestimmt werden, das heißt, wenn der Regler 30 feststellt,
dass die Verbrennung der Brennkraftmaschine 1 nicht behindert
wird, und wenn dieser Zustand für
eine bestimmte Zeitdauer anhält,
wird das Abgasrückführungsventil 29 zwangsweise
vollständig
geöffnet.
Das bedeutet genauer gesagt, dass die Ventilspindel 56a angehoben
wird, bis der Ventildichtkörper 56b an
das untere Ende 72a des Anschlags 72 anstößt. Die
Innenfläche
des Lochs 72b im Anschlag 72 entfernt Ablagerungen
von der Ventilspindel 56a. Darüber hinaus behindert die Entfernung
der Ablagerungen den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 nicht.
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Das Abgasrückführungsventil 29 ist
vollständig
geöffnet,
wenn die Brennkraftmaschine 1 läuft. Aus diesem Grund und im
Gegensatz zur früheren Technik,
in der das Abgasrückführungsventil
vollständig
geöffnet
wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt ist, verschlechtert die
Ausführung
gemäß der 1 bis 13 nicht die Startbedingungen der Brennkraftmaschine 1.
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Bei einer Fahrt der Brennkraftmaschine 1 wird
das Abgasrückführungsventil 29,
wenn es einmal zwangsweise vollständig geöffnet gewesen ist, nicht erneut
zwangsweise vollständig
geöffnet.
Das verhindert, dass das Abgasrückführungsventil 29 häufig vollständig geöffnet ist,
wodurch Verbrennungsfluktuationen durch das vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 minimiert
werden.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum zwangsweise
vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 gemäß einer
zweiten Ausführung unter
Verweis auf ein Ablaufdiagramm aus 14 beschrieben.
Die gleichen Schritte wie im entsprechenden Ablaufdiagramm aus 12 sind mit den gleichen
Positionsnummern bezeichnet. Die Ausführung gemäß 14 unterscheidet sich dahingehend von
der Ausführung
gemäß 12, dass der Schritt S135
zwischen den Schritten S130 und S140 eingefügt wurde.
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In Schritt S135 stellt der Regler 30 fest,
ob die Einspritzart entweder die erste Einspritzart R1 oder die
zweite Einspritzart R2 ist. Das bedeutet in anderen Worten, dass
der Regler 30 feststellt, ob Kraftstoff im Kompressionshub
des Kolbens 3 eingespritzt wird. Wenn die Antwort YES (Ja)
ist, geht der Regler 30 weiter zu Schritt S140. Wenn die
Antwort NO (Nein) ist, geht der Regler 30 weiter zu Schritt S190.
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Wie bereits vorstehend unter Verweis
auf die 8 und 9 beschrieben, wird bei Auswahl
der ersten Einspritzart R1 oder der zweiten Einspritzart R2 eine
Magerverbrennung durchgeführt
und der Drosselklappenöffnungsgrad
THROT ist für
die Kraftstoffeinspritzmenge relativ groß. Kraftstoff wird deshalb im
Kompressionshub eingespritzt, um die Brennfähigkeit zu verbessern und eine
geschichtete Verbrennung durchzuführen.
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In der Ausführung gemäß 14 wird das Abgasrückführungsventil 29 vollständig geöffnet, wenn
der Schritt S135 zusätzlich
zu den Schritten S110, S120, S130 und S140 erfüllt ist. Das bedeutet, dass
das Abgasrückführungsventil 29 nur
dann vollständig
geöffnet
wird, wenn eine Schichtladeverbrennung durchgeführt wird, bei der Kraftstoff
im Kompressionshub eingespritzt wird. Bei der Schichtladeverbrennung
ist die Menge der Ansaugluft relativ groß, wodurch die Fluktuationen
des Rückführverhältnisses
aufgrund der Änderung
des Öffnungsgrads
des Abgasrückführungsventils 29 unterdrückt werden.
Aus diesem Grund verhindert die Ausführung gemäß 14 effektiv die Beeinflussung der Verbrennung
durch das vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29.
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In einigen Fällen geben die Bestimmungen der
Schritte S120 und S130 auf der Basis der Kraftstoffeinspritzmenge
Q und der Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE den Betriebszustand der
Brennkraftmaschine 1 aufgrund von Hysteresen nicht genau
wieder. Allerdings ist in der Ausführung gemäß 14 der Schritt S135 hinzugefügt. Das
bedeutet, dass die Frage, ob Kraftstoff im Kompressionshub eingespritzt
wird oder nicht, als eine der Bedingungen für das vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 verwendet
wird, wodurch der Prozess optimiert wird.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum zwangsweise
vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 gemäß einer
dritten Ausführung unter
Verweis auf ein Ablaufdiagramm aus 15 beschrieben.
Die gleichen Schritte wie im entsprechenden Ablaufdiagramm aus 12 sind mit den gleichen
Positionsnummern bezeichnet. Die Ausführung gemäß 15 unterscheidet sich dahingehend von
der Ausführung
gemäß 12, dass die Schritte S132
und S134 zwischen den Schritten S130 und S140 eingefügt wurden.
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In Schritt S132 stellt der Regler 30 fest,
ob ein Betriebsartenwert NMODE gleich Null ist. Der Betriebsartenwert
NMODE wird auf Null gesetzt, wenn eine Einspritzart zur Durchführung der
geschichteten Einspritzung (die erste Einspritzart R1 oder die zweite
Einspritzart R2) ausgewählt
ist und kein Fettgemisch-Spitzenbetrieb
durchgeführt
wird. Fettgemisch-Spitzenbetrieb
bezieht sich auf einen Steuerungsvorgang zur Verringerung der Menge
der angesaugten Luft zum Anfetten des Luft-Kraftstoff-Gemisches
entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 (beispielsweise
der Zeitdauer, in der ein Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt wurde
und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
in der Magerverbrennung). Wie vorstehend beschrieben, wird, wenn
der Katalysator 24a annähernd
mit Stickoxiden gesättigt
ist, ein Fettgemisch-Spitzenbetrieb durchgeführt. Das bedeutet, dass das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis zeitweilig
abgesenkt wird, um das Stickoxid zu reduzieren, das in dem in Strömungsrichtung
hinten liegenden Katalysator 24a okkludiert wurde, wodurch
die Menge des adsorbierten Stickoxids verringert wird. Um den Fettgemisch-Spitzenbetrieb
durchzuführen,
berechnet der Regler 30 kontinuierlich die Menge QZNOXCNT
des Stickoxids, das in dem in Strömungsrichtung hinten liegenden
Katalysator 24a adsorbiert wurde, auf der Basis der Zeitdauer,
in der ein Magerverbrennungsbetrieb durchgeführt wurde, und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in
der Magerverbrennung. Wenn die berechnete Menge QNOXCNT gleich einem
oder größer als
ein vorbestimmter akzeptabler Wert ist, führt der Regler 30 einen
Fettgemisch-Spitzenbetrieb
durch. Zu diesem Zeitpunkt ist der Betriebsartenwert NMODE auf einen
Wert ungleich Null gesetzt.
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Wenn der Betriebsartenwert NMODE
in Schritt S132 nicht gleich Null ist, geht der Regler 30 weiter
zu Schritt S190 und führt
eine normale Abgasrückführungssteuerung
entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 durch.
Wenn der Betriebsartenwert NMODE in Schritt S132 gleich Null ist,
geht der Regler 30 weiter zu Schritt S134. In Schritt S134
stellt der Regler 30 fest, ob die adsorbierte Menge QNOXCNT
gleich einem oder größer als
ein vorbestimmter Referenzwert XNOX ist. Der Referenzwert XNOX ist
etwas kleiner als der Wert der für
die Bestimmung verwendet wird, ob der Fettgemisch-Spitzenbetrieb
durchgeführt
zu werden braucht. Wenn die adsorbierte Menge QNOXCNT den Bestimmungswert
XNOX übersteigt,
steht die Durchführung
des Fettgemisch-Spitzenbetriebs unmittelbar bevor.
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Wenn die adsorbierte Menge QNOXCNT größer als
der Referenzwert XNOX ist, das heißt, wenn der Start des Fettgemisch-Spitzenbetriebs
unmittelbar bevorsteht, geht der Regler 30 weiter zu Schritt
S190. In Schritt S190 führt
der Regler 30 eine normale Abgasrückführungssteuerung entsprechend dem Betriebszustand
der Brennkraftmaschine 1 durch. Wenn die adsorbierte Menge
QNOXCNT gleich dem oder kleiner als der Referenzwert XNOX ist, das
heißt,
wenn noch eine relativ lange Zeit bis zur Durchführung des Fettgemisch-Spitzenbetriebs verbleibt,
geht der Regler 30 weiter zu Schritt S140.
-
In der Ausführung gemäß 12 öffnet
der Regler 30 das Abgasrückführungsventil 29 vollständig, wenn
die Schritte S110, S120, S130 und S140 erfüllt sind. Darüber hinaus öffnet der
Regler 30 das Abgasrückführungsventil 29 in
der Ausführung
gemäß 15 vollständig, wenn
gerade kein Fettgemisch-Spitzenbetrieb durchgeführt wird und noch eine relativ
lange Zeit bis zur Durchführung
des Fettgemisch-Spitzenbetriebs
verbleibt.
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Während
des Fettgemisch-Spitzenbetriebs wird die Menge der Ansaugluft verringert.
Aus diesem Grund fluktuiert das Rückführverhältnis relativ stark aufgrund
von Änderungen
der Öffnung
des Abgasrückführungsventils 29.
In der Ausführung
gemäß 15 wird das Abgasrückführungsventil 29 nicht vollständig geöffnet, wenn
der Fettgemisch-Spitzenbetrieb
durchgeführt
wird. Damit werden Fluktuationen des Rückführverhältnisses aufgrund von Änderungen
der Öffnung
des Abgasrückführungsventils 29 unterdrückt. Aus
diesem Grund verhindert die Ausführung
gemäß 15 zusätzlich die Beeinflussung der
Verbrennung durch das vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29.
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Wenn der Steuervorgang zum vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 unmittelbar vor
dem Starten des Fettgemisch-Spitzenbetriebs gestartet wird, wird
der Steuervorgang zum vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 aufgrund
einer Reaktionsverzögerung
des Abgasrückführungsventils 29 vor
dem Starten des Fettgemisch-Spitzenbetriebs manchmal nicht abgeschlossen
werden. Deshalb wird in der Ausführung
gemäß 15 die Steuerung für das vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 nicht
nur während des
Fettgemisch-Spitzenbetriebs verhindert, sondern auch unmittelbar
vor dem Starten des Fettgemisch-Spitzenbetriebs.
Dadurch kann die Steuerung für
das vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 die
Verbrennung nicht beeinflussen.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum zwangsweise
vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 gemäß einer
vierten Ausführung unter
Verweis auf ein Ablaufdiagramm aus 16 beschrieben.
Die gleichen Schritte wie im entsprechenden Ablaufdiagramm aus 12 sind mit den gleichen
Positionsnummern bezeichnet. Die Ausführung gemäß 16 unterscheidet sich dahingehend von
der Ausführung
gemäß 12, dass die Schritte S102,
S104 und S106 vor dem Schritt S110 hinzugefügt wurden und dass der Schritt
S182 nach dem Schritt S180 hinzugefügt wurde.
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In Schritt S102 stellt der Regler 30 fest,
ob eine Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung XSTEFI auf den Wert
ON (Ein) gesetzt ist. Wenn die Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung
XSTEFI nicht ON (Ein) ist, stellt der Regler 30 fest, dass
die Brennkraftmaschine 1 nicht läuft und geht weiter zu Schritt
S190. Wenn die Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung XSTEFI ON
(Ein) ist, stellt der Regler 30 fest, dass die Brennkraftmaschine 1 läuft und
geht weiter zu Schritt S104.
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In Schritt S104 beginnt der Regler 30,
die Betriebsdauer der Brennkraftmaschine 1 zu messen. Die
gemessene Zeitdauer CENG wird im Standby-Arbeitsspeicher (RAM) im
Regler 30 gespeichert. Der Regler 30 fährt mit
der Messung der Zeit fort, solange die Brennkraftmaschine 1 läuft. Wenn
die Brennkraftmaschine 1 durch Abschalten des Zündschalters
gestoppt wird, wird die gemessene Zeitdauer CENG nicht gelöscht. Die
gemessene Zeitdauer CENG ist ein kumulierter Wert der Betriebsdauer
der Brennkraftmaschine 1.
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In einem anschließenden Schritt S106 stellt der
Regler 30 fest, ob die gemessene Zeitdauer CENG gleich
einem oder größer als
ein vorbestimmter Wert Tx ist. Wenn die gemessene Zeitdauer CENG
kleiner als der Wert Tx ist, geht der Regler 30 weiter
zu Schritt S190. Wenn die gemessene Zeitdauer CENG gleich dem oder
größer als
der Wert Tx ist, geht der Regler 30 weiter zu Schritt S110
und führt
den gleichen Ablauf durch wie in 12 dargestellt.
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Wenn die Vollständig-Offen-Markierung XEGR
in Schritt S180 auf den Wert ON (Ein) gesetzt ist, geht der Regler 30 weiter
zu Schritt S182 und setzt die gemessene Zeitdauer CENG auf Null
zurück.
Dadurch wird, nachdem das Abgasrückführungsventil 29 einmal
vollständig
geöffnet
worden ist, das Abgasrückführungsventil 27 nicht
mehr vollständig
geöffnet,
solange die kumulierte Betriebsdauer der Brennkraftmaschine 1 kleiner
als der vorbestimmte Wert Tx ist.
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Wie bereits bei der Ausführung gemäß 12 beschrieben, wird das
Abgasrückführungsventil 29 bei
jeder Fahrt der Brennkraftmaschine 1 einmal vollständig geöffnet. Wenn
in einem kurzen Zeitraum viele Fahrten durchgeführt werden, kann das Abgasrückführungsventil 29 häufig vollständig geöffnet werden.
Allerdings wird in der Ausführung gemäß 16, nachdem das Abgasrückführungsventil 29 vollständig geöffnet worden
ist, das Abgasrückführungsventil 29 nicht
mehr vollständig
geöffnet, bis
die kumulierte Betriebsdauer der Brennkraftmaschine 1 den
vorbestimmten Wert Tx erreicht, wodurch verhindert wird, dass das
Abgasrückführungsventil 29 zu
häufig
vollständig
geöffnet
wird. Das bedeutet in anderen Worten, dass das Abgasrückführungsventil 29 in
geeigneten Zeitintervallen vollständig geöffnet wird.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum zwangsweise
vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 gemäß einer
fünften
Ausführung unter
Verweis auf ein Ablaufdiagramm aus 17 beschrieben.
Die gleichen Schritte wie im entsprechenden Ablaufdiagramm aus 12 sind mit den gleichen
Positionsnummern bezeichnet. Die Ausführung gemäß 17 unterscheidet sich dahingehend von
der Ausführung
gemäß 12, dass die Schritte S202,
S204 und S206 vor dem Schritt S110 hinzugefügt wurden und dass der Schritt
S282 nach dem Schritt S180 hinzugefügt wurde.
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In Schritt S202 stellt der Regler 30 wie
in Schritt S102 aus 16 fest,
ob eine Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung
XSTEFI auf den Wert ON (Ein) gesetzt ist. Wenn die Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung
XSTEFI nicht ON (Ein) ist, stellt der Regler 30 fest, dass
die Brennkraftmaschine 1 nicht läuft und geht weiter zu Schritt
S190. Wenn die Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung XSTEFI ON (Ein) ist,
stellt der Regler 30 fest, dass die Brennkraftmaschine 1 läuft und
geht weiter zu Schritt S204.
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In Schritt S204 beginnt der Regler 30,
die Fahrstrecke des Fahrzeugs zu messen. Der Regler 30 misst
die Fahrstrecke des Fahrzeugs auf der Basis der Signale des Wegstreckenzählers 32 (siehe 1) und speichert die gemessene
Fahrstrecke CDIS im Standby-Arbeitsspeicher (RAM) im Regler 30.
Solange die Brennkraftmaschine 1 läuft, wird die gemessene Fahrstrecke
CDIS erhöht,
wenn sich das Fahrzeug bewegt. Wenn die Brennkraftmaschine 1 durch
Abschalten des Zündschalters
gestoppt wird, wird die gemessene Fahrstrecke CDIS nicht gelöscht. Die
gemessene Fahrstrecke CDIS ist ein kumulierter Wert der gefahrenen
Strecke des Fahrzeugs.
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In einem anschließenden Schritt S206 stellt der
Regler 30 fest, ob die gemessene Fahrstrecke CDIS gleich
einem oder größer als
ein vorbestimmter Wert Dx ist. Wenn die gemessene Fahrstrecke CDIS kleiner
als der Wert Dx ist, geht der Regler 30 weiter zu Schritt
S190. Wenn die gemessene Fahrstrecke CDIS gleich dem oder größer als
der Wert Dx ist, geht der Regler 30 weiter zu Schritt S110
und führt
den gleichen Ablauf durch wie in 12 dargestellt.
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In Schritt S180 geht, wenn die Vollständig-Offen-Markierung XEGR auf
den Wert ON (Ein) gesetzt ist, der Regler 30 weiter zu
Schritt S282 und setzt CDIS auf Null zurück. Dadurch wird, nachdem das
Abgasrückführungsventil 27 einmal
vollständig geöffnet worden
ist, das Abgasrückführungsventil 27 nicht
mehr vollständig
geöffnet,
solange die kumulierte Fahrstrecke des Fahrzeugs nicht den Wert
Dx erreicht hat.
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Wie vorstehend beschrieben, wird,
nachdem das Abgasrückführungsventil 29 einmal
vollständig geöffnet worden
ist, das Abgasrückführungsventil 29 nicht
mehr vollständig
geöffnet,
solange die kumulierte Strecke, die das Fahrzeug zurückgelegt
hat, nicht den Wert Dx erreicht hat. Dadurch wird auch bei häufigen kurzen
Fahrten das Abgasrückführungsventil 29 nicht
häufig
vollständig
geöffnet.
Das bedeutet in anderen Worten, dass das Abgasrückführungsventil 29 in
geeigneten Intervallen vollständig
geöffnet
wird.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum zwangsweise
vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 gemäß einer
sechsten Ausführung
unter Verweis auf Ablaufdiagramme aus 18 und 19 beschrieben. Die gleichen
Schritte wie im entsprechenden Ablaufdiagramm aus 12 sind mit den gleichen Positionsnummern
bezeichnet.
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In Schritt S302 aus 18 stellt der Regler 30 wie
in Schritt S202 aus 17 fest,
ob die Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung
XSTEFI auf den Wert ON (Ein) gesetzt ist. Wenn die Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung
XSTEFI nicht auf ON (Ein) gesetzt ist, stellt der Regler 30 fest,
dass die Brennkraftmaschine 1 nicht läuft und geht weiter zu Schritt
S220. Wenn die Brennkraftmaschinen-Zustandsmarkierung XSTEFI auf ON (Ein)
gesetzt ist, stellt der Regler 30 fest, dass die Brennkraftmaschine 1 läuft und
geht weiter zu Schritt S304.
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In Schritt S304 beginnt der Regler 30 mit
einem Zählvorgang
wie im Ablaufschema in 19 dargestellt.
Wie in 19 dargestellt,
führt der
Regler 30 die Schritte S110, S120, S130 und S140 wie in der
Ausführung
gemäß 12 durch. Wenn mindestens
einer der Schritte S110, S120, S130 und S140 nicht erfüllt ist,
geht der Regler 30 weiter zu Schritt S190 und setzt den
Zählwert
EGRWOC auf Null. In einem anschließenden Schritt S195 setzt der Regler 30 eine
Zustandsmarkierung XCn auf OFF (Aus) und geht weiter zu Schritt
S306 aus 18.
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Wenn alle Schritte S110 bis S140
erfüllt
sind, geht der Regler 30 weiter zu Schritt S150 und stellt fest,
ob der Zählwert
EGRWOC gleich dem oder größer als
der vorbestimmte Wert Ti ist. Wenn der Zählwert EGRWOC kleiner als der
vorbestimmte Wert Ti ist, geht der Regler 30 weiter zu
Schritt S306 aus 18.
Wenn der Zählwert
EGRWOC gleich dem oder größer als
der vorbestimmte Wert Ti ist, geht der Regler 30 weiter
zu Schritt S152. Das bedeutet in anderen Worten, dass, wenn alle
Schritte S110 bis S140 für
einen Zeitraum erfüllt
sind, der dem Wert Ti entspricht, geht der Regler 30 weiter
zu Schritt S152.
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In Schritt S152 stellt der Regler 30 fest,
ob die Zustandsmarkierung XCn auf OFF (Aus) gesetzt ist. Wenn die
Zustandsmarkierung XCn nicht auf OFF (Aus) gesetzt ist, geht der
Regler 30 weiter zu Schritt S306 aus 18. Wenn die Zustandsmarkierung XCn auf
OFF (Aus) gesetzt ist, geht der Regler 30 weiter zu Schritt
S154 und erhöht
einen Zählwert
Cn um den Wert Eins. In einem anschließenden Schritt S156 setzt der
Regler 30 die Zustandsmarkierung XCn auf ON (Ein) und geht
weiter zu Schritt S306 aus 18.
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Wenn alle Schritte S110 bis S150
erfüllt
sind und die Zustandsmarkierung XCn auf OFF (Aus) gesetzt ist, wird
der Zählwert
Cn um den Wert Eins erhöht.
Dann wird die Zustandsmarkierung XCn auf ON (Ein) gesetzt. Solange
die Schritte S110 bis S150 erfüllt
sind, nachdem der Zählwert
Cn erhöht
worden ist, bleibt die Zustandsmarkierung XCn auf ON (Ein) gesetzt.
In diesem Zustand wird der Zählwert
Cn nicht erhöht.
Der Zählwert
Cn wird erhöht,
wenn die Schritte S110 bis S150 wieder erfüllt sind, nachdem mindestens
einer der Schritte S110 bis S140 nicht erfüllt gewesen ist und die Zustandsmarkierung
XCn in Schritt S195 auf OFF (Aus) gesetzt worden ist.
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In Schritt S306 aus 18 stellt der Regler 30 fest,
ob der Zählwert
Cn gleich einem oder größer als
ein vorbestimmter Wert Kx ist. Der Wert Kx ist beispielsweise eine
natürliche
Zahl. Wenn der Zählwert Cn
kleiner als der Wert Kx ist, geht der Regler 30 weiter
zu Schritt S220 und steuert die Öffnung
des Abgasrückführungsventils 29 entsprechend
dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1. Wenn der Zählwert Cn
gleich dem oder größer als
der Wert Kx ist, führt
der Regler 30 die Schritte S160, S170 und S180 aus. Das
bedeutet, wie bei der Ausführung
gemäß 12 beschrieben, dass der
Regler 30 das Abgasrückführungsventil 29 zwangsweise
vollständig öffnet und
die Vollständig-Offen-Markierung XEGR
auf ON (Ein) setzt.
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In einem anschließenden Schritt S382 setzt der
Regler 30 den Zählwert
Cn auf Null zurück
und unterbricht die Verarbeitung zeitweilig.
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Wie vorstehend beschrieben, wird
das Abgasrückführungsventil 29 nur
dann vollständig
geöffnet,
wenn die Bedingungen für
das vollständige
Offnen des Abgasrückführungsventils 29 (Schritte
S110 bis S150) erfüllt
sind, bis die Routine so oft wiederholt worden ist, wie es dem Wert
Kx entspricht. Dadurch kann das Zeitintervall zwischen den Vorgängen für das vollständige Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 entsprechend
dem Typ der Brennkraftmaschine 1 angepasst werden. Darüber hinaus
kann die Anzahl der Vorgänge
für das
zwangsweise Öffnen
des Abgasrückführungsventils 29 gesteuert
werden, um die Verbrennung der Brennkraftmaschine 1 zu
optimieren.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum zwangsweise
vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 gemäß einer
siebten Ausführung unter
Verweis auf Ablaufdiagramme aus 20 beschrieben.
Die gleichen Schritte wie im entsprechenden Ablaufdiagramm aus 12 sind mit den gleichen
Positionsnummern bezeichnet. Die Ausführung gemäß 20 unterscheidet sich dahingehend von der
Ausführung
gemäß 12, dass der Schritt S162
zwischen den Schritten S160 und S170 eingefügt wurde und der Schritt 5222
nach dem Schritt S220 hinzugefügt
wurde.
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In Schritt S222 empfängt der
Regler 30 einen Drosselklappenöffnungsgrad THROT entsprechend des
Kennfelds aus 8 und
setzt den erhaltenen Öffnungsgrad
THROT als Soll-Öffnungsgrad TRTREQ.
Auf der anderen Seite addiert in Schritt S162 der Regler 30 einen
vorbestimmten Wert α (α > 0) zum Drosselklappenöffnungsgrad
THROT aus dem Kennfeld der 8 hinzu
und setzt den erhaltenen Öffnungsgrad
als Soll-Öffnungsgrad
TRTREQ.
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Das bedeutet, dass, wenn das Abgasrückführungsventil 29 zwangsweise
vollständig
geöffnet wird,
die Drosselklappe 23 weiter geöffnet wird als dann, wenn das
Abgasrückführungsventil 29 nicht voll
geöffnet
wird. Da bei einer weiteren Öffnung
der Drosselklappe 23 die Ansaugluftmenge erhöht wird, wird
die Fluktuation des Rückführverhältnisses
aufgrund der Änderung
des Öffnungsgrads
des Abgasrückführungsventils 29 verringert,
wodurch die Verbrennung verbessert wird.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum zwangsweise
vollständigen Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 gemäß einer
achten Ausführung unter
Verweis auf Ablaufdiagramme aus 21 beschrieben.
Die gleichen Schritte wie im entsprechenden Ablaufdiagramm aus 12 sind mit den gleichen
Positionsnummern bezeichnet. Die Ausführung gemäß 21 unterscheidet sich dahingehend von der
Ausführung
gemäß 12, dass der Schritt S262
zwischen den Schritten S160 und S170 eingefügt wurde und der Schritt S322
nach dem Schritt S220 hinzugefügt
wurde.
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Der Regler 30 berechnet
einen Einspritzzeitpunkt SA entsprechend des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1.
In Schritt korrigiert der Regler 30 den berechneten Einspritzzeitpunkt
SA auf der Basis einer Funktion Fs, wodurch sich ein korrigierter Einspritzzeitpunkt
Fs(SA) ergibt. Der Regler 30 setzt den korrigierten Einspritzzeitpunkt
Fs(SA) als Soll-Einspritzzeitpunkt SAREQ. Auf der anderen Seite
zieht in Schritt S262 der Regler 30 den Einspritzzeitpunkt
Fs(SA) um einen Wert β (β > 0) vor und setzt das
Ergebnis als Soll-Einspritzzeitpunkt
SAREQ. Der Einspritzzeitpunkt entspricht einem bestimmten Drehwinkel
der Kurbelwelle (nicht abgebildet) und das Vorziehen des Einspritzzeitpunkts
um den Wert β entspricht
einem Vorverlegen des Einspritzzeitpunkts.
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Wie vorstehend beschrieben wird,
wenn der Steuervorgang für
das zwangsweise Öffnen
des Abgasrückführungsventils 29 durchgeführt wird,
der Einspritzzeitpunkt um den Wert β vorverlegt im Verhältnis zu
dem Zustand, wenn der Steuervorgang für das zwangsweise Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 nicht
durchgeführt
wird. Um eine zufriedenstellende Verbrennung zu erreichen, ist es
empfehlenswert, den Einspritzzeitpunkt vorzuverlegen, wenn das des
Rückführverhältnis zunimmt
oder wenn der Öffnungsgrad
des Abgasrückführungsventils 29 zunimmt.
In der Ausführung
gemäß 21 wird der Einspritzzeitpunkt
vorverlegt, wenn der Steuervorgang für das zwangsweise Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 durchgeführt wird,
wodurch eine zufriedenstellende Verbrennung beibehalten wird.
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Die vorliegende Erfindung kann alternativ
in den folgenden Formen ausgeführt
werden:
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In Schritt S120 stellt der Regler 30 fest,
ob die Kraftstoffeinspritzmenge Q, die der Last entspricht, die
auf die Brennkraftmaschine 1 wirkt, zwischen dem niedrigsten
Wert Q1 und dem höchsten Wert
Q2 liegt. Statt der Kraftstoffeinspritzmenge Q kann der Regler 30 andere
Werte nutzen, die der Last entsprechen, die auf die Brennkraftmaschine 1 wirkt,
wie beispielsweise die Ansaugluftmenge, den Öffnungsgrad der Drosselklappe 23,
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
und den Ansaugdruck, und feststellen, ob dieser gewählte Wert
innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt.
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In Schritt S140 stellt der Regler 30 fest,
ob ein Grund-Zielöffnungsgrad
EGRRAT, der auf der Basis der Kraftstoffeinspritzmenge Q und der
Brennkraftmaschinen-Drehzahl
NE berechnet wird, gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Referenzwert
TEGR ist. Allerdings kann der Regler 30 auch andere Werte
wie beispielsweise den aktuellen Öffnungsgrad EGRNOW des Abgasrückführungsventils 29 oder
den Soll-Öffnungsgrad
EGRREQ verwenden und feststellen, ob dieser gewählte Wert gleich einem oder
größer als
ein bestimmter Referenzwert ist.
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In der Ausführung gemäß 15 kann der Steuervorgang für das zwangsweise Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 für eine vorbestimmte Zeitdauer
nach dem Abschluss des Fettgemisch-Spitzenbetriebs gesperrt werden.
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Die Schritte S110 und S180 können entfallen.
Das bedeutet in anderen Worten, dass der Steuervorgang für das zwangsweise Öffnen des
Abgasrückführungsventils 29 mehr
als einmal während
jeder Fahrt durchgeführt
werden kann.
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Mindestens einer der Schritte S120
und S130 kann entfallen. Das bedeutet, dass nicht festgestellt wird,
ob die Kraftstoffeinspritzmenge Q innerhalb des vorbestimmten Bereichs
liegt. Alternativ kann darauf verzichtet werden, festzustellen,
ob die Brennkraftmaschinen-Drehzahl NE innerhalb des vorbestimmten
Bereichs liegt.
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Aus diesem Grund sind die vorliegenden
Beispiele und Ausführungen
als beispielhaft zu betrachten und die Erfindung ist nicht auf die
darin enthaltenen Details beschränkt,
sondern kann innerhalb des Umfangs und der Gleichwertigkeit der
anhängenden Ansprüche modifiziert
werden.
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Eine Abgasrückführungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Ein Teil des von Brennkammern (5) ausgestoßenen Abgases
wird in die Brennkammern (5) über einen Rückführungskanal (29a)
rückgeführt. Ein
Abgasrückführungsventil
(29) ist im Rückführungskanal
(29a) vorgesehen und dient zur Steuerung der Menge des
rückgeführten Abgases. Fremdkörper, die
im Abgas im Rückführungskanal (29a)
enthalten sind, haften an einer Ventilspindel (56a) des
Abgasrückführungsventils
(29) an, die im Rückführungskanal
(29a) exponiert ist. Im Normalfall wird der Öffnungsgrad
des Abgasrückführungsventils (29)
entsprechend des Betriebszustands der Brennkraftmaschine gesteuert.
Wenn der Öffnungsgrad des
Abgasrückführungsventils
(29), der entsprechend des Betriebszustands der Brennkraftmaschine bestimmt
wird, größer als
ein vorbestimmter Wert ist, stellt ein Regler (30) fest,
dass das Rückführverhältnis innerhalb
eines Akzeptanzbereichs bleibt, auch wenn das Abgasrückführungsventil
(29) aus der aktuellen Position heraus vollständig geöffnet wird.
Aus diesem Grund öffnet
der Regler (30) das Abgasrückführungsventil (29)
zwangsweise vollständig.
Im Ergebnis werden die Fremdkörper
von der Ventilspindel (56a) entfernt, ohne dass die Betriebsbedingungen der
Brennkraftmaschine verschlechtert werden.