DE69925066T2

DE69925066T2 - Steuervorrichtung für abgasrückführungssystem in einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69925066T2
Application number: DE69925066T
Authority: DE
Inventors: Hirotada Yokohama-shi Muraki; Sadayuki Yamato-shi Yonetamari
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: US6227182B1; EP0964142A2; DE69925066D1; EP0964142B1; EP0964142A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen eines Abgasrückführungs-Steuersystems für eine Brennkraftmaschine, und zwar im Besonderen Techniken für die Rückkopplungssteuerung einer Abgasrückführungsrate in Abhängigkeit von einem Durchfluss von Ansaugluft durch einen Lufteinlasskanal in Dieselmotoren.
Beschreibung des Standes der Technik
Um die Verschmutzung der Atmosphäre, besonders durch Stickoxide (NO_x), durch Kraftfahrzeuge zu minimieren, sind verschiedene Abstimmungs- und Abgasemissions-Steuertechniken vorgeschlagen und entwickelt worden. Ein Abgasrückführungs-Steuersystem, oft als EGR-System abgekürzt, wird verwendet, um NO_x-Emissionen durch Abgase von Brennkraftmaschinen auf dem Wege der Absenkung der Verbrennungstemperatur zu reduzieren, die erreicht wird, indem ein Teil des inerten Abgases durch einen Einlassverteiler zurückgeführt wird. Ein solches EGR-System wurde in der Japanese Patent Provisional Publication Nr. 60-230555 veröffentlicht. Einerseits ist ein EGR nützlich, um die Bildung von NO_x zu vermindern. Andererseits verschlechtert eine unerwünscht hohe Abgasrückführungsrate die Verbrennung, wodurch die Leistung des Motors abnimmt und die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs beeinträchtigt wird. In den letzten Jahren ist es wünschenswert geworden, eine hochpräzise EGR-Steuerung unter Beachtung zahlreicher Faktoren zu erreichen, nämlich (i) der Motortemperatur (d.h. während eines Kaltstarts, in der Aufwärmphase bzw. im Zustand eines warmen Motors), (ii) der reduzierten effektiven Öffnung eines EGR-Steuerventils durch anhaftendes Schmieröl oder Verbrennungsprodukte (Kohlenstoffablagerungen), (iii) Veränderung der Einlassluft-Strömungsrate auf Grund veränderter Dichte der Luft als Folge des Fahrens aus einer tiefer gelegenen Gegend in eine höher gelegene Gegend bei konstanter Motordrehzahl und -last, und (iv) der Verzögerung des Ladedrucks (auch als „Turbo-Loch" bekannt) bei Turbolader-Motoren in einem Übergangsstadium, wie zum Beispiel dem Übergang von normaler, konstanter Fahrweise zu starker Beschleunigung des Fahrzeugs. Um das Problem der Abweichung von einer gewünschten EGR-Rate zu vermeiden, welches aus Veränderungen der Einlassluft-Strömungsrate bei einer starken Absenkung der Dichte der Umgebungsluft beim Fahren aus einer tiefer gelegenen Gegend in eine höher gelegene Gegend herrührt, wird in der Japanese Patent Provisional Publication No. 59-74364 vorgeschlagen, eine Rückkopplungssteuerung einer gewünschten EGR-Rate auf der Grundlage eines erfassten Wertes einer tatsächlichen Strömungsrate der Einlassluft vorzunehmen, die durch einen Lufteinlasskanal eines Einlasssystems eines Dieselmotors fließt.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die oben erwähnte hochpräzise EGR-Steuerung zu erreichen, ist es notwendig, eine EGR-Rate bzw. einen EGR-Betrag (eine Öffnung eines EGR-Steuerventils) in Anhängigkeit von verschiedenen Motorbetriebsbedingungen (Motortemperatur, z.B. Motorkühlmittel-Temperatur, Automatikgetriebe-Öltemperatur oder dergleichen; Einspritzzeitpunkt, Luftdruck usw.) außer der Motordrehzahl und -last zu korrigieren bzw. zu kompensieren, und eine Rückkopplungs-Korrektur der EGR-Rate in Abhängigkeit von Veränderungen einer Ist-Einlassluft-Strömungsrate auszuführen. Angenommen, dass eine EGR-Rate in Abhängigkeit von der Motortemperatur, wie z.B. der Motorkühlmittel-Temperatur korrigiert wird, variiert eine Einlassluft-Strömungsrate ebenfalls auf Grund der korrigierten EGR-Rate. Es ist deshalb notwendig, die variierte Einlassluft-Strömungsrate zu schätzen, und die EGR-Rate (oder die Öffnung des EGR-Steuerventils) zu korrigieren, während die geschätzte Einlassluft-Strömungsrate mit der Ist-Einlassluft-Strömungsrate verglichen wird. Nach einem typischen Verfahren zur Korrektur der Öffnung des EGR-Steuerventils müssen zunächst eine Vielzahl von Kennlinienfeldern vorbereitet werden, die jeweils die Beziehung zwischen einer Basis-Einlassluft-Strömungsrate und Motorbetriebsbedingungen, wie z.B. Motordrehzahl und -last, für jeden von der Motorkühlmittel-Temperatur abhängigen Korrekturwert für die Öffnung des EGR-Steuerventils zeigen. Anschließend wird auf der Grundlage der Basis-Einlassluft-Strömungsrate, die durch die von der Motorkühlmittel-Temperatur abhängigen Korrekturwert der Öffnung des EGR-Steuerventils interpoliert und korrigiert wird, ein Korrekturfaktor für die Öffnung des EGR-Steuerventils berechnet und mit einer tatsächlich gemessenen oder durch einen Luftströmungsmesser erfassten Ist-Einlassluft-Strömungsrate (oder dem tatsächlichen Luftvolumen, das in die Zylinder des Motors fließt) multipliziert. Danach wird eine gewünschte Öffnung des EGR-Steuerventils, die auf der Grundlage der Motordrehzahl und -last berechnet wird, durch den berechneten Korrekturfaktor für das EGR-Steuerventil endgültig korrigiert, um eine Rückkopplungssteuerung auszuführen, so dass die Öffnung des EGR-Steuerventils auf die endgültig korrigierte Öffnung eingestellt wird. Bei den zuvor beschriebenen Verfahren zur Korrektur der Öffnung eines EGR-Steuerventils muss eine Vielzahl von Kennlinienfeldern für jede Motorkühlmittel-Temperatur vorbereitet und im Speicher einer elektronischen Steuereinheit mit einem Mikrocomputer abgelegt werden, da die von der Motorkühlmittel-Temperatur abhängige Korrektur der Öffnung des EGR-Steuerventils und die auf Änderungen der Einlassluft-Strömungsrate basierende Korrektur der Öffnung des EGR-Steuerventils unabhängig voneinander erfolgen. Dies hat die Speicherung einer unerwünscht großen Menge von Daten im Speicher (einschließlich eines Festdatenspeichers und eines Arbeitsspeichers) zur Folge. Darüber hinaus entsteht das Problem der komplizierteren Interpolation und arithmetischen Berechnungen auf Grund einer Vielzahl von Korrekturen, die unabhängig voneinander durchgeführt werden. Des weiteren ist es notwendig, eine Vielzahl von Kennlinienfeldern vorzubereiten, da diese für jede Art von Brennkraftmaschine unterschiedlich sind. Dadurch entsteht das Problem der verminderten Flexibilität zwischen verschiedenen Arten von Brennkraftmaschinen.
Deshalb ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein Abgasrückführungs-Steuersystem (EGR-Steuersystem) für Brennkraftmaschinen zur Verfügung zu stellen, bei dem die zuvor erläuterten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, ein Abgasrückführungs-Steuersystem für Brennkraftmaschinen zur Verfügung zu stellen, bei dem eine erste Korrektur der EGR-Rate (oder eine erste Korrektur der EGR-Ventilöffnung) und eine zweite Rückkopplungskorrektur der EGR-Rate (oder eine zweite Rückkopplungskorrektur der EGR-Ventilöffnung) auf der Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der Ist-Einlassluft-Strömungsrate und der geschätzten Einlassluft-Strömungsrate einfach in gegenseitiger Abhängigkeit an der gewünschten EGR-Rate als eine Serie von Steuerprozeduren für die EGR-Rate vorgenommen wird.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Abgasrückführungs-Steuerungssystem für Brennkraftmaschinen zur Verfügung zu stellen, das eine erhöhte Flexibilität zwischen verschiedenen Arten von Brennkraftmaschinen aufweist, indem nur einfache arithmetische Berechnungen oder Schätzungen erforderlich sind, um eine Einlassluft-Strömungsrate abzuleiten, die sich durch eine erste Korrektur der gewünschten EGR-Rate, die an einer Basis-EGR-Rate vorgenommen wird, verändert (wobei die Basis-EGR-Rate auf einem ersten vorbestimmten die Motorbetriebsbedingung anzeigenden Parameter einschließlich entweder Motordrehzahl oder -last basiert), auf der Grundlage eines zweiten vorbestimmten die Motorbetriebsbedingung anzeigenden Parameter (die Motortemperatur, der Einspritzzeitpunkt, der Luftdruck oder dergleichen) außer dem ersten vorbestimmten die Motorbetriebsbedingung anzeigenden Parameter, und indem eine zweite Korrektur der gewünschten EGR-Rate als Reaktion auf die Abweichung der geschätzten Einlassluft-Strömungsrate von einer Ist-Einlassluft-Strömungsrate vorgenommen wird.
Um die oben erwähnten und andere Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, umfasst ein Abgasrückführungs-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine, die mit einem Abgasrückführungssystem ausgestattet ist, das einen Teil des inerten Abgases in den Motor zurückführt

– Sensoren, welche die Betriebsbedingungen des Motors erfassen,
– einen Luftströmungsmesser, der eine Ist-Einlassluft-Strömungsrate erfasst,
– einen Abgas-Rückführungskanal, der so angepasst ist, dass er einen Abgassammler mit einem Einlassverteiler verbindet,
– eine Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung, welche sich in dem Abgas-Rückführungskanal befindet und welche die EGR-Rate reguliert,
– und eine Steuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie elektronisch mit den Sensoren und der Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung verbunden ist, welche die EGR-Rate automatisch auf eine endgültige gewünschte EGR-Rate regelt,
– wobei die Steuereinheit aufweist: einen arithmetischen Basis-EGR-Raten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch eine Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen berechnet,
– einen ersten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch einen ersten Korrekturfaktor für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer zweiten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen, mit Ausnahme der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, berechnet,
– einen arithmetischen Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch eine Basis-Einlassluft-Strömungsrate als eine Funktion der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung berechnet,
– einen arithmetischen Korrektur-Einlassluft-Strömungsraten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch eine korrigierte Einlassluft-Strömungsrate aus der Basis-EGR-Rate, der Basis-Einlassluft-Strömungsrate und dem ersten Korrekturfaktor abschätzt,
– einen zweiten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch einen zweiten Korrekturfaktor berechnet, und zwar durch Vergleichen der korrigierten Einlassluft-Strömungsrate, die durch den arithmetischen Korrektur-Einlassluft-Strömungsraten-Berechnungsabschnitt abgeschätzt wird, mit der tat sächlichen Einlassluft-Strömungsrate, die durch den Luftströmungsmesser erfasst wird, um die Rückkopplungskorrektur in Bezug auf die Basis-EGR-Rate auszuführen,
– einen arithmetischen Berechnungsabschnitt für die endgültige gewünschte EGR-Rate, der arithmetisch die endgültige gewünschte EGR-Rate als ein Produkt der Basis-EGR-Rate, des ersten Korrekturfaktors und des zweiten Korrekturfaktors berechnet,
– und einen EGR-Steuerabschnitt, der die Abgas-Rückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültigen gewünschten EGR-Rate ausführt, so dass die EGR-Rate auf die endgültige gewünschte EGR-Rate geregelt wird.

Hinsichtlich eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst ein Abgasrückführungs-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine, die mit einem Abgasrückführungssystem ausgestattet ist, das einen Teil des inerten Abgases in den Motor zurückführt

– Sensoren, welche die Betriebsbedingungen des Motors erfassen,
– einen Luftströmungsmesser, der eine Ist-Einlassluft-Strömungsrate erfasst,
– einen Abgas-Rückführungskanal, der so angepasst ist, dass er einen Abgassammler mit einem Einlassverteiler verbindet,
– eine Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung, welche sich in dem Abgas-Rückführungskanal befindet und welche die EGR-Rate reguliert,
– und eine Steuereinheit, welche so konfiguriert ist, dass sie elektronisch mit den Sensoren und der Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung verbunden ist, und welche die EGR-Rate automatisch auf eine endgültige gewünschte EGR-Rate regelt, wobei die Steuereinheit aufweist
– einen arithmetischen Basis-EGR-Raten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch eine Basis-EGR-Rate als eine Funktion eines eine erste vorbestimmte Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen anzeigenden Parameters berechnet,
– einen ersten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen ersten Korrekturfaktor für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion eines eine zweite vorbestimmte Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen, mit Ausnahme der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, anzeigenden Parameters berechnet,
– einen arithmetischen Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch eine Basis-Einlassluft-Strömungsrate als eine Funktion des eine erste vorbestimmte Motorbetriebsbedingung anzeigenden Parameters berechnet,
– einen arithmetischen Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor als eine Funktion sowohl der Basis-EGR-Rate, als auch des ersten Korrekturfaktors unter einer besonderen Bedingung berechnet, bei der eine Gesamtströmungsrate des eingeleiteten Gases, d.h. eine Summe einer Strömungsrate angesaugter Frischluft und einer rückgeführten Abgasmenge, konstant gehalten wird,
– einen arithmetischen, die Volumeneffizienz betreffenden Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch einen von der Volumeneffizienz abhängigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor entsprechend einer Veränderung in der Volumeneffizienz berechnet, die infolge der durch den ersten Korrekturfaktor beeinflussten EGR-Rate als eine Funktion des ersten Korrekturfaktors auftritt,
– einen arithmetischen Berechnungsabschnitt für den endgültigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor, der arithmetisch einen endgültigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor als ein Produkt des Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktors und dem von der Volumeneffizienz abhängigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor berechnet,
– einen arithmetischen Berechnungsabschnitt für die korrigierte Einlassluft-Strömungsrate, der arithmetisch eine korrigierte Einlassluft-Strömungsrate aus der Basis-EGR-Rate, der Basis-Einlassluft-Strömungsrate und dem ersten Korrekturfaktor berechnet,
– einen zweiten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch einen zweiten Korrekturfaktor für die Basis-EGR-Rate durch den Vergleich der korrigierten Einlassluft-Strömungsrate mit der Ist-Einlassluft-Strömungsrate berechnet,
– einen arithmetischen Berechnungsabschnitt für die endgültige gewünschte EGR-Rate, der arithmetisch die endgültige gewünschte EGR-Rate als ein Produkt der Basis-EGR-Rate, des ersten Korrekturfaktors und des zweiten Korrekturfaktors berechnet,
– und einen EGR-Steuerabschnitt, der die Abgas-Rückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültigen gewünschten EGR-Rate ausführt, so dass die EGR-Rate auf die endgültige gewünschte EGR-Rate geregelt wird.

Hinsichtlich eines weiteren Aspekts der Erfindung umfasst ein Abgasrückführungs-Steuerungssystem zur Ausführung einer Abgasrückführungssteuerung in einer Brennkraftmaschine, die mit einem Abgasrückführungssystem ausgestattet ist, das einen Teil des inerten Abgases in den Motor zurückführt: eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der die Betriebsbedingungen des Motors, einen Luftströmungsmesser zum Erfassen einer Ist-Einlassluft-Strömungsrate während des EGR-Zustroms, eine Abgas-Rückführungskanal-Einrichtung zum Verbinden eines Abgassammlers mit einem Einlassverteiler, eine Abgasrückführungs-Steuerventileinrichtung, welche sich in der Abgas-Rückführungskanaleinrichtung zum Regulieren der EGR-Rate befindet, und eine EGR-Steuereineinrichtung, welche so konfiguriert ist, dass sie elektronisch mit den Sensoreinrichtungen und der Abgasrückführungs-Steuerventileinrichtung verbunden ist, und welche die EGR-Rate automatisch auf eine endgültige gewünschte EGR-Rate regelt, wobei die Steuereinrichtung aufweist

– einen arithmetischen Basis-EGR-Raten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch eine Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen berechnet,
– einen ersten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch einen ersten Korrekturfaktor für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer zweiten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen, mit Ausnahme der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, berechnet,
– einen Einlassluft-Strömungsraten-Abschätzabschnitt, der eine Einlassluft-Strömungsrate aus der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, der Basis-EGR-Rate und dem ersten Korrekturfaktor abschätzt,
– einen zweiten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch einen zweiten Korrekturfaktor berechnet, und zwar durch Vergleichen der Einlassluft-Strömungsrate, die durch den arithmetischen Einlassluft-Strömungsraten-Abschätzabschnitt abgeschätzt wird, mit der tatsächlichen Einlassluft-Strömungsrate, die durch den besagten Luftströmungsmesser erfasst wird, um die Rückkopplungskorrektur in Bezug auf die Basis-EGR-Rate auszuführen,
– einen EGR-Raten-Korrekturabschnitt, der in Wechselbeziehung eine erste EGR-Raten-Korrektur auf der Grundlage des ersten Korrekturfaktors und eine zweite EGR-Raten-Korrektur auf der Grundlage des zweiten Korrekturfaktors in Bezug auf die Basis-EGR-Rate ausführt, um die endgültige gewünschte EGR-Rate zu erhalten,
– und einen EGR-Steuerabschnitt, der die Abgas-Rückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültigen gewünschten EGR-Rate ausführt, so dass die EGR-Rate auf die endgültige gewünschte EGR-Rate geregelt wird.

Im Hinblick auf einen weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, wobei der Motor ein Abgas- Rückführungssystem enthält, das einen Teil des inerten Abgases in den Motor zurückführt und das aufweist: einen Abgas-Rückführungskanal, der vorgesehen ist, um einen Abgassammler mit einem Einlassverteiler zu verbinden, eine Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung, die für das Regeln einer EGR-Rate in dem Abgas-Rückführungskanal angeordnet ist, Sensoren, welche die Betriebsbedingungen des Motors erfassen, einen Luftströmungsmesser, der eine Ist-Einlassluft-Strömungsrate erfasst, und eine elektronische Steuerungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie elektronisch mit den Sensoren und der Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung verbunden ist, um automatisch die EGR-Rate in eine endgültige gewünschte EGR-Rate zu regeln

– ein arithmetisches Berechnen einer Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen,
– ein arithmetisches Berechnen eines ersten Korrekturfaktors für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer zweiten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen, mit Ausnahme der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung,
– ein Abschätzen einer Einlassluft-Strömungsrate aus der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, der Basis-EGR-Rate und dem ersten Korrekturfaktor,
– ein arithmetisches Berechnen eines zweiten Korrekturfaktors durch Vergleichen der Einlassluft-Strömungsrate, die durch den arithmetischen Einlassluft-Strömungsraten-Abschätzabschnitt abgeschätzt wird, mit der tatsächlichen Einlassluft-Strömungsrate, die durch den Luftströmungsmesser erfasst wird, um die Rückkopplungskorrektur in Bezug auf die Basis-EGR-Rate auszuführen,
– eine in Wechselbeziehung erfolgende erste EGR-Raten-Korrektur auf der Grundlage des ersten Korrekturfaktors und zweite EGR-Raten-Korrektur auf der Grundlage des zweiten Korrekturfaktors in Bezug auf die Basis-EGR-Rate, um die endgültige gewünschte EGR-Rate zu erhalten,
– und das Ausführen der Abgas-Rückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültigen gewünschten EGR-Rate, so dass die EGR-Rate auf die endgültige gewünschte EGR-Rate geregelt wird.

Kurze Erläuterung der Zeichnungen
1 ist eine systematische Darstellung, welche ein Ausführungsbeispiel eines Abgasrückführungs-Steuersystems (abgekürzt als EGR-System) der Erfindung zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine oder ein Hauptprogramm für eine EGR-Steuerroutine zeigt, die von einem Mikrocomputer in der elektronischen Steuereinheit (ECU) ausgeführt wird, die in 1 gezeigt ist.
3 ist ein Flussdiagramm, dass eine Unterroutine der EGR-Steuerroutine zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau und die Funktion des EGR-Steuersystems der Erfindung zeigt.
5A, 5B, 5C und 5D zeigen notwendige Kennlinienfelder für die EGR-Steuerung, die verwendet werden, um die Notwendigkeit für EGR jeweils in Abhängigkeit der Motordrehzahl (N), einer Basis-Kraftstoff-Einspritzmenge (Tp), einer gemessenen Ist-Einlassluft-Strömungsrate (QAC) und einer Motorkühlmittel-Temperatur (Tw) zu bestimmen.
6 ist ein Kennlinienfeld, welches die Beziehung zwischen dem Motorkühlmittel-Temperaturwert (Tw) und einem ersten Korrekturfaktor (KEGR1) zeigt.
7 ist ein Kennlinienfeld, welches die Beziehung zwischen einer Drosselklappenöffnung und einer gewünschten EGR-Rate (MEGRM × KEGR1) zeigt, die durch den ersten Korrekturfaktor (KEGR1) korrigiert wurde.
8 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen einem zweiten Korrekturfaktor (KEGR2) und einem Verhältnis (QAC/BQACK) der Ist-Einlassluft-Strömungsrate (QAC) und der korrigierten oder geschätzten Einlassluft-Strömungsrate BQACK) zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, dass eine leicht veränderte Unterroutine der EGR-Steuerroutine zeigt.
10 ist ein leicht verändertes Blockdiagramm, welches den Aufbau und die Funktion des EGR-Steuersystems der Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
In den Zeichnungen, besonders in 1, ist das Abgasrückführungs-Steuersystem der Erfindung am Beispiel eines Dieselmotors für ein Kraftfahrzeug gezeigt. Der Dieselmotor ist elektronisch mit einem elektronischen konzentrierten Motorsteuersystem (ECCS) oder einer elektronischen Motorsteuereinheit (ECU) verbunden, die in der Lage ist, verschiedene Motor- und Fahrzeugparameter mit Hilfe einer Anzahl an Motor- und Fahrzeugsensoren zu überwachen, verschiedene Systeme zu steuern, wie z.B. ein elektronisches Einspritzsystem und ein elektronisches Zündsystem, und sicherzustellen, dass die Normen für die Abgasemissionen und den Kraftstoffverbrauch eingehalten werden. Wie in 1 zu erkennen ist, schließt das EGR-Steuersystem dieses Ausfüh rungsbeispiels einen Abgasrückführungs-(EGR-)Kanal 14, der einen Lufteinlasskanal oder Lufteinlassverteiler 12 mit einem Abgaskanal oder einem Abgassammler 13 des Motors 11 miteinander verbindet. Ein EGR-Steuerventil 15 befindet sich in der Mitte des EGR-Kanals 14. Der EGR-Kanal 14 und das EGR-Steuerventil 15 dienen dazu, einen Teil des Abgases zum Einlassverteiler 12 zurückzuführen, um dadurch die Bildung von Stickoxiden (NO_x) im Abgassystem zu reduzieren. Das Öffnen und Schließen des EGR-Steuerventils 15 wird durch einen Steller 16 gesteuert. Das EGR-Steuerventil 15 und der Steller 16 bilden zusammen eine EGR-Steuerventilvorrichtung. Der Steller 16 besteht typischerweise aus einem Schrittmotor (auch als Servomotor bezeichnet). Der Steller (oder der Schrittmotor) 16 ist über eine Signalleitung mit der Ausgabeschnittstelle oder einem Antriebskreis der ECU 19 verbunden, so dass die Winkelschritte oder notwendigerweise gleichmäßigen Winkelbewegungen des Stellers 16 elektromagnetisch erfolgen können, und zwar in Abhängigkeit von einem Steuersignal oder einem Antriebssignal, das von der Ausgabeschnittstelle der ECU 19 ausgegeben wird, und das die gewünschte Öffnung des EGR-Steuerventils 15 repräsentiert. Das heißt, der Befehlswert für die Öffnung des EGR-Steuerventils wird arithmetisch als eine gewünschte Anzahl von Winkelschritten des Schrittmotors berechnet. Durch Erhöhen der Schrittanzahl kann die Öffnung des EGR-Steuerventils (oder einfach des EGR-Ventils) im wesentlichen kontinuierlich von einer völlig offenen Lage in eine völlig geschlossene Lage gesteuert werden. Andererseits befindet sich eine Drosselklappe 17 in dem Lufteinlasskanal 12 vor dem Zusammenfluss der Auslassöffnung des EGR-Kanals 14 und des Lufteinlasskanals 12. Wie aus 1 ersichtlich ist, besteht die Drosselklappe 17 typischerweise aus einem Klappenventil. Das Öffnen und Schließen der Drosselklappe 17 wird durch einen Steller 18 gesteuert. Die Drosselklappe 17 und der Steller 18 bilden zusammen eine Drosselklappenvorrichtung. In ähnlicher Weise wie der mit dem EGR-Steuerventil 15 verbundene Steller 16 kann der mit der Drosselklappe 17 verbundene Steller 18 einen Schrittmotor enthalten. Der Steller 18 ist über eine Signalleitung mit der Ausgabeschnittstelle der ECU verbunden, so dass die Winkelschritte des Stellers 18 elektromagnetisch erfolgen können, und zwar in Abhängigkeit von einem Steuersignal, das von der Ausgabeschnittstelle der ECU 19 ausgegeben wird. Alternativ kann die Drosselklappe 17 aus einem mit Unterdruck betriebenen Klappenventil bestehen, welches mit einem Mechanismus verbunden ist, der mit Unterdruck betrieben wird, und der aus einer Diaphragma-Einheit und einem Magnetventil besteht, so dass die Winkelposition oder die Öffnung der Drosselklappe 17 durch Unterdruck eingestellt wird, mit dem die Diaphragma-Kammer der Diaphragma-Einheit durch das Magnetventil beaufschlagt wird. Das Öffnen und Schließen des Magnetventils kann mit Hilfe eines Steuersignals von der Ausgabeschnittstelle der ECU 19 elektronisch gesteuert werden. Die Drosselklappe 17 wird tatsächlich mit zwei Betriebsarten betrieben, nämlich einer offenen Position und einer geschlossenen Position (siehe 7), in Abhängigkeit von einer gewünschten EGR-Rate (MEGRM × KEGR1), die zuerst durch einen ersten Korrekturfaktor KEGR1 korrigiert wird, der weiter unten genauer beschrieben wird. Das EGR-Steuerventil 15 und die Drosselklappe 17 arbeiten zusammen, um die Menge des rückgeführten Abgases genau zu regeln, so dass die Menge an NO_x bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen, wie z.B. bei hoher Last, bei geringer Drehzahl, während des Anlassens und der Aufwärmphase nach dem Kaltstart, und während eines Übergangsstadiums (bei einer Änderung der Umgebungsbedingungen) beim Fahren aus einer tiefer gelegenen Gegend in eine höher gelegene Gegend, reduziert wird. Unter gewissen Motorbetriebsbedingungen, wenn eine große Menge an EGR gefordert ist, bewegt sich die Drosselklappe 17 zum Beispiel so nahe wie möglich an ihre geschlossene Position, um einen Unterdruck in dem Lufteinlasskanal unterhalb der Drosselklappe 17 zu erzeugen, während das EGR-Steuerventil 15 auf der Grundlage der gewissen Motorbetriebsbedingung auf eine gewünschte Öffnung eingestellt wird. Wenn andererseits weniger EGR gefordert ist, oder wenn gar kein EGR notwendig ist, wird die Drosselklappe 17 in ihre völlig offene Lage gebracht, die mit der offenen Betriebsart einhergeht. Wie ersichtlich ist, wenn die Drosselklappe 17 in der Lage der geschlossenen Betriebsart bleibt, vergrößert sich der Differentialdruck zwischen einem Druck im Abgassystem (einfacher gesagt, der Abgasdruck) und einem Druck im Einlasssystem, einschließlich des Einlassverteilers und des Sammlers, auf ein Maximum, wodurch die Rückführung des Abgases vereinfacht wird. Im Folgenden werden Einzelheiten der elektronischen Steuereinheit 19 (ECU) beschrieben.
Wie aus dem Systemdiagramm in 1 ersichtlich ist, umfasst die ECU 19 einen Mikrocomputer, der einen Speicher (ROM, RAM) enthält, eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (oder einen Eingabe-Schnittstellenkreis und einen Ausgabe-Schnittstellenkreis) und einer Prozessoreinheit (CPU). Der Speicher ist grundsätzlich so aufgebaut, dass er Daten der Eingabe- und Ausgabeschnittstellen, vorprogrammierte Kennlinienfeld-Daten und die Ergebnisse der laufenden arithmetischen Berechnungen speichern kann. Die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle ist die Vorrichtung, die es gestattet, Daten zwischen den Eingabe- und Ausgabegeräten, der CPU und dem Speicher zu übertragen. Ausgabesignale von der Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle werden verstärkt, um elektrische Leistungsgeräte zu betreiben, nämlich den Drosselklappensteller 18 und den EGR- Steuerventil-Steller 16. Im Speicher (ROM) werden die in 5A–5D, 6, 7 und 8 abgebildeten Kennlinienfelder gespeichert. Arithmetische und logische Abschnitte der CPU führen notwendige arithmetische Berechnungen aus, die in 2 und 3 bzw. in 2 und 9 gezeigt sind. Die Ausgabeschnittstelle der ECU 19 ist mit dem Drosselklappensteller 18 und dem EGR-Steuerventil-Steller 16 verbunden. Andererseits ist die Eingabeschnittstelle der ECU 19 mit verschiedenen Motor- und Fahrzeugsensoren zum Erfassen eines Motordrehzahlsignals n, eines Basis-Kraftstoffeinspritzbetrags-Signals Tp, eines Motortemperatur-Signals Tw von einem Motorkühlmittel-Temperatur-Sensor (einem Wassertemperatur-Sensor) 20, und einem Ist-Einlassluft-Strömungsraten-Signals QAC von einem Luftströmungsmesser 21 verbunden. Der Luftströmungsmesser 21 umfasst einen Heißdraht-Massen-Luftströmungsmesser, der sich im Lufteinlasskanal 12 vor der Drosselklappe 17 befindet. Der Luftströmungsmesser 21 dient der Erfassung einer Ist-Strömungsrate QAC von Frischluft, die durch einen Luftfilter (nicht gezeigt) strömt. Die Motordrehzahl-Information N und die Basis-Kraftstoff-Einspritzmengen-Eingabeinformation Tp (die als Wert angesehen wird, der die Motorlast repräsentiert) werden grundsätzlich als maßgebliche Motorbetriebsparameter verwendet, die zum Bestimmen des Kraftstoff-Einspritzbetrags und des Einspritzzeitpunkts nötig sind. Die Eingabeinformationen N und Tp werden auch für die Bestimmung einer gewünschten EGR-Rate (MEGRM) und zur Korrektur bzw. Kompensation der gewünschten EGR-Rate (MEGRM) verwendet.
2 und 3 zeigen EGR-Steuerventil-Öffnungs-Steuerroutinen, die von dem EGR-Steuersystem der Erfindung ausgeführt werden. Diese in 2 und 3 gezeigten Routinen werden per Interrupt-Verarbeitung zyklisch ausgeführt. Sie werden in vorbestimmten Intervallen ausgelöst, wie z.B. alle paar Millisekunden oder alle paar 10 Millisekunden.
Im Schritt S1 in 2 werden die Eingabeinformationen, nämlich die Motordrehzahlinformation N, die Basis-Kraftstoff-Einspritzbetrags-Information Tp, die Ist-Einlassluft-Strömungsraten-Information QAC und die Motorkühlmittel-Temperaturinformation Tw und dergleichen eingelesen. Im Schritt S2 wird auf der Grundlage der Eingabeinformationen N, Tp, QAC und Tw ein Test durchgeführt, um zu bestimmen, ob diese Informationen innerhalb von jeweiligen EGR-Freigabebereichen liegen. Diese Bereiche sind in 5A-5D mit „JA" gekennzeichnet. Wenn das Ergebnis in Schritt S2 negativ („Nein") ausfällt, d.h. wenn der Prozessor der ECU feststellt, dass der Motor 11 unter hoher Last oder mit geringer Drehzahl läuft, oder dass der Motor im kalten Zustand gestartet wurde, oder dass sich der Motor in der Aufwärmphase befindet (siehe die durch „Nein" gekenn zeichneten EGR-Sperrbereiche in 5A-5D), wird der Schritt S3 ausgeführt. In Schritt S3 wird die Drosselklappe 17 schnell in die völlig offene Position gebracht, während das EGR-Steuerventil 15 schnell in die völlig geschlossene Lage gebracht wird, um damit EGR zu verhindern. Wenn das Ergebnis in Schritt S2 aber positiv („Ja") ausfällt, d.h. wenn der Prozessor der ECU feststellt, dass die Eingabeinformationen (N, Tp, QAC, Tw) in den entsprechenden EGR-Freigabebereichen liegen, fährt die Routine mit den Schritten S4, S5 und S6 fort. In Schritt S4 wird eine gewünschte Öffnung (SEGR) des EGR-Steuerventils 15 genau festgesetzt bzw. gemäß der Unterroutine (siehe 3 bzw. 9) bestimmt, die notwendig ist um die EGR-Ventilöffnung zu berechnen. In Schritt S5 wird eine gewünschte Öffnung der Drosselklappe 17 genau festgesetzt bzw. aus dem vorprogrammierten Kennlinienfeld (siehe 7) bestimmt oder hergeleitet, und zwar auf der Grundlage einer gewünschten EGR-Rate (MEGRM × KEGR1), die zuerst durch den ersten Korrekturfaktor KEGR1 korrigiert wird, der weiter unten beschrieben wird. Anschließend gibt im Schritt S6 die Ausgabeschnittstelle der ECU Steuersignale an den Steller 16 des EGR-Steuerventils und den Drosselklappen-Steller 18 aus, so dass die gewünschte Öffnung des EGR-Ventils (SEGR) und der Drosselklappe erzielt werden.
3 zeigt die Unterroutine der EGR-Steuerung, die dem Schritt S2 in 2 entspricht. Im Schritt S11 in 3 wird ein Basiswert (MEGRM) der gewünschten EGR-Rate (oder einfach die Basis-EGR-Rate) unter Hinzuziehung eines vorprogrammierten dreidimensionalen Kennlinienfeldes arithmetisch berechnet, das die Beziehung zwischen der Motordrehzahl N, dem Basis-Kraftstoff-Einspritzbetrag Tp (welcher die Motorlast repräsentiert) und der Basis-EGR-Rate MEGRM wiedergibt. In Schritt S12 wird der erste Korrekturfaktor KEGR1, der verwendet wird, um zunächst die Basis-EGR-Rate (MEGRM) auf der Grundlage eines vorbestimmten Betriebsparameters (wie z.B. der Motorkühlmittel-Temperatur Tw) mit Ausnahme der Motordrehzahl und -last zu korrigieren bzw. zu kompensieren, als eine Funktion f(Tw) der Motorkühlmittel-Temperatur Tw aus einem vorprogrammierten zweidimensionalen Kennlinienfeld hergeleitet, das beispielhaft in 6 gezeigt ist. Wie allgemein bekannt ist gibt es das Problem des erhöhten Verschleißes der Zylinderwand als Folge von Kohlenstoffablagerungen durch rückgeführtes Abgas, die besonders bei geringen Motortemperaturen auftreten. Das in 6 gezeigte Kennlinienfeld Wassertemperatur (Tw) – Erster Korrekturfaktor (KEGR1) ist so gestaltet, dass der erste Korrekturfaktor KEGR1 abnimmt, je geringer die Wassertemperatur Tw (welche die Motortemperatur repräsentiert) ist, und zwar so, dass der erste Korrekturfaktor KEGR1 während des Kaltstarts des Motors einen vorbestimmten Minimalwert annimmt und entsprechend der Erhöhung der Wassertemperatur kontinuierlich steigt, bis er einen Maximalwert z.B. von 1,0 erreicht hat, wenn der Motor warmgelaufen ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Korrekturfaktor als ein Koeffizient definiert, mit dem die Basis-EGR-Rate MEGRM multipliziert wird, und deshalb ist der erste Korrekturfaktor KEGR1 als ein Wert vorprogrammiert, der kleiner oder gleich 1 ist. Obwohl in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Motorkühlmittel-Temperatur Tw als vorbestimmter Betriebsparameter mit Ausnahme der Motordrehzahl und -last zur Bestimmung des ersten Korrekturfaktors KEGR1 verwendet wird, kann auch ein anderer Betriebsparameter, wie z.B. der Einspritzzeitpunkt, der Luftdruck oder dergleichen als vorbestimmter Betriebsparameter mit Ausnahme der Motordrehzahl und -last verwendet werden. Wie zu erkennen ist, neigt die Einlassluft-Strömungsrate auf Grund der sich durch den ersten Korrekturfaktor KEGR1 ändernden bzw. zuerst korrigierten oder beeinflussten EGR-Rate ebenfalls zur Veränderung. In Schritt S13 wird deshalb ein Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor A arithmetisch berechnet als eine Veränderungsrate der Basis-Einlassluft-Strömungsrate (genauer gesagt, einer Basis-Frischluft-Einlassströmungsrate pro Zylinder BQAC), die auf der Motordrehzahl N und -last Tp basiert unter der besonderen Bedingung, bei der eine Gesamtströmungsrate des eingeleiteten Gases, d.h. eine Summe einer Strömungsrate angesaugter Frischluft und einer rückgeführten Abgasmenge, konstant gehalten wird. In dem Ausführungsbeispiel wird die Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor A gemäß einer der folgenden Gleichungen (1) und (2) als eine Funktion f(MEGRM, KEGR1) der Basis-EGR-Rate und des ersten Korrekturfaktors KEGR1 arithmetisch berechnet. Wenn die EGR-Rate als Verhältnis zwischen dem Betrag der Abgasrückführung (EGR-Betrag) und der Einlassluft-Strömungsrate (der Strömungsrate der eingelassenen Frischluft) definiert ist, dann wird die Gleichung (1) verwendet. Wenn die EGR-Rate als Verhältnis zwischen dem EGR-Betrag (der Menge des rückgeführten Abgases) und der Gesamtströmungsrate des eingeleiteten Gases, d.h. der Strömungsrate angesaugter Frischluft plus EGR-Betrag definiert ist, dann wird die Gleichung (2) verwendet. A = (1 + MEGRM)/(KEGR1 × MEGRM + 1) (1) A = (1 – KEGR1 × MEGRM)/(1 – MEGRM) (2)
Die Gesamtströmungsrate des eingeleiteten Gases (definiert als die Summe der Strömungsrate der angesaugten Frischluft pro Zylinder und des EGR-Betrages pro Zylinder) ändert sich somit, wenn sich die EGR-Rate auf Grund des ersten Korrekturfaktors KEGR1 ändert. Unter der Betriebsbedingung, dass EGR dem Motor zugeführt wird, ohne dass ich die Verbrennung verschlechtert, weist die Veränderungsrate der Gesamtströmungsrate des eingeleiteten Gases in Bezug auf die Veränderungsrate der EGR-Rate jedoch grundsätzlich ein regelmäßiges oder kontinuierliches Verhalten auf. Es ist deshalb nicht notwendig, festzustellen oder nachzuprüfen, wie die Gesamtströmungsrate des eingeleiteten Gases durch Veränderungen der EGR-Rate über die gesamte Breite der Motorbetriebsbedingungen beeinflusst wird. Aus den oben genannten Gründen kann auf der Grundlage des Verhaltens der Veränderungsrate der Gesamtströmungsrate des eingeleiteten Gases auf Grund von Veränderungen der EGR-Rate unter der Betriebsbedingung, dass EGR dem Motor zugeführt wird, ohne dass ich die Verbrennung verschlechtert, ein Volumeneffizienz-Korrekturfaktor CQACC bestimmt werden. Der Volumeneffizienz-Korrekturfaktor CQACC stellt einen von der Volumeneffizienz abhängigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor entsprechend einer Veränderung in der Volumeneffizienz dar, die infolge der zunächst durch den ersten Korrekturfaktor KEGR1 erfolgten Korrektur der EGR-Rate auftritt. Ein Kennliniendiagramm für den von der Volumeneffizienz abhängigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor CQACC ist in Form eines zweidimensionalen Kennlinienfeldes vorprogrammiert, das nur den ersten Korrekturfaktor KEGR1 als Parameter verwendet. In anderen Worten wird der von der Volumeneffizienz abhängige Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor CQACC als eine Funktion f(KEGR1) des ersten Korrekturfaktors KEGR1 repräsentiert. In Schritt S14 wird der oben beschriebene Volumeneffizienz-Korrekturfaktor CQACC aus dem vorprogrammierten zweidimensionalen Kennlinienfeld auf der Grundlage des ersten Korrekturfaktors KEGR1 abgerufen, der in Schritt S12 erhalten wurde. In Schritt S15 wird mit Hilfe der Gleichung (3) ein endgültiger Korrekturfaktor Z für die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC berechnet. Z = A × CQACC (3)wobei A den Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor A und CQACC den von der Volumeneffizienz abhängigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor CQACC bezeichnet.
Wie aus der Gleichung (3) ersichtlich ist, stellt der endgültige Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor Z das Produkt aus den beiden Korrekturfaktoren A und CQACC dar. In Schritt S16 wird die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC auf der Grundlage von zwei Parametern, die für die arithmetische Berechnung der Basis-EGR-Rate MEGRM verwendet werden, nämlich der Motordrehzahlinformation N und der Motorlastinformation Tp (die den Basis-Kraftstoff-Einspritzbetrag anzeigenden Eingabedaten), die in Schritt S1 eingelesen wurden, arithmetisch berechnet oder geschätzt. Bei der arithmetischen Berechnung der Basis-Einlassluft-Strömungs rate BQAC werden die gleichen Motordrehzahl- und Motorlastinformationen verwendet, wie bei der arithmetischen Berechnung der Basis-EGR-Rate MEGRM. Das heißt, die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC entspricht der Einlassluft-Strömungsrate, die erzielt wird, wenn bei der gleichen Motordrehzahl N und -last Tp EGR mit der Basis-EGR-Rate ausgeführt wird. Die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC wird als eine Funktion f(N, Tp) der Motordrehzahl und -last aus dem vorprogrammierten dreidimensionalen Kennlinienfeld abgerufen, das die spezielle Beziehung zwischen der Motordrehzahl N und der Motorlast TP auf der einen, und der Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC auf der anderen Seite zeigt. In Schritt S17 wird die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC mit Hilfe der folgenden Gleichung (4) auf der Grundlage des endgültigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktors Z (= A × CQACC) korrigiert oder geschätzt. BQACK = BQAC × Z (4)
In Schritt S18, wird ein zweiter Korrekturfaktor, oder ein Rückkopplungs-Korrekturfaktor KEGR2 für die Basis-EGR-Rate MEGRM als eine Funktion f(QAC, BQACK) der Ist-Einlassluft-Strömungsrate QAC, die mit Hilfe des Luftströmungsmessers 21 gemessen oder erfasst wird, und der korrigierten Ziel-Einlassluft-Strömungsrate BQACK arithmetisch berechnet oder geschätzt. Der zweite Korrekturfaktor KEGR2 wird von einem vorprogrammierten Kennlinienfeld abgerufen, das die Beziehung zwischen dem zweiten Korrekturfaktor KEGR2 und dem Verhältnis QAC/BQACK der Ist-Einlassluft-Strömungsrate QAC und der korrigierten Ziel-Einlassluft-Strömungsrate BQACK darstellt. 8 zeigt ein Beispiel des vorprogrammierten Kennlinienfeldes, das die Beziehung zwischen dem zweiten Korrekturfaktor KEGR2 und dem Verhältnis QAC/BQACK darstellt. Wie in 8 zu erkennen ist, ist der zweite Korrekturfaktor KEGR2 so gestaltet, dass er im wesentlichen proportional zu dem Verhältnis QAC/BQACK ansteigt. Dies liegt daran, dass die EGR-Rate unter der besonderen Bedingung, dass die Öffnung des EGR-Ventils auf einem konstanten Wert fixiert ist, tendenziell abnimmt, wenn die Ist-Einlassluft-Strömungsrate QAC die korrigierte Ziel-Einlassluft-Strömungsrate BQACK übersteigt. Wie in 8 ferner zu sehen ist, beträgt der zweite Korrekturfaktor KEGR2 1,0, wenn die Ist-Einlassluft-Strömungsrate QAC gleich der korrigierten Ziel-Einlassluft-Strömungsrate BQACK ist, d.h. wenn das Verhältnis QAC/BQACK den Wert 1,0 aufweist. Um den zweiten Korrekturfaktor KEGR2 noch genauer zu bestimmen, ist es alternativ möglich, anstelle des vorprogrammierten zweidimensionalen Kennlinienfeldes (KEGR2 = f(QAC/BQACK)), das in 8 gezeigt ist, ein dreidimensionales Kennlinienfeld (KEGR2 = f(QAC/BQACK, N) zu verwenden, das im Rahmen der Speicherkapazität vorprogrammiert oder vorbestimmt ist, wodurch sowohl das Verhältnis QAC/BQACK als auch die Motordrehzahl N berücksichtigt wird. Das heißt, der zweite Korrekturfaktor KEGR2 kann aus einem vorprogrammierten dreidimensionalen Kennlinienfeld (KEGR2 = f(QAC/BQACK, N)) abgerufen werden, da der zweite Korrekturfaktor KEGR2 sowohl von der Motordrehzahl N als auch von der Veränderung der Einlassluft-Strömungsrate (d.h. dem Verhältnis QAC/BQACK) abhängt. In Schritt S19 wird mit Hilfe der Gleichung (5) eine endgültige gewünschte EGR-Rate MEGR arithmetisch berechnet. MEGR = MEGRM × KEGR1 × KEGR2 (5)
In Schritt S20 wird die gewünschte EGR-Ventilöffnung SEGR des EGR-Steuerventils 15 auf der Grundlage der endgültigen gewünschten EGR-Rate MEGR, der Motordrehzahl-Information N und der Motorlast-Information Tp (der den Basis-Kraftstoff-Einspritzbetrag anzeigenden Informationen) arithmetisch berechnet. Das heißt, die gewünschte EGR-Ventilöffnung SEGR ist als eine Funktion f(MEGR, N, Tp) der drei Parameter MEGR, N und Tp vorprogrammiert. Das Steuersignal auf der Grundlage der gewünschten EGR-Ventilöffnung SEGR wird von der ECU 19 an den EGR-Steuerventil-Steller 16 ausgegeben, so dass die Ist-Öffnung des EGR-Steuerventils 15 auf die gewünschten EGR-Ventilöffnung SEGR geregelt wird.
4 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm, das eine Reihe von Korrekturvorgängen erläutert, darunter die EGR-Raten-Rückkopplungskorrektur (die Schätzung des zweiten Korrekturfaktors KEGR 2) auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der Ist-Einlassluft-Strömungsrate QAC und der korrigierten Ziel-Einlassluft-Strömungsrate BQACK. Wie in 4 ersichtlich ist, werden in dem System dieses Ausführungsbeispiels zunächst die Motorbetriebsbedingungen (N, Tp, Tw usw.) erfasst (siehe Block 101). Zweitens wird die Basis-EGR-Rate MEGRM auf der Grundlage der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingungen (N, Tp) einschließlich der Motordrehzahl und der Motorlast (siehe Block 103) arithmetisch berechnet. Außerdem wird die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC auf der Grundlage der gleichen Motorbetriebsbedingungen (der gleichen Motordrehzahl und -last) arithmetisch berechnet oder geschätzt, so dass die Basis-Einlassluft-Strömungsrate bestimmt wird durch oder verknüpft wird mit der Basis-EGR-Rate MEGRM (siehe Block 105). Drittens wird der erste Korrekturfaktor KEGR1 für die Basis-EGR-Rate MEGRM arithmetisch berechnet auf der Grundlage einer bestimmten Motorbetriebsbedingung oder einer zweiten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung (wie z.B. der Motortemperatur Tw) mit Ausnahme der oben erwähnten ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingungen (N, Tp) einschließlich der Motordrehzahl und -last (siehe Block 104). Viertens wird der Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor A auf der Grundlage der Basis-EGR-Rate und des ersten Korrekturfaktors KEGR1 arithmetisch berechnet (siehe Block 111), unter der besonderen Bedingung, dass die Gesamtströmungsrate des eingeleiteten Gases (definiert als die Summe Strömungsrate der angesaugten Frischluft und dem Betrag des rückgeführten Abgases) konstant gehalten wird. Gleichzeitig wird der von der Volumeneffizienz abhängige Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor CQACC ausschließlich auf der Grundlage des ersten Korrekturfaktors KEGR1 arithmetisch berechnet (siehe Block 112), so dass der Volumeneffizienz-Korrekturfaktor CQACC die Veränderung der Volumeneffizienz wiedergibt, die als Folge der sich durch den ersten Korrekturfaktor KEGR1 ändernden bzw. zunächst korrigierten EGR-Rate auftritt. Anschließend wird der endgültige Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor Z als das Produkt aus den beiden verschiedenen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktoren A und CQACC arithmetisch berechnet (siehe Block 113). Fünftens wird die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC durch den endgültigen Korrekturfaktor Z korrigiert (siehe Block 106), um die korrigierte Einlassluft-Strömungsrate BQACK (= BQAC × Z) zu schätzen, die im Falle, dass die Basis-EGR-Rate zunächst durch den ersten Korrekturfaktor KEGR1 korrigiert wird, variieren kann. Sechstens wird unter Berücksichtigung der Änderung der Einlassluft-Strömungsrate, die auf dem ersten Korrekturfaktor KEGR1 basiert, eine sogenannte Rückkopplungs-Korrektur ausgeführt, indem der zweite Korrekturfaktor KEGR2 arithmetisch berechnet wird (siehe Block 107), während die korrigierte Einlassluft-Strömungsrate BQACK mit der Ist-Einlassluft-Strömungsrate QAC verglichen wird, die durch den Luftströmungsmesser 21 erfasst wird (siehe Block 102). Siebentens wird die Basis-EGR-Rate MEGRM durch den ersten Korrekturfaktor KEGR1 und den zweiten Korrekturfaktor KEGR2 endgültig korrigiert, um die endgültige gewünschte EGR-Rate MEGR zu berechnen (siehe Block 108). Anschließend wird der EGR-Ventil-Öffnungsbefehl oder das EGR-Ventilöffnungs-Steuersignal SEGR ausgegeben, das auf der Motordrehzahl N, der Motorlast Tp und der endgültigen gewünschten EGR-Rate basiert (siehe Block 109). Entsprechend des EGR-Steuersystems des Ausführungsbeispiels, in dem die in 2 und 3 gezeigten EGR-Steuerroutinen ausgeführt werden, kann die EGR-Ventilöffnung des EGR-Steuerventils 15 in Reaktion auf die Veränderung der Einlassluft-Strömungsrate schnell und genau korrigiert werden, die auf Grund der Änderung der EGR-Rate auftritt. Damit wird es möglich, die Regelgröße (die EGR-Rate) schnell und genau näher an die gewünschte EGR-Rate heranzuregeln, und zwar unabhängig von der Änderung der EGR-Rate und der Änderung der Einlassluft-Strömungsrate, die miteinander in Wechselbeziehung stehen. Durch die oben beschriebene Rückkopplungskorrektur der EGR-Rate (durch den zweiten Korrekturfaktor KEGR2), die auf dem Ergebnis (QAC/BQACK) des Vergleiches zwischen der korrigierten und geschätzten Einlassluft-Strömungsrate BQACK und der Ist-Einlassluft-Strömungsrate QAC beruht, ist es darüber hinaus möglich, die gewünschte EGR-Rate (a) bei einer reduzierten effektiven Öffnung des EGR-Steuerventils (15), die auf Grund von Öl- oder Kohlenstoffanlagerungen am EGR-Steuerventil auftreten kann, (b) bei Veränderungen der Einlassluft-Strömungsrate, die auf Grund von positiven oder negativen Schwankungen des Durchflusses der Drosselklappe 17 auftreten kann, (c) bei Veränderungen der Einlassluft-Strömungsrate auf Grund von Veränderungen der Luftdichte, die wiederum auftreten können, wenn das Fahrzeug aus einer tiefer gelegenen Gegend in eine höher gelegene Gegend fährt, und (d) bei einer Verzögerung des Ladedrucks bei Turbolader-Motoren, die beim Wechsel von normaler, gleichmäßiger Fahrweise zu starker Beschleunigung auftreten kann, beizubehalten. Entsprechend des EGR-Steuersystems der Erfindung kann darüber hinaus die Schätzung der Einlassluft-Strömungsrate, die auf Grund der Korrektur der EGR-Rate durch den ersten Korrekturfaktor KEGR1 variiert, leicht und genau durchgeführt werden, und zwar durch einen vergleichsweise einfachen arithmetischen Ausdruck, bei dem die Basis-EGR-Rate MEGRM und der erste Korrekturfaktor KEGR1 verwendet werden, und durch das vorprogrammierte zweidimensionale Kennlinienfeld, bei dem nur der erste Korrekturfaktor KEGR1 als Parameter verwendet wird. Die arithmetische Belastung der CPU in der ECU 19 kann dadurch effektiv vermindert werden. Darüber hinaus erfordert das System der Erfindung ein dreidimensionales Kennlinienfeld, in dem Informationen in Bezug auf die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC (= f(N, Tp)) gespeichert sind, und ein dreidimensionales Kennlinienfeld, in dem Informationen in Bezug auf die Basis-EGR-Rate MEGRM (= f(N, Tp)) gespeichert sind, wodurch die erforderliche Speicherkapazität auf ein Minimum reduziert werden kann. Wie leicht erkennbar ist, können auch Personalkosten für die Erstellung der Kennlinienfelder reduziert werden. Wie oben beschrieben wurde, schätzt das System die Veränderung der Einlassluft-Strömungsrate unter Verwendung der Basis-EGR-Rate MEGRM, der Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC und des ersten Korrekturfaktors KEGR1. Darüber hinaus wird die EGR-Rate bzw. die EGR-Ventilöffnung schnell und genau korrigiert, und zwar durch die Wechselbeziehung zwischen dem Rückkopplungs-Korrekturfaktor KEGR2 und dem ersten Korrekturfaktor KEGR1 als Reaktion auf die Veränderung der Einlassluft-Strömungsrate, die auf Grund der Veränderung der EGR-Rate durch den ersten Korrekturfaktor KEGR1 auftritt. Bislang wurden in einem herkömmlichen System die von der Motorkühlmittel-Temperatur abhängige Korrektur der EGR-Ventilöffnung (bzw. die von der Motorkühlmittel-Temperatur abhängige Korrektur der EGR-Rate) und die Korrektur der EGR-Ventilöffnung (bzw. die Korrektur der EGR-Rate), die auf Veränderungen der Einlassluft-Strömungsrate beruht, unabhängig voneinander verarbeitet. Dem gegenüber werden in dem verbesserten System dieser Erfindung die von der Motorkühlmittel-Temperatur abhängige Korrektur der EGR-Ventilöffnung (bzw. die erste EGR-Raten-Korrektur KEGR1) und die Rückkopplungskorrektur der EGR-Ventilöffnung (bzw. die zweite EGR-Raten-Rückkopplungskorrektur KEGR2) auf der Grundlage des Vergleiches (QAC/BQACK) zwischen der Ist-Einlassluft-Strömungsrate QAC und der geschätzten Einlassluft-Strömungsrate BQACK einfach in Wechselbeziehung, d.h. als Serie von EGR-Raten-Steuerprozessen ausgeführt. Das System der Erfindung (das vereinfachte notwendige EGR-Steuerprogramme und eine geringe Anzahl an arithmetischen Berechnungen aufweist) ist dem Stand der Technik (das komplizierte notwendige EGR-Steuerprogramme und eine große Zahl an arithmetischen Berechnungen aufweist) hinsichtlich der für die Steuerung der EGR-Rate bzw. für die Steuerung der EGR-Ventilöffnung erforderlichen Datenverarbeitung überlegen. Das System der Erfindung ermöglicht es, die arithmetischen Ausdrücke und Kennlinienfelder für mehrere Arten von Brennkraftmaschinen zu verwenden, z.B. bei verschiedenen Spezifikationen (etwa unterschiedlichen Hubräumen), wodurch die Flexibilität der Anwendung verbessert wird.
9 zeigt eine modifizierte Unterroutine für die EGR-Steuerung zur arithmetischen Verarbeitung durch den Prozessor des Mikrocomputers in der ECU 19. Die in 9 gezeigte modifizierte arithmetische Verarbeitung wird per Interrupt-Verarbeitung zyklisch ausgeführt. Sie werden in vorbestimmten Intervallen ausgelöst, wie z.B. alle paar Millisekunden oder alle paar 10 Millisekunden. Die in 9 gezeigte modifizierte arithmetische Verarbeitung ist der in 3 gezeigten arithmetischen Verarbeitung ähnlich, mit Ausnahme der Schritte S13, S14 und S15, die in der in 9 gezeigten Unterroutine durch den Schritt S113 ersetzt werden. Ansonsten werden in den Unterroutinen in 3 und in 9 für gleiche Schritte dieselben Kennziffern verwendet, um die beiden Interrupt-Routinen besser vergleichen zu können. Schritt S113 wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Beschreibung der anderen Schritte (S11, S12, S16 bis S20) sowie der Schritte S13 und S14 wird ausgelassen, da sich diese nach den oben gemachten Erläuterungen selbst erklären.
Wie aus einem Vergleich zwischen den beiden in 3 und 9 gezeigten Unterroutinen zu erkennen ist, betrifft die Unterroutine in 9 den speziellen Fall, dass der Volumeneffizienz-Korrekturfaktor CQACC auf ‚1’ festgelegt ist. Das heißt, in dem Fall, dass der Volumeneffizienz-Korrekturfaktor CQACC dauerhaft auf ‚1’ festgelegt ist, ist der endgültige Korrekturfaktor Z für die Basis-Einlassluft-Strömungsrate BQAC immer gleich dem Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor A, wie aus der Gleichung (3) zu erkennen ist. Dadurch wird eine Gleichung Z = A = f(MEGRM, KEGR1) erfüllt. In Folge dessen werden im Falle von CQACC = 1 die arithmetischen Berechnungen der Schritte S13-S15 in 3 einfach ersetzt durch die relationale Gleichung Z = f(MEGRM, KEGR1), wie in Schritt S113 in 9 gezeigt ist. Wie in 10 zu sehen ist, ist das Blockdiagramm einfacher als das in 4 gezeigte Blockdiagramm, wodurch die erforderliche Speicherkapazität der arithmetischen und logischen Abschnitte der CPU effektiv verringert werden kann.
Obwohl die Erfindung oben unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, beschränkt sich die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele, die hier gezeigt und beschrieben wurden.

Claims

Abgasrückführungs-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine, ausgerüstet mit einem Abgasrückführungssystem, dass einen Teil des inerten Abgases durch den Motor wieder zurückführt, das aufweist: (a) Sensoren, die Betriebsbedingungen des Motors erfassen; (b) einen Luftströmungsmesser, der eine tatsächliche Einlassluft-Strömungsrate (QAC) erfasst; (c) einen Abgasrückführungskanal, vorgesehen um einen Abgasverteiler mit einem Einlassverteiler zu verbinden; (d) eine Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung, angeordnet in dem Abgasrückführungskanal für das Regeln einer EGR-Rate; und (e) eine Steuerungseinheit, konfiguriert, um elektronisch mit den Sensoren und der Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung verbunden zu sein, um automatisch die EGR-Rate auf eine endgültig gewünschte EGR-Rate zu regeln; wobei die Steuereinheit aufweist (1) einen arithmetischen Basis-EGR-Raten-Berechnungsabschnitt, der eine Basis-EGR-Rate (MEGRM) als eine Funktion einer ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen berechnet, (2) einen ersten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen ersten Korrekturfaktor (KEGR1) für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer zweiten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen, mit Ausnahme der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, berechnet, (3) einen arithmetischen Basis-Einlassluftströmungsraten-Berechnungsabschnitt, der eine Basis-Einlassluftströmungsrate (BQAC) als eine Funktion der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung berechnet, (4) einen arithmetischen Korrektur-Einlassluftströmungsraten-Berechnungsabschnitt, der eine korrigierte Einlassluftströmungsrate (BQACK) aus der Basis-EGR-Rate (MEGRM), der Basis-Einlassluftströmungsrate (BQAC) und dem ersten Korrekturfaktor (KEGR1) abschätzt, (5) einen zweiten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen zweiten Korrekturfaktor (KEGR2) berechnet durch Verglei chen der korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQACK), abgeschätzt durch den arithmetischen Korrektur-Einlassluftströmungsraten-Berechnungsabschnitt mit der tatsächlichen Einlassluft-Strömungsrate (QAC), erfasst durch den Luftströmungsmesser, um die Rückkopplungskorrektur in Bezug auf die Basis-EGR-Rate auszuführen, (6) einen arithmetischen, endgültig gewünschten EGR-Raten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch die endgültig gewünschte EGR-Rate (MEGR) als ein Produkt (MEGRM×KEGR1×KEGR2) der Basis-EGR-Rate (MEGRM), des ersten Korrekturfaktors (KEGR1) und des zweiten Korrekturfaktors (KEGR2) berechnet, und (7) einen EGR-Steuerabschnitt, der die Abgasrückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültig gewünschten EGR-Rate ausführt, so dass die EGR-Rate auf die endgültig gewünschte EGR-Rate geregelt wird.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste vorbestimmte Motorbetriebsbedingung zumindest eine von Motordrehzahl und Motorlast enthält.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die zweite vorbestimmte Motorbetriebsbedingung die Motortemperatur enthält.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Vergleich der korrigierte Einlassluftströmungsrate (BQACK), abgeschätzt durch den arithmetischen Korrektur-Einlassluftströmungsraten-Berechnungsabschnitt, mit der tatsächlichen Einlassluft-Strömungsrate (QAC), erfasst durch den Luftströmungsmesser, erhalten wird als ein Verhältnis (QAC/BQACK) der tatsächlichen Einlassluft-Strömungsrate (QAC) mit der korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQACK), und wobei der zweite Korrekturfaktor (KEGR2) für die Basis-EGR-Rate aus einem vorbestimmten Kennlinienfeld erhalten wird, das den zweiten Korrekturfaktor (KEGR2) erhöht, wenn sich das Verhältnis (QAC/BQACK) erhöht.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit außerdem einen arithmetischen EGR-Ventilöffnungsbefehl-Berechnungsabschnitt aufweist, der arithmetisch einen EGR-Ventilöffnungs-Befehlswert (SEGR) aus der endgültig gewünschten EGR-Rate (MEGR) und der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung berechnet, und wobei der EGR-Steuerabschnitt die Abgasrückführungssteuerung in Abhängigkeit von dem EGR-Ventilöffnungs-Befehlswert (SEGR) so ausführt, dass die EGR-Rate auf die endgültig gewünschte EGR-Rate geregelt wird.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 5, wobei die Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung ein EGR-Steuerventil, angeordnet in dem Abgasrückführungskanal, und einen Schrittmotor aufweist, der eine Antriebsverbindung mit dem EGR-Ventil hat und wobei der EGR-Ventilöffnungs-Befehlswert (SEGR) als eine gewünschte Anzahl von Winkelschritten des Schrittmotors berechnet wird.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine, ausgerüstet mit einem Abgasrückführungssystem, das einen Teil des inerten Abgases durch den Motor wieder zurückführt, das aufweist: (a) Sensoren, die Betriebsbedingungen des Motors erfassen; (b) einen Luftströmungsmesser, der eine tatsächliche Einlassluft-Strömungsrate (QAC) erfasst; (c) einen Abgasrückführungskanal, vorgesehen einen Abgasverteiler mit einem Einlassverteiler zu verbinden; (d) eine Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung, angeordnet in dem Abgasrückführungskanal zum Regeln einer EGR-Rate; und (e) eine Steuereinheit, konfiguriert um elektronisch mit den Sensoren und der Abgasrückführungs-Steuerventilvorrichtung verbunden zu sein, um automatisch die EGR-Rate auf eine endgültig gewünschte EGR-Rate zu regeln; wobei die Steuereinheit aufweist (1) einen arithmetischen Basis-EGR-Raten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch eine Basis-EGR-Rate (MEGRM) als eine Funktion eines, einen ersten vorbestimmten Motorbetriebszustand repräsentierenden Parameters der Betriebsbedingungen berechnet, (2) einen ersten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch einen ersten Korrekturfaktor (KEGR1) für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion berechnet eines, einen zweiten vorbestimmten Motorbetriebszustand repräsentierenden Parameters der Betriebsbedingungen mit Ausnahme eines den ersten vorbestimmten Motorbetriebszustand repräsentierenden Parameters, (3) einen arithmetischen Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Berechnungsabschnitt, der arithmetisch eine Basis-Einlassluftströmungsrate (BQAC) als eine Funktion eines den ersten vorbestimmten Motorbetriebszustand repräsentierenden Parameters berechnet, (4) einen arithmetischen Basis-Einlassluftströmungsraten-Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen Basis-Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor (A) als eine Funktion von sowohl der Basis-EGR-Rate (MERM), als auch des ersten Korrekturfaktors (KEGR1) unter einer besonderen Bedingung berechnet, wo ein total-eingeleitete Gasströmungsrate, gebildet als eine Summe einer angesaugten Frischluft-Strömungsrate und einer rückgeführten Abgasmenge, konstant gehalten wird, (5) einen arithmetischen, volumetrischen Effizienz betreffenden Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der eine Volumeneffizienz in Abhängigkeit von dem Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor (CQACC) entsprechend einer Veränderung in der Volumeneffizienz arithmetisch berechnet, die infolge der EGR-Rate, beeinträchtigt durch den ersten Korrekturfaktor (KEGR1) als eine Funktion des ersten Korrekturfaktors auftritt, (6) einen arithmetischen, endgültigen Einlassluftströmungsraten-Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen endgültigen Einlassluftströmungsraten-Korrekturfaktor (Z) als ein Produkt (A×CQACC) des Basis-Einlassluftströmungsraten-Korrekturfaktors (A) und der Volumeneffizienz in Abhängigkeit von dem Einlassluftströmungsraten-Korrekturfaktor (CQACC) arithmetisch berechnet, (7) einen arithmetischen – Berechnungsabschnitt der korrigierten Einlassluftströmungsrate, der eine korrigierte Einlassluftströmungsrate (BQACK) als eis Produkt (BQAC × Z) der Basis-Einlassluftströmungsrate (BQAC) und des endgültigen Einlassluftströmungsraten-Korrekturfaktors (Z) arithmetisch berechnet, (8) einen zweiten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen zweiten Korrekturfaktor (KEGR2) für die Basis-EGR-Rate durch den Vergleich der korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQAC) mit der tatsächlichen Einlassluftströmungsrate (QAC) arithmetisch berechnet, (9) einen arithmetischen Berechnungsabschnitt der endgültig gewünschten EGR-Rate, der die endgültig gewünschte EGR-Rate (MEGR) als ein Produkt (MEGRM × KEGR1 × KEGR2) der Basis-EGR-Rate, des ersten Kor rekturfaktors (KEGR1) und des zweiten Korrekturfaktors (KEGR2) arithmetisch berechnet, und (10) einen EGR-Steuerabschnitt, der eine Abgasrückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültig gewünschten EGR-Rate (MEGR) so ausführt, dass die EGR-Rate auf die endgültig gewünschte EGR-Rate geregelt wird.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 7, wobei der erste, einen vorbestimmte Motorbetriebszustand repräsentierenden Anzeigeparameter einen von Motordrehzahl und eine Motorlast enthält.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 7, wobei der zweite, einen vorbestimmten Motorbetriebszustand repräsentierende Parameter die Motortemperatur enthält.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 9, wobei die Motortemperatur die Motorkühlmitteltemperatur ist.
Abgasrückführungs-Steuerungssystem nach Anspruch 7, wobei der Vergleich der korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQACK) mit der tatsächlichen Einlassluftströmungsrate (QAC) als ein Verhältnis (QAC/BQACK) der tatsächlichen Einlassluftströmungsrate (QAC) zu der korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQACK) erhalten wird, und wobei der zweite Korrekturfaktor (KEGR2) für die Basis-EGR-Rate aus einem vorbestimmten Kennlinienfeld erhalten wird, dass der zweite Korrekturfaktor (KEGR2) sich erhöht, wenn sich das Verhältnis (QAC/BQACK) vergrößert.
Brennkraftmaschine, ausgerüstet mit einem Abgasrückführungssystem, dass einen Teil des inerten Abgases durch den Motor zurückführt, aufweisend: eine Sensoreinrichtung zum Erfassen von Betriebsbedingungen des Motors; einen Luftströmungsmesser zum Erfassen einer tatsächlichen Einlassluftströmungsrate (QAC) während des EGR-Zusatzes; eine Abgasrückführungs-Kanaleinrichtung, um einen Abgasverteiler mit einem Einlassverteiler zu verbinden; eine Abgasrückführungssteuerungs-Ventileinrichtung, angeordnet in der Abgasrückführungs-Kanaleinrichtung zum Regeln einer EGR-Rate; und eine EGR-Steuereinrichtung, konfiguriert, um elektronisch mit der Sensoreinrichtung und der Abgasrückführungssteuerung – Ventileinrichtung verbunden zu werden, um automatisch die EGR-Rate in eine endgültig gewünschte EGR-Rate zu regeln; wobei die Steuereinrichtung aufweist (1) einen arithmetischen Basis-EGR-Raten-Berechnungsabschnitt, der eine Basis-EGR-Rate (MEGRM) als eine Funktion eines ersten vorbestimmten Motorbetriebszustandes der Betriebszustände arithmetisch berechnet, (2) einen ersten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen ersten Korrekturfaktor (KEGR1) für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion eines zweiten vorbestimmten Motorbetriebszustandes der Betriebszustände mit Ausnahme des ersten vorbestimmten Motorbetriebszustandes arithmetisch berechnet, (3) einen Einlassluftströmungsraten-Abschätzabschnitt, der eine Einlassluftströmungsrate (BQACK) aus dem ersten vorbestimmten Motorbetriebszustand, der Basis-EGR-Rate (MEGRM) und dem ersten Korrekturfaktor (KEGR1) abschätzt, (4) einen zweiten arithmetischen Korrekturfaktor-Berechnungsabschnitt, der einen zweiten Korrekturfaktor (KEGR2) durch Vergleichen der Einlassluftströmungsrate (BQACK) arithmetisch berechnet, abgeschätzt durch den Einlassluftströmungsraten-Abschätzabschnitt, wobei die tatsächliche Einlassluftströmungsrate (QAC) durch den Luftströmungsmesser erfasst wird, um ein Rückkopplungs-Korrektur in Bezug auf die Basis-EGR-Rate auszuführen, (5) einen EGR-Raten-Korrekturabschnitt, der in Wechselbeziehung eine erste EGR-Ratenkorrektur auf der Grundlage des ersten Korrekturfaktors (KEGR1) und eine zweite EGR-Ratenkorrektur auf der Grundlage des zweiten Korrekturfaktors (KEGR2) in Bezug auf die Basis-EGR-Rate (MEGRM) ausführt, um die endgültig gewünschte EGR-Rate (MEGR) zu erhalten, und (6) einen EGR-Steuerabschnitt, der die Abgasrückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültig gewünschten EGR-Rate so ausführt, dass die EGR-Rate auf die endgültig gewünschte EGR-Rate geregelt wird.
Verfahren zum Steuern der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, wobei der Motor ein Abgasrückführungssystem enthält, das einen Teil des inerten Abgas durch den Motor zurückführt und das einen Abgasrückfüh rungskanal hat, vorgesehen um einen Abgasverteiler mit einem Einlassverteiler zu verbinden und eine Abgasrückführungssteuerungs-Ventilvorrichtung, angeordnet in dem Abgasrückführungskanal für das Regeln einer EGR-Rate, Sensoren, die die Betriebsbedingungen des Motors erfassen, einen Luftströmungsmesser, der eine tatsächliche Einlassluft-Strömungsrate (QAC) erfasst, und eine elektronische Steuerungseinheit, konfiguriert, um elektronisch mit den Sensoren und der Abgasrückführungssteuerungs-Ventilvorrichtung verbunden zu sein, um automatisch die EGR-Rate in eine endgültig gewünschte EGR-Rate zu regeln, wobei das Verfahren aufweist: arithmetisches Berechnen einer Basis-EGR-Rate (MEGRM), als eine Funktion einer ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen, arithmetisches Berechnen eines ersten Korrekturfaktors (KEGR1) für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer zweiten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen mit Ausnahme der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, Abschätzen einer Einlassluftströmungsrate (BQACK) aus der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, der Basis-EGR-Rate (MEGRM), und dem ersten Korrekturfaktor (KEGR1), arithmetisches Berechnen eines zweiten Korrekturfaktors (KEGR2) durch Vergleich der Einlassluftströmungsrate (BQACK), abgeschätzt durch den Einlassluftströmungsraten-Abschätzabschnitt mit der tatsächlichen Einlassluft-Strömungsrate (QAC), erfasst durch den Luftströmungsmesser, um die Rückkopplungskorrektur in Bezug auf die Basis-EGR-Rate auszuführen, wechselseitiges Durchführen einer ersten EGR-Ratenkorrektur auf der Grundlage des ersten Korrekturfaktors (KEGR1) und einer zweiten EGR-Ratenkorrektur auf der Grundlage des zweiten Korrekturfaktors (KEGR2) in Bezug auf die Basis-EGR-Rate (MEGRM), um die endgültig gewünschte EGR-Rate (MEGR) zu erhalten, und Ausführen der Abgasrückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültig gewünschten EGR-Rate, so dass die EGR-Rate auf die endgültig gewünschte EGR-Rate geregelt wird.
Verfahren zum Steuern der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, wobei der Motor ein Abgasrückführungssystem enthält, das einen Teil des inertem Abgases durch den Motor zurückführt und das einen Abgasrückführungska nal hat, vorgesehen um einen Abgasverteiler mit einem Einlassverteiler zu verbinden und eine Abgasrückführungssteuerungs-Ventilvorrichtung, angeordnet in dem Abgasrückführungskanal für das Regeln einer EGR-Rate, Sensoren, die die Betriebsbedingungen des Motors erfassen, einen Luftströmungsmesser, der eine tatsächliche Einlassluft-Strömungsrate (QAC) erfasst, und eine elektronische Steuereinheit, konfiguriert, um elektronisch mit den Sensoren und der Abgasrückführungssteuerungs-Ventilvorrichtung verbunden zu sein, um automatisch die EGR-Rate auf eine endgültig gewünschte EGR-Rate zu regeln, wobei das Verfahren aufweist: arithmetisches Berechnen einer Basis-EGR-Rate (MEGRM) als eine Funktion einer ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen, arithmetisches Berechnen eines ersten Korrekturfaktors (KEGR1) für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion einer zweiten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung der Betriebsbedingungen mit Ausnahme der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, arithmetisches Berechnen einer Basis-Einlassluftströmungsrate (BQAC) als eine Funktion der ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung, Abschätzen einer korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQACK) aus der Basis-EGR-Rate (MEGRM), der Basis-Einlassluftströmungsrate (BQAC) und des ersten Korrekturfaktors (KEGR1), arithmetisches Berechnen eines zweiten Korrekturfaktors (KEGR2) durch Vergleich der korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQACK), abgeschätzt durch den korrigierten, arithmetischen Einlassluftströmungsraten-Berechnungsabschnitt, mit der tatsächlichen Einlassluft-Strömungsrate (QAC), erfasst durch den Luftströmungsmesser, um die Rückkopplungskorrektur in Bezug auf die Basis-EGR-Rate auszuführen, arithmetisches Berechnen der endgültig gewünschten EGR-Rate (MEGR) als ein Produkt (MEGRM × (KEGR1) × (KEGR1) der Basis-EGR-Rate (MEGRM), des ersten Korrekturfaktors (KEGR1) und des zweiten Korrekturfaktors (KEGR2), und Ausführen der Abgasrückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültig gewünschten EGR-Rate, so dass die EGR-Rate auf die endgültig gewünschte EGR-Rate geregelt wird.
Verfahren zum Steuern der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, wobei der Motor ein Abgasrückführungssystem enthält, das einen Teil des inerten Abgases durch den Motor zurückführt und das einen Abgasrückführungskanal hat, vorgesehen um einen Abgasverteiler mit einem Einlassverteiler zu verbinden und eine Abgasrückführungssteuerungs-Ventilvorrichtung, angeordnet in dem Abgasrückführungskanal für das Regeln einer EGR-Rate, Sensoren, die die Betriebsbedingungen des Motors erfassen, einen Luftströmungsmesser, der eine tatsächliche Einlassluft-Strömungsrate (QAC) erfasst, und eine Steuerungseinheit, konfiguriert, um elektronisch mit den Sensoren und der Abgasrückführungssteuerungs-Ventilvorrichtung verbunden zu sein, um automatisch die EGR-Rate auf eine endgültig gewünschte EGR-Rate zu regeln, wobei das Verfahren aufweist: arithmetisches Berechnen einer Basis-EGR-Rate (MEGRM) als ein, eine Funktion einer ersten vorbestimmten Motorbetriebszustand repräsentierender Parameters der Betriebsbedingungen, arithmetisches Berechnen als ein, eine ersten Korrekturfaktors (KEGR1) für die Basis-EGR-Rate als eine Funktion eines zweiten vorbestimmten Motorbetriebszustandes repräsentierenden Parameters der Motorbetriebsbedingung mit Ausnahme des einen ersten vorbestimmten Motorbetriebszustand repräsentierenden Parameters, arithmetisches Berechnen einer Basis-Einlassluftströmungsrate (BQAC) als eine Funktion des ersten vorbestimmten Motorbetriebsbedingung-Anzeigeparameters, arithmetisches Berechnen eines Basis-Einlassluftströmungsraten-Korrekturfaktors (A) als eine Funktion von sowohl der Basis-EGR-Rate (MEGRM) und des ersten Korrekturfaktors (KEGR1) unter einer besonderen Bedingung, wo eine total-eingeleitete Gasströmungsrate, gebildet als eine Summe einer eingeleiteten Frischluftströmungsrate und einer rückgeführten Abgasmenge, konstant gehalten wird, arithmetisches Berechnen einer Volumeneffektivität in Abhängigkeit von dem Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktor (CQACC), der einer Veränderung in der Volumeneffektivität entspricht, die infolge der Beeinträchtigung der EGR-Rate, bewirkt durch den ersten Korrekturfaktor (KEGR1) auftritt, als eine Funktion des ersten Korrekturfaktors, arithmetisches Berechnen eines endgültigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktors (Z) als ein Produkt (A × CQACC) des Basis-Einlassluft-Strö mungsraten-Korrekturfaktors (A) und des volumeneffektivitätsabhängigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktors (CQACC), arithmetisches Berechnen einer korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQACK) als ein Produkt (BQAC × Z) der Basis-Einlassluftströmungsrate (BQAC) und des endgültigen Einlassluft-Strömungsraten-Korrekturfaktors (Z), arithmetisches Berechnen eines zweiten Korrekturfaktors (KEGR2) für die Basis-EGR-Rate durch Vergleich der korrigierten Einlassluftströmungsrate (BQACK) mit der tatsächlichen Einlassluft-Strömungsrate (QAC), arithmetisches Berechnen der endgültig gewünschten EGR-Rate (MEGR) als ein Produkt (MEGRM × KEGR1 × KEGR2) der Basis-EGR-Rate (MEGRM), des ersten Korrekturfaktors (KEGR1) und des zweiten Korrekturfaktors (KEGR2), und Ausführen der Abgasrückführungssteuerung auf der Grundlage der endgültig gewünschten EGR-Rate, so dass die EGR-Rate auf die endgültige EGR-Rate geregelt wird.