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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasrückführ-(AGR-)Einrichtung für einen Verbrennungsmotor, um es einem Teil von von einem Verbrennungsmotor zu einer Auslasspassage ausgestoßenem Abgas zu ermöglichen, in eine Einlasspassage zu fließen, um zu dem Verbrennungsmotor zurückgeführt zu werden.
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VERWANDTE TECHNIK
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Üblicherweise wird eine Technik von dem obigen Typ zum Beispiel in einem Fahrzeugmotor verwendet. Eine Abgasrückführ-(AGR-)Einrichtung ist angeordnet, einen Teil eines Abgases, das nach einer Verbrennung von einem Brennraum eines Verbrennungsmotors zu einer Auslasspassage ausgestoßen wird, durch eine AGR-Passage in eine Einlasspassage einzuführen, so dass das Abgas mit der in der Einlasspassage strömenden Einlassluft vermischt wird, und zu dem Brennraum zurückfließt. In einer AGR-Passage fließendes AGR-Gas wird durch ein in der AGR-Passage vorgesehenes AGR-Ventil reguliert. Diese AGR kann hauptsächlich Stickoxide (NOx) in dem Abgas reduzieren und einen Kraftstoffverbrauch während eines Teillastbetriebs des Verbrennungsmotors verbessern.
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Abgas von dem Verbrennungsmotor enthält keinen Sauerstoff oder ist in einem sauerstoffarmen Zustand. Somit verringert sich die Sauerstoffkonzentration der Einlassluft, wenn ein Teil des Abgases durch AGR mit der Einlassluft vermischt wird. In einem Brennraum verbrennt daher Kraftstoff bei einer niedrigen Sauerstoffkonzentration. Somit wird eine Spitzentemperatur während einer Verbrennung herabgesetzt, und dabei das Auftreten von NOx eingeschränkt. In einem Benzinmotor ist es möglich, einen Pumpverlust des Verbrennungsmotors zu reduzieren, selbst wenn der Sauerstoffgehalt in einer Einlassluft durch AGR nicht erhöht wird und ein Drosselventil auf einige Grad geschlossen ist.
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Hierbei war es unlängst vorstellbar, AGR in dem gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors auszuführen, um einen Kraftstoffverbrauch weiter zu verbessern. Eine Verwirklichung einer hohen AGR ist somit erforderlich. Um diese hohe AGR zu realisieren, ist es für eine konventionelle Technik erforderlich, den inneren Durchmesser einer AGR-Passage zu erhöhen, oder den Öffnungsbereich einer durch ein Ventilelement und einen Ventilsitz eines AGR-Ventils bereitgestellte Durchflusspassage zu erhöhen. Das heißt, dass ein AGR-Ventil vergrößert werden muss.
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Inzwischen gibt es als das AGR-Ventil ein Ventil, das so konfiguriert ist, dass ein Ventilelement durch einen Aktor, wie etwa einen Motor, auf einen dünnen oder kleinen Öffnungsgrad oder Position geöffnet und geschlossen wird. Eine AGR-Einrichtung, die diesen Typ eines AGR-Ventils enthält, ist beispielsweise in
JP 2004-36413 A offenbart. Diese Einrichtung kann ein Problem verursachen, dass, wenn das AGR-Ventil in einem mit einem Lader versehenen Verbrennungsmotor von einem völlig geschlossenen Zustand zu öffnen ist wenn eine Druckdifferenz (Differenzdruck) zwischen einem Druck auf einer stromaufwärtigen Auslassseite (einer Auslassseite) von dem Ventilelement und einem Druck auf einer stromabwärtigen Auslassseite (einer Einlassseite) von dem Ventilelement größer wird, eine übermäßige Menge von AGR-Gas in die AGR-Passage strömen kann. Um solch eine übermäßige Strömung von AGR-Gas einzuschränken, wird daher das AGR-Ventil erst einmal zu einem kleineren Öffnungsgrad als der Soll-Öffnungsgrad geöffnet und dann weiter zu dem Soll-Öffnungsgrad geöffnet, wenn das AGR-Ventil von dem völlig geschlossenen Zustand zu einem Soll-Öffnungsgrad zu öffnen ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Jedoch neigt der Differenzdruck zwischen dem Druck auf der Auslassseite von dem Ventilelement und dem Druck auf der Einlassseite von dem Ventilelement in der in
JP 2004-36413 A offenbarten Einrichtung dazu anzusteigen, wenn das AGR-Ventil für die hohe AGR vergrößert wird. Somit ist es nötig, das Ventilelement durch eine ausreichende Antriebskraft zu halten, um den angestiegenen Differenzdruck zu überwinden, um das AGR-Ventil einmal von dem vollständig geschlossenen Zustand in den Bereich eines kleinen Öffnungsgrads zu öffnen. Als ein Ergebnis wird von dem Aktor gefordert, eine große Antriebskraft zu erzeugen, und somit muss er in Größe und Leistungsfähigkeit aufgebessert werden. Dies ergibt die Probleme einer Verschlechterung bei einer Montierbarkeit des AGR-Ventils in einem Fahrzeug und einem Kostenanstieg der AGR-Einrichtung.
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Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der Umstände getätigt, und hat den Zweck, eine Abgasrückführ-(AGR-)Einrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die in der Lage ist, ohne die Größe und die Leistungsfähigkeit eines Aktors zu erhöhen eine Verschlechterung der Montierbarkeit eines AGR-Ventils in einem Fahrzeug und einem Kostenanstieg einer AGR-Einrichtung zu verhindern.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt ein Aspekt der Erfindung eine Abgasrückführeinrichtung bereit, die enthält: eine Abgasrückführpassage, um es einem Teil von von einem Brennraum eines Verbrennungsmotors zu einer Auslasspassage ausgestoßenem Abgas zu ermöglichen, in eine Einlasspassage zu strömen und zu dem Brennraum zurückgeführt zu werden; und ein Abgasrückführventil, das in der Abgasrückführpassage vorgesehen ist, um eine Auslassflussrate in der Abgasrückführpassage zu regulieren, wobei das Abgasrückführventil einen Ventilsitz, ein Ventilelement, das vorgesehen ist, auf dem Ventilsitz aufsetzbar zu sein, und einen Aktor, um das Ventilelement anzutreiben, enthält, wobei die Einrichtung ferner enthält: ein Vorderseitiger-Druck-Erfassungsmittel, um einen Abgasdruck auf einer stromaufwärtigen Seite von dem Ventilelement als einen vorderseitigen Druck zu erfassen, wenn das Abgasrückführventil in einem vollständig geschlossenen Zustand ist, in dem das Ventilelement auf dem Ventilsitz aufsitzt; ein Rückseitiger-Druck-Erfassungsmittel, um einen Abgasdruck auf einer stromabwärtigen Seite von dem Ventilelement als einen rückseitigen Druck zu erfassen, wenn das Abgasrückführventil in dem völlig geschlossenen Zustand ist; und ein Ventil-Öffnung-Steuerungsmittel, das konfiguriert ist, einen Differenzdruck zwischen dem vorderseitigen Druck und dem rückseitigen Druck als einen Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck zu berechnen, und es dem Abgasrückführventil zu ermöglichen, sich von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen, und ein Antreiben des Aktors zu ermöglichen, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung stellt eine Abgasrückführeinrichtung bereit, die enthält: eine Abgasrückführpassage, um es einem Teil von von einem Brennraum eines Motors zu einer Auslasspassage ausgestoßenem Abgas zu ermöglichen, in eine Einlasspassage zu strömen und zu dem Brennraum zurückgeführt zu werden; und ein Abgasrückführventil, das in der Abgasrückführpassage vorgesehen ist, um eine Auslassflussrate in der Abgasrückführpassage zu regulieren, wobei das Abgasrückführventil einen Ventilsitz, ein Ventilelement, das vorgesehen ist, auf dem Ventilsitz aufsetzbar zu sein, und einen Schrittmotor, um das Ventilelement anzutreiben, enthält, wobei die Einrichtung ferner enthält: ein Energieversorgung-Steuerungsmittel, das konfiguriert ist, den Schrittmotor zu steuern und bei einer vorbestimmten Antriebsfrequenz mit Strom zu versorgen, um das Abgasrückführventil zu öffnen; ein Vorderseitiger-Druck-Erfassungsmittel, um den Abgasdruck auf einer stromaufwärtigen Seite von dem Ventilelement als einen vorderseitigen Druck zu erfassen, wenn das Abgasrückführventil in einem vollständig geschlossenen Zustand ist, in dem das Ventilelement auf dem Ventilsitz aufsitzt; und ein Rückseitiger-Druck-Erfassungsmittel, um einen Abgasdruck auf einer stromabwärtigen Seite von dem Ventilelement als einen rückseitigen Druck zu erfassen, wenn das Abgasrückführventil in dem vollständig geschlossenen Zustand ist; wobei das Energieversorgung-Steuerungsmittel konfiguriert ist, einen Differenzdruck zwischen dem vorderseitigen Druck und dem rückseitigen Druck als einen Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck zu berechnen und zu steuern, den Schrittmotor bei einer Antriebsfrequenz, die zumindest in einer ersten Stufe niedriger als ein normaler Wert ist, mit Strom zu versorgen, um das Abgasrückführventil von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist. Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der Erfindung ist es nicht nötig, die Größe und die Leistungsfähigkeit eines Aktors (eines Schrittmotors) zu erhöhen, und es ist möglich, eine Verschlechterung einer Montierbarkeit eines AGR-Ventils in einem Fahrzeug und einen Kostenanstieg einer AGR-Einrichtung zu verhindern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht einer schematischen Konfiguration, die ein mit einem Lader ausgestattetes Verbrennungsmotorsystem zeigt, dass eine Abgasrückführ-(AGR-)Einrichtung für einen Verbrennungsmotor in einer ersten Ausführungsform enthält;
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2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein AGR-Ventil in der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel von Verarbeitungsdetails einer AGR-Ventil-Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck-Berechnungsroutine in der ersten Ausführungsform zeigt;
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4 ist ein Ablaufdiagramm, die ein Beispiel von Verarbeitungsdetails einer AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine in der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 ist ein Speicherabbild, das im Voraus festgelegt wird, um sich darauf für eine Berechnung eines Auslassdrucks in der ersten Ausführungsform zu beziehen;
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6 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem Betrag des AGR-Ventil-Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck und EIN/AUS einer AGR in der ersten Ausführungsform zeigt;
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7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel von Verarbeitungsdetails einer AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine in einer zweiten Ausführungsform zeigt;
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8 ist ein im Voraus festgelegtes Speicherabbild, um sich darauf für eine Berechnung eines Referenzwerts in der zweiten Ausführungsform zu beziehen;
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9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel von Ablaufdetails einer AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine in einer dritten Ausführungsform zeigt;
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10 ist ein im Voraus festgelegtes Speicherabbild, auf das sich für eine Berechnung einer Ventil-Öffnungsantriebsfrequenz in der dritten Ausführungsform zu beziehen ist; und
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11 ist eine Ansicht einer schematischen Konfiguration, die ein mit einem Lader ausgestattetes Verbrennungsmotorsystem zeigt, das eine Abgasrückführ-(AGR-)Einrichtung für einen Verbrennungsmotor in einer vierten Ausführungsform enthält.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten ersten Ausführungsform einer Abgasrückführeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.
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1 ist eine Ansicht einer schematischen Konfiguration eines mit einem Lader ausgestatteten Motorsystems, das eine Abgasrückführ-(AGR-)Einrichtung für einen Verbrennungsmotor in der vorliegenden Ausführungsform enthält. Dieses Motorsystem enthält einen Hubkolbenmotor 1. Dieser Motor 1 hat eine mit einer Einlasspassage 3 verbundene Einlassöffnung 2 und eine mit einer Auslasspassage 5 verbundene Auslassöffnung 4. Ein Luftfilter 6 ist an einem Einlass der Einlasspassage 3 vorgesehen. In der Einlasspassage 3 ist stromabwärts von dem Luftfilter 6 ein Lader 7 in einer Position zwischen einem Abschnitt der Einlasspassage 3 und einem Abschnitt der Auslasspassage 5 platziert, um den Druck von Einlassluft in der Einlasspassage 3 zu erhöhen.
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Der Lader 7 enthält einen in der Einlasspassage 3 platzierten Kompressor 8, eine in der Auslasspassage 5 platzierte Turbine 9 und eine Rotationswelle 10, die den Kompressor 8 und die Turbine 9 so verbindet, dass sie gemeinsam rotieren können. Der Lader 7 ist konfiguriert, die Turbine 9 mit in der Auslasspassage 5 strömendem Abgas zu rotieren und den Kompressor 8 durch die Rotationswelle 10 gemeinsam zu rotieren, um den Druck von Einlassluft in der Einlasspassage 3 zu erhöhen, das heißt, ein Aufladen auszuführen.
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In der Auslasspassage 5 ist benachbart zu dem Lader 7 eine Abgasumgehungspassage 11 durch Umgehen um die Turbine 9 vorgesehen. In dieser Auslassumgehungspassage 11 ist ein Ladedruckventil 12 platziert. Dieses Ladedruckventil 12 reguliert Abgas, dem es ermöglicht wird, in die Auslassumgehungspassage 11 zu strömen. Somit wird eine Flussrate von zu der Turbine 9 zuzuführendem Abgas reguliert, dabei die Drehzahlen der Turbine 9 und des Kompressors 8 gesteuert, und ein Ladedruck des Laders 7 eingestellt.
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In der Einlasspassage
3 ist ein Zwischenkühler
13 zwischen dem Kompressor
8 des Laders
7 und dem Motor
1 vorgesehen. Dieser Zwischenkühler
13 dient dazu, Einlassluft, die den durch den Kompressor
8 erhöhten Druck und somit eine höhere Temperatur hat, auf eine geeignete Temperatur herunter zu kühlen. Ein Ausgleichsbehälter
3a ist in der Einlasspassage
3 zwischen dem Zwischenkühler
13 und dem Motor
1 vorgesehen. Ferner ist eine elektronische Drosseleinrichtung
14, die ein elektrischbetriebenes Drosselventil ist, stromabwärts von dem Zwischenkühler
13 aber stromaufwärts von dem Ausgleichsbehälter
3a platziert. Diese Drosseleinrichtung
14 enthält ein in der Einlasspassage
3 platziertes Schmetterling-förmiges Drosselventil
21, einen Schrittmotor
22, um das Drosselventil
21 anzutreiben, sich zu öffnen und zu schließen, und einen Drosselsensor
23, um einen Öffnungsgrad TA des Drosselventils
21 (einen Drossel-Öffnungsgrad) zu erfassen. Diese Drosseleinrichtung
14 ist so konfiguriert, dass das Drosselventil
21 durch den Schrittmotor
22 angetrieben wird, um sich entsprechend einer Betätigung eines Gaspedals
26 durch einen Fahrer zu öffnen und zu schließen, um den Öffnungsgrad einzustellen. Die Konfiguration dieser Drosseleinrichtung
14, kann zum Beispiel durch eine in
JP-A-2011-252482 ,
1 und
2, offenbarte Basiskonfiguration einer „Drosseleinrichtung” bereitgestellt werden. In der Auslasspassage
5 ist stromabwärts von der Turbine
9 ein Katalysator
15 als ein Abgaskatalysator vorgesehen, um Abgas zu reinigen.
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Der Motor 1 ist ferner mit einer Einspritzvorrichtung 25 versehen, um Kraftstoff in einen Brennraum 16 einzuspritzen und zuzuführen. Die Einspritzvorrichtung 25 ist konfiguriert, mit dem Kraftstoff von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) versorgt zu werden.
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Um eine hohe AGR zu ermöglichen, enthält die AGR-Einrichtung in der vorliegenden Ausführungsform eine Abgasrückführ-(AGR-)Passage 17, die es einem Teil von von dem Brennraum 16 des Motors 1 zu der Auslasspassage 5 ausgestoßenem Abgas ermöglicht, in die Einlasspassage 3 zu strömen und zu dem Brennraum 16 zurückgeführt zu werden, und ein in der AGR-Passage 17 platziertes Abgasrückführ-(AGR-)Ventil 18, um eine Abgasflussrate(AGR-Flussrate) in der AGR-Passage 17 zu regulieren. Die AGR-Passage 17 ist vorgesehen, sich zwischen der Auslasspassage 5, stromaufwärts von der Turbine 9, und dem Ausgleichsbehälter 3a zu erstrecken. Im Speziellen ist ein Auslass 17a der AGR-Passage 17 auf einer stromabwärtigen Seite von dem Drosselventil 21 mit dem Ausgleichsbehälter 3a verbunden, um es einem Teil von in der Auslasspassage 5 strömendem Abgas zu ermöglichen, als AGR-Gas in die Einlasspassage 3 zu strömen und zu dem Brennraum 16 zurückgeführt zu werden. Ein Einlass 17b der AGR-Passage 17 ist stromaufwärts von der Turbine 9 mit der Auslasspassage 5 verbunden.
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In der Nachbarschaft des Einlasses 17b der AGR-Passage 17 ist ein AGR-Katalysator 19 vorgesehen, um AGR-Gas zu reinigen. In der AGR-Passage 17 stromabwärts von diesem AGR-Katalysator 19 ist ein AGR-Kühler 20 vorgesehen, um in der AGR-Passage 17 strömendes AGR-Gas zu kühlen. In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das AGR-Ventil 18 in der AGR-Passage 17 stromabwärts von dem AGR-Kühler 20.
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2 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration des AGR-Ventils 18 zeigt. Wie in 2 gezeigt, ist das AGR-Ventil 18 als ein Tellerventil und ein motorbetriebenes Ventil konfiguriert. Im Speziellen ist das AGR-Ventil 18 mit einem Gehäuse 31, einem in dem Gehäuse 31 vorgesehenen Ventilsitz 32, einem Ventilelement 33, das konfiguriert ist, innerhalb des Gehäuses 31 auf dem Ventilsitz 32 aufzusitzen und sich davon weg zu bewegen, und einem Schrittmotor 34, um eine Hubbewegung des Ventilelements 33 auszuführen, versehen. Der Schrittmotor 34 ist ein Beispiel eines Aktors der vorliegenden Erfindung. Das Gehäuse 31 enthält einen Einlass 31a, durch den AGR-Gas von der Seite der Auslasspassage 5 (einer Auslassseite) in das AGR-Ventil 18 strömt, einen Auslass 31b, durch den Abgas aus dem Ventil 18 zu der Seite der Einlasspassage 3 (einer Einlassseite) strömt, und eine Verbindungspassage 31c, die den Einlass 31a und den Auslass 31b verbindet. Der Ventilsitz 32 ist in der Mitte der Verbindungspassage 31c vorgesehen. Hierbei wirkt ein in der Auslasspassage 5 erzeugtes Pulsieren des Abgasdrucks des Motors 1 in der AGR-Passage 17 auf den Einlass 17b, während ein in dem Ausgleichsbehälter 3a erzeugtes Pulsieren des Einlassdrucks des Motors 1 auf den Auslass 17a wirkt. Auf das Ventilelement 33 des AGR-Ventils 18 wirkt dementsprechend auf einer stromaufwärtigen Seite von der AGR-Passage 17 das Pulsieren des Abgasdrucks über den Einlass 31a, während auf einer stromabwärtigen Seite von der AGR-Passage 17 über den Auslass 31b das Pulsieren eines Einlassdrucks wirkt.
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Der Schrittmotor 34 enthält eine Ausgangswelle 35, die angeordnet ist, um in einer geraden Linie hin und her zu gehen (Hubbewegung). Das Ventilelement 33 ist an einem führenden Ende der Ausgangswelle 35 befestigt. Diese Ausgangswelle 35 ist durch ein in dem Gehäuse 31 vorgesehenes Lager 36 gelagert, um in der Lage zu sein, eine Hubbewegung auszuführen. Die Ausgangswelle 35 ist in ihrem oberen Teil mit einem Bolzengewindeabschnitt 37 gebildet. Die Ausgangswelle 35 ist ferner in ihrem mittleren Teil (nahe einem unteren Ende von dem Bolzengewindeabschnitt 37) mit einem Federnhalter 38 gebildet. Dieser Federnhalter 38 hat eine untere Fläche, die als eine Auflage zum Halten einer Druckfeder 39 dient, und eine obere Fläche, die mit einem Anschlag 40 gebildet ist.
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Das Ventilelement 33 hat eine konische Form, und ist konfiguriert, mit dem Ventilsitz 32 in Kontakt zu kommen oder sich davon zu trennen. Das Ventilelement 33 wird durch die zwischen dem Federnhalter 38 und dem Gehäuse 31 platzierte Druckfeder 39 zu dem Schrittmotor 34 hin, das heißt in eine Ventilschließrichtung, gedrängt, um auf dem Ventilsitz 32 aufzusitzen. Wenn das Ventilelement 33 in einem geschlossenen Zustand durch die Ausgangswelle 35 des Schrittmotors 34 gegen die drängende Kraft der Druckfeder 39 hubbewegt wird, wird das Ventilelement 33 von dem Ventilsitz 32 in einen Ventil-offen-Zustand bewegt. Zum Ventilöffnen wird im Speziellen das Ventilelement 33 zu der stromaufwärtigen Seite (Auslassseite) der AGR-Passage 17 bewegt. Wie oben ist das AGR-Ventil 18 konfiguriert, sich durch Bewegen des Ventilelements 33 von dem geschlossenen Zustand, in dem das Ventilelement 33 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt, gegen den Abgasdruck oder Einlassdruck des Motors 1 zu der stromaufwärtigen Seite der AGR-Passage 17 hin zu öffnen. Andererseits wird das Ventilelement 33 von dem offenen Zustand durch die Ausgangswelle 35 des Schrittmotors 34 in der Drängrichtung der Druckfeder 39 hubbewegt, so dass das Ventilelement 33 näher zu dem Ventilsitz 32 und in den geschlossenen Zustand kommt. Zum Ventilschließen wird im Speziellen das Ventilelement 33 zu der stromabwärtigen Seite (Einlassseite) der AGR-Passage 17 hin bewegt.
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Durch ein Hubbewegen der Ausgangselle 35 des Schrittmotors 34 wird der Öffnungsgrad des Ventilelements 33 bezüglich des Ventilsitzes 32 eingestellt. Die Ausgangswelle 35 des AGR-Ventils 18 ist angeordnet, um in einem Bereich von einem vollständig geschlossenen Zustand, in dem das Ventilelement 33 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt, zu dem vollständig geöffneten Zustand, in dem das Ventilelement 33 am weitesten von dem Ventilsitz 32 entfernt ist, hubbewegbar zu sein. Um eine hohe AGR zu erreichen, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Fläche der Passagenöffnung in dem Ventilsitz 32 größer gewählt, als in der üblichen Technik. Dementsprechend ist das Ventilelement 33 angelegt, größer zu sein als in der konventionellen Technik.
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Der Schrittmotor 34 enthält eine Spule 41, einen Magnetrotor 42 und einen Umwandlungsmechanismus 43. Der Schrittmotor 34 ist so konfiguriert, dass die Spule 41 durch Ströme erregt oder versorgt wird, um den Magnetrotor 42 um eine vorbestimmte Anzahl von Motorschritten Mst(n) zu drehen, und der Umwandlungsmechanismus 43 wandelt die Rotationsbewegung des Magnetrotors 42 in die Hubbewegung der Ausgangswelle 35 um, und führt dabei eine Hubbewegung des Ventilelements 33 aus.
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Der Magnetrotor 42 enthält einen aus Harz hergestellten Rotorkörper 44 und einen ringförmigen Plastikmagnet 45. Der Rotorkörper 44 ist in seinem Zentrum mit einem Muttergewindeabschnitt 46, der mit dem Bolzengewindeabschnitt 37 der Ausgangswelle 35 über ein Gewinde im Eingriff ist, gebildet. Wenn der Rotor 44 mit seinem Muttergewindeabschnitt 46, der über ein Gewinde mit dem Bolzengewindeabschnitt 37 der Ausgangswelle 35 im Eingriff ist, rotiert wird, wird die Rotationsbewegung des Rotorkörpers 44 in eine Hubbewegung der Ausgangswelle 35 umgewandelt. Hierbei bilden der Bolzengewindeabschnitt 37 und der Muttergewindeabschnitt 46 den vorgenannten Umwandlungsmechanismus 43. Der Rotorkörper 44 ist an seinem unteren Ende mit einem Kontaktabschnitt 44a gebildet, gegen den der Anschlag 40 des Federnhalters 38 anstößt. Wenn das AGR-Ventil 18 völlig geschlossen ist, kommt die Endfläche des Anschlags 40 in einen Oberflächenkontakt mit der Endfläche des Kontaktabschnitts 44a, und begrenzt damit die Anfangsposition der Ausgangswelle 35.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird die Anzahl von Motorschritten Mst(n) des Schrittmotors 34 in einer schrittweisen Art geändert, um den Öffnungsgrad des Ventilelements 33 des AGR-Ventils 18 in einem Bereich zwischen vollständig geschlossen und vollständig geöffnet in Stufen einzustellen.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird für eine separate Ausführung einer Kraftstoffeinspritzsteuerung, einer Einlassmengensteuerung, einer AGR-Steuerung und von anderen Steuerungen jedes von der Einspritzvorrichtung 25, dem Schrittmotor 22, der elektronischen Drosseleinrichtung 14 und dem Schrittmotor 34 des AGR-Ventils 18 entsprechend dem Betriebszustand des Motors 1 durch eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 50 gesteuert. Die ECU 50 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), verschiedene Speicher, die ein vorbestimmtes Steuerungsprogramm und anderes speichern, oder Berechnungsergebnisse und anderes von der CPU zeitweise speichern, und einen externen Eingangskreis und einen externen Ausgangskreis, die mit jedem davon verbunden sind. Die ECU 50 ist ein Beispiel eines Ventil-Öffnung-Steuerungsmittels der Erfindung. Mit dem externen Ausgangskreis sind die Einspritzvorrichtung 25 und jeder der Schrittmotoren 22 und 34 verbunden. Mit dem externen Eingangskreis sind der Drosselsensor 23 und verschiedene Sensoren 27 und 51–55, die ein Beispiel eines Betriebszustand-Erfassungsmittels sind, verbunden, um den Betriebszustand des Motors 1 zu erfassen und verschiedene Motorsignale zu dem externen Eingabekreis zu übertragen. Die ECU 50 ist auch angeordnet, um ein vorbestimmtes Anweisungssignal an den Schrittmotor 34 auszugeben, um den Schrittmotor 34 zu steuern.
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Die in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehenen verschiedenen Sensoren enthalten den Beschleunigungssensor 27, den Einlassdrucksensor 51, den Drehzahlsensor 52, den Wassertemperatursensor 53, den Luftdurchflussmesser 54 und den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 55 sowie den Drosselsensor 23. Der Beschleunigungssensor 27 erfasst entsprechend dem Betätigungsausmaß des Gaspedals 26 einen Gaspedal-Öffnungsgrad ACC. Dieses Gaspedal 26 ist ein Beispiel eines Betätigungsmittels, um den Betrieb des Motors 1 zu steuern. Der Einlassdrucksensor 51 erfasst einen Einlassdruck PM in dem Ausgleichsbehälter 3a. Das heißt, dass der Einlassdrucksensor 51 ein Beispiel eines rückseitigen Druckerfassungsmittels der Erfindung ist, um den Druck von AGR-Gas auf der stromabwärtigen Seite von dem Ventilelement 33 des AGR-Ventils 18 als einen rückseitigen Druck zu erfassen, wenn das Ventilelement 33 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt, das heißt, wie später erwähnt, in dem vollständig geschlossenen Zustand platziert ist. Der Drehzahlsensor 52 erfasst den Rotationswinkel (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle 1a des Motors 1 und erfasst auch Änderungen des Kurbelwinkels als die Drehzahl (Motordrehzahl) NE des Motors 1. Der Wassertemperatursensor 53 erfasst die Kühlwassertemperatur THW des Motors 1. Im Speziellen ist der Wassertemperatursensor 53 ein Beispiel eines Temperaturzustandserfassungsmittels der Erfindung, um die Kühlwassertemperatur THW, die den Temperaturzustand des Motors 1 darstellt, zu erfassen. Der Luftdurchflussmesser 54 erfasst eine Einlassmenge Ga von Einlassluft, die direkt stromabwärts von dem Luftfilter 6 in der Einlasspassage 3 strömt. Der Luftdurchflussmesser 54 und die ECU 50 bilden ein Beispiel eines vorderseitigen Druckerfassungsmittels der Erfindung, um den Druck von AGR-Gas auf der stromaufwärtigen Seite von dem Ventilelement 33 als den vorderseitigen Druck zu erfassen, während, wie später erwähnt, das Ventilelement 33 in dem vollständig geschlossenen Zustand ist. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 55 ist in der Auslasspassage 5 direkt stromaufwärts von dem Katalysator 15 platziert, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F in dem Abgas zu erfassen.
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Die ECU 50 ist mit einer Batterie 30 verbunden. Die Batterie 30 ist auch mit verschiedenen Einrichtungen, wie etwa dem Schrittmotor 34 des AGR-Ventils 18 verbunden, um elektrische Energie dorthin zu liefern.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die ECU 50 angeordnet, das AGR-Ventil 18 zu steuern, um AGR entsprechend dem Betriebszustand des Motors 1 in dem ganzen Betriebsbereich des Motors 1 zu steuern. Andererseits steuert die ECU 50 während einer Verlangsamung des Motors 1 und einer Schubabschaltung, bei der eine Kraftstoffversorgung zu dem Motor 1 abgeschnitten ist, das AGR-Ventil 18 auf vollständig geschlossen, um die AGR-Strömung zu blockieren. Während der Schubabschaltung steuert die ECU 50 darüber hinaus das AGR-Ventil 18, um unter einer vorbestimmten Bedingung verschiedene Steuerungen, die später erwähnt werden, auszuführen.
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Hierbei neigt ein Differenzdruck zwischen dem Druck von AGR-Gas auf der stromaufwärtigen Seite (der Auslassseite) von dem Ventilelement 3 des AGR-Ventils 18 und dem Druck von AGR-Gas auf der stromabwärtigen Seite (der Einlassseite) von dem Ventilelement 33 dazu, anzusteigen. Dementsprechend ist es nötig, das Ventilelement 33 durch eine Antriebskraft, die zum Überwinden des obigen Differenzdrucks erforderlich ist, zu öffnen, um das AGR-Ventil 18 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen. In der vorliegenden Ausführungsform ist daher in Anbetracht des erhöhten Differenzdrucks, aufgrund der Verwendung des mit dem Schrittmotor 34, der gleich dem konventionellen Typ ist, versehenen AGR-Ventils 18, wenn das AGR-Ventil 18 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu Öffnen ist, die ECU 50 konfiguriert, die folgende AGR-Ventil-Öffnung-Steuerung auszuführen.
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel von Verarbeitungsdetails einer Routine einer AGR-Ventil-Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruckberechnung, die durch die ECU 50 auszuführen ist. Hierbei bedeutet der AGR-Ventil-Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck einen Differenzdruck zwischen dem Druck eines AGR-Gases auf der stromaufwärtigen Seite (Vorderseite) von dem Ventilelement 33 des AGR-Ventils 18 und dem Druck von AGR-Gas auf der stromabwärtigen Seite (Rückseite) von dem Ventilelement 33, während das Ventilelement 33 auf dem Ventilsitz 32 aufsitzt, das heißt, sich in dem vollständig geschlossenen Zustand befindet. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel von Verarbeitungsdetails einer Routine von einer AGR-Ventil-Öffnung-Steuerung, die durch die ECU 50 auszuführen ist, zeigt.
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Wenn eine Verarbeitung zu der Routine in 3 wechselt, nimmt die ECU 50 in Schritt 100 zuerst basierend auf einem Erfassungswert des Einlasssensors 51 einen Einlassdruck PM auf. Hierbei entspricht der Einlassdruck PM dem Druck von AGR-Gas auf der stromabwärtigen Seite (der Rückseite) von dem Ventilelement 33 des AGR-Ventils 18.
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In Schritt 110 nimmt die ECU 50 basierend auf einem Messwert des Luftdurchflussmessers 54 eine Einlassmenge Ga auf.
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In Schritt 120 berechnet die ECU 50 basierend auf der Einlassmenge Ga einen Auslassdruck Pex. Hierbei entspricht der Auslassdruck Pex dem Druck von AGR-Gas auf der stromaufwärtigen Seite (der Vorderseite) von dem Ventilelement 33 des AGR-Ventils 18. Zum Beispiel berechnet die ECU 50 den Auslassdruck Pex unter Bezugnahme auf ein, wie in 5 gezeigtes, im Voraus festgelegtes Speicherabbild. In diesem Speicherabbild wird der Auslassdruck Pex festgelegt, sich linear zu erhöhen, wenn sich die Einlassmenge Ga erhöht.
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In Schritt 130 berechnet die ECU 50 nachfolgend einen Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr des AGR-Ventils 18 durch Subtrahieren des Einlassdrucks PM von dem Auslassdruck Pex und führt dann die Verarbeitung zu Schritt 100 zurück. Die ECU 50 speichert den berechneten Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr vorübergehend in dem Speicher.
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Entsprechend der Verarbeitung der AGR-Ventil-Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck-Berechnungsroutine ist die ECU 50 angeordnet, den Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr des Ventilelements 33 des AGR-Ventils 18 bei jedem vorbestimmten Verarbeitungszyklus während eines Betriebs des Motors 1 zu berechnen.
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Andererseits nimmt die ECU 50 in Schritt 200 basierend auf einem Erfassungswert des Wassertemperatursensors 53 zuerst eine Kühlwassertemperatur THW auf, wenn die Verarbeitung zu der Routine von 4 wechselt.
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In Schritt 210 entscheidet die ECU 50, ob die Kühlwassertemperatur THW höher als ”60°C” ist, oder nicht. Wenn in Schritt 210 NEIN vorliegt, führt die ECU 50 die Verarbeitung zu Schritt 200 zurück. Wenn in Schritt 210 JA vorliegt, entscheidet die ECU 50, dass der Motor in einem erwärmten Zustand ist, und führt die Verarbeitung zu Schritt 220 weiter.
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In Schritt 220 nimmt die ECU 50 dann eine Motordrehzahl NE und eine Motorlast KL auf. Hierbei kann die ECU 50 die Motorlast KL aus einem Verhältnis zwischen der Motordrehzahl NE und der Einlassmenge Ga oder dem Einlassdruck PM bestimmen.
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In Schritt 230 bestimmt die ECU 50 nachfolgend basierend auf der Motordrehzahl NE und der Motorlast KL einen Soll-Öffnungsgrad Tegr des AGR-Ventils 18. Die ECU 50 kann diese Verarbeitung durch Bezugnahme auf ein im Voraus festgelegtes Sollöffnungsgrad-Speicherabbild (nicht gezeigt), das ist, ausführen.
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In Schritt 240 entscheidet die ECU 50, ob das AGR-Ventil 18 in dem vollständig geschlossenen Zustand ist, oder nicht. Die ECU 50 kann diese Entscheidung basierend auf der Anzahl von Motorschritten Mst, die ein Anweisungswert an den Schrittmotor 34 ist, treffen. Wenn in dem Schritt 240 NEIN vorliegt, springt die ECU 50 zu der Verarbeitung in Schritt 280. Wenn in Schritt 240 JA vorliegt, wechselt die ECU 50 andererseits die Verarbeitung zu Schritt 250.
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In Schritt 250 nimmt die ECU 50 einen Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr des AGR-Ventils 18 in dem vollständig geschlossenen Zustand auf. Dieser Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr ist ein in der Routine in 3 berechneter Wert.
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In Schritt 260 entscheidet die ECU 50, ob der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert A1 ist, oder nicht. Dieser Referenzwert A1 entspricht zum Beispiel einem Wert von ”10% bis 30%” des zu dem Zeitpunkt einer hohen Drehzahl und hohen Last des Motors 1 abgeschätzten Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr. Wenn in Schritt 260 NEIN vorliegt, führt die ECU 50 in Schritt 270 den vollständig geschlossenen Zustand des AGR-Ventils 18 weiter und führt dann die Verarbeitung zu Schritt 200 zurück. Wenn in Schritt 260 JA vorliegt, wechselt die ECU 50 die Verarbeitung zu Schritt 280.
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In Schritt 280, der Schritt 240 oder 260 folgt, öffnet die ECU 50 das AGR-Ventil 18 auf den Sollöffnungsgrad Tegr und führt die Verarbeitung zu Schritt 200 zurück.
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Entsprechend der obigen AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine berechnet die ECU 50 den Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck zwischen dem vorderseitigen Druck und dem rückseitigen Druck von dem Ventilelement 33 des AGR-Ventils 18 als den Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr und ermöglicht es dem AGR-Ventil 18, sich basierend auf dem Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen, und ermöglicht ein Antreiben des Schrittmotors 34. Um genau zu sein, ermöglicht es, wie in 6 gezeigt, die ECU 50 dem AGR-Ventil 18, sich von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr kleiner als der vorbestimmte Referenzwert A1 ist, und ermöglicht ein Antreiben des Schrittmotors 34. Andererseits hindert die ECU 50, wie in 6 gezeigt, das AGR-Ventil 18 daran, sich von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen und verhindert das Antreiben des Schrittmotors 34, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr nicht kleiner als der vorbestimmte Referenzwert A1 ist. 6 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem Betrag des AGR-Ventil-Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdrucks ΔPegr und EIN/AUS von AGR zeigt.
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Entsprechend der oben beschriebenen AGR-Einrichtung für einen Verbrennungsmotor in der vorliegenden Ausführungsform wird es einem Teil von von dem Brennraum 16 des Motors 1 zu der Auslasspassage 5 ausgestoßenem Abgas ermöglicht, durch die AGR-Passage 17 in die Einlasspassage 3 zu strömen und zu dem Brennraum 16 zurückgeführt zu werden. Die AGR-Flussrate in der AGR-Passage 17 wird durch Steuerung des AGR-Ventils 18 reguliert. In dem AGR-Ventil 18 wird der Schrittmotor 34 gesteuert, das Ventilelement 33 anzutreiben, um dabei die Position des Ventilelements 33 bezüglich des Ventilsitzes 32, das heißt, den AGR-Öffnungsgrad einzustellen. Hierbei wird der Druck von AGR-Gas (der Auslassdruck Pex), der auf die stromaufwärtige Seite von dem Ventilelement 33 wirkt, als der vorderseitige Druck durch den Luftdurchflussmesser 54 und die ECU 50 erfasst und der Druck von AGR-Gas (der Einlassdruck PM), der auf die stromabwärtige Seite von dem Ventilelement 33 wirkt, wird durch den Einlassdrucksensor 51 als der rückwärtige Druck erfasst, während das AGR-Ventil 18 in dem vollständig geschlossenen Zustand ist. Die ECU 50 berechnet den Differenzdruck zwischen dem vorderseitigen Druck (dem Auslassdruck Pex) und dem rückseitigen Druck (dem Einlassdruck PM) als den Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr. Wenn dieser Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr kleiner als der vorbestimmte Referenzwert A1 ist, wird es dem AGR-Ventil 18 ermöglicht, sich von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen und dem Schrittmotor 34 wird es ermöglicht, anzutreiben. Andererseits wird das AGR-Ventil 18 daran gehindert, sich von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen und der Schrittmotor 34 wird daran gehindert, anzutreiben, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr nicht kleiner als der vorbestimmte Referenzwert A1 ist, so dass das AGR-Ventil 18 fortfährt, in dem vollständig geschlossenen Zustand zu sein. Dementsprechend wird, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr kleiner als der vorbestimmte Referenzwert A1 ist, und eine Anforderung gegeben wird, das AGR-Ventil 18 zu öffnen, der Schrittmotor 34 mit einer relativ kleinen Kraft angetrieben, um das Ventilelement 33 anzutreiben, und dabei das AGR-Ventil 18 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen. Folglich ist eine große Antriebskraft des Schrittmotors 34 nicht erforderlich und der Schrittmotor 34 von dem konventionellen Typ kann verwendet werden, ohne Größe und Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Dies kann eine Verschlechterung einer Montierbarkeit des AGR-Ventils 18 in einem Fahrzeug und einen Kostenanstieg der AGR-Einrichtung verhindern.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform einer Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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In der folgenden Erklärung sind gleiche oder identische Teile wie die in der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen und ihre Details werden nicht wiederholt. Die folgende Erklärung wird somit auf Unterschiede von der ersten Ausführungsform fokussiert gegeben.
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Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in den Verarbeitungsdetails der AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel von den Verarbeitungsdetails der AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine zeigt, die durch die ECU 50 in der vorliegenden Ausführungsform auszuführen ist.
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Das Ablaufdiagramm in 7 unterscheidet sich von dem Ablaufdiagramm in 4 in den Verarbeitungsdetails in den Schritten 300, 310 und 320. Die Verarbeitungsdetails in 7 in den verbleibenden Schritten 200, 250, 270 und 280 sind dieselben wie diese in dem Ablaufdiagramm in 4.
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Wie in 7 gezeigt, nimmt in Schritt 300, der Schritt 250 folgt, die ECU 50 eine Spannung Begr der Batterie 30 (Batteriespannung) auf.
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In Schritt 310 bestimmt die ECU 50 nachfolgend einen Referenzwert A2 des Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdrucks ΔPegr, um ein Öffnen des AGR-Ventils 18 von dem vollständig geschlossenen Zustand basierend auf der Batteriespannung Begr zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die ECU 50 diesen Referenzwert A2 unter Bezugnahme auf das im Voraus festgelegte Speicherabbild, wie in 8 gezeigt, erhalten. Dieses Speicherabbild wird so festgelegt, dass der Referenzwert A2 in einer Kurve größer wird, wenn die Batteriespannung Begr höher wird.
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In Schritt 320 entscheidet die ECU 50 dann, ob der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr kleiner als der berechnete Referenzwert A2 ist, oder nicht. Wenn in Schritt 320 NEIN vorliegt, wechselt die ECU 50 die Verarbeitung zu Schritt 270. Wenn in Schritt 320 JA vorliegt, wechselt die ECU 50 die Verarbeitung zu Schritt 280.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird daher in der Verarbeitung der AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine der Referenzwert A2 des Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdrucks ΔPegr gemäß der Batteriespannung Begr der Batterie 30 korrigiert. Dementsprechend wird die von dem Schrittmotor 34 angeforderte Antriebskraft entsprechend Änderungen einer Batteriespannung Begr verändert. Zum Beispiel wird, wenn die Batteriespannung Begr relativ niedriger wird, der Referenzwert A2 korrigiert, relativ kleiner zu werden. Somit wird, bei dem Vorliegen einer Öffnungsanforderung an das AGR-Ventil 18, der Schrittmotor 34 mit einer kleineren Antriebskraft gegen den kleineren Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr angetrieben, und dabei das Ventilelement 33 so angetrieben, dass das AGR-Ventil 18 aus dem vollständig geschlossenen Zustand geöffnet wird. Zusätzlich zu den Operationen und Auswirkungen in der ersten Ausführungsform wird es daher dem AGR-Ventil 18 ermöglicht, in einem Fall, in dem sich die Batteriespannung Begr verringert, sich von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen, und ein Öffnen des AGR-Ventils 18 ist sichergestellt.
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Dritte Ausführungsform
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Eine dritte Ausführungsform einer Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und zweiten Ausführungsform in den Verarbeitungsdetails der AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel von den Verarbeitungsdetails der durch die ECU 50 auszuführenden AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine zeigt. In der dritten Ausführungsform ist die ECU 50 ein Beispiel eines Energieversorgung-Steuerungsmittels.
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Das Ablaufdiagramm in 9 unterscheidet sich von dem Ablaufdiagramm in 4 in den Verarbeitungsdetails in den Schritten 400 bis 460. Die Verarbeitungsdetails in den verbleibenden Schritten 200 bis 240 in 9 sind dieselben wie diese in dem Ablaufdiagramm in 4.
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Wie in 9 gezeigt, entscheidet die ECU 50 in Schritt 400, der Schritt 240 folgt, ob der Sollöffnungsgrad Tegr des AGR-Ventils 18 größer als ”0” ist, oder nicht. Im Speziellen entscheidet die ECU 50, ob eine Anforderung vorliegt, das AGR-Ventil 18 zu öffnen, oder nicht. Wenn in Schritt 240 NEIN vorliegt, führt die ECU 50 die Verarbeitung zu Schritt 200 zurück. Wenn in Schritt 240 JA vorliegt, wechselt die ECU die Verarbeitung zu Schritt 410.
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In Schritt 410 nimmt die ECU 50 den Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr des AGR-Ventils 18 in dem vollständig geschlossenen Zustand auf.
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In Schritt 420 bestimmt die ECU 50 basierend auf dem berechneten Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr eine Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr des AGR-Ventils 18. Diese Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr ist eine spezielle Antriebsfrequenz, um das AGR-Ventil 18 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen, und wird auf eine Frequenz eingestellt, die niedriger als eine normale Ventilöffnungsantriebsfrequenz ist. Die ECU 50 kann diese Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr unter Bezugnahme auf ein Speicherabbild, das, wie in 10 gezeigt, im Voraus festgelegt wird, erhalten. In diesem Speicherabbild ist während einer Ventilöffnung-Steuerung des AGR-Ventils 18 unbenommen des Betrags des Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdrucks ΔPegr die Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr ein konstanter Wert F1. Im Gegensatz dazu wird in der ersten Stufe, in der das AGR-Ventil 18 von dem vollständig geschlossenen Zustand geöffnet wird, die Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr eingestellt, linear niedriger zu werden, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr größer als ein vorbestimmter Referenzwert A3 ist.
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Hierbei bedeutet die Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr des Schrittmotors 34 die Zeit, in der eine Energieversorgung der Spule 41 des Stators aufrecht erhalten wird, um den Magnetrotor 42 des Schrittmotors 34 in eine Rotationsrichtung zu bewegen. Dies gibt an, dass unter der Annahme, dass die normale Ventilöffnungsantriebsfrequenz zum Beispiel ”250(PPS)” ist, eine Energieversorgungszeit der Spule 41 in jedem Schritt ”1/250(Sekunden)” ist. Wenn die Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr zu hoch ist, wird die Zeit, den Magnetrotor 42 durch die magnetische Kraft der Spule 41 zu bewegen und zu halten, kurz. Somit kann die Rotation des Magnetrotors 42 der Ventilöffnungsantriebsfrequenz nicht folgen. Im Gegensatz dazu wird die Zeit, den Magnetrotor 42 durch die magnetische Kraft der Spule 41 zu bewegen und zu halten, lang, wenn die Ventilöffnungsantriebsfrequenz niedrig ist. Dies verursacht eine geringere Einbuße einer Synchronisation und erhöht ein Ausgabedrehmoment des Schrittmotors 34.
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In Schritt 430 öffnet die ECU 50 das AGR-Ventil 18 bei der vorbestimmten Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr auf den Sollöffnungsgrad Tegr.
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In Schritt 440 erhält die ECU 50 dann einen aktuellen Öffnungsgrad des AGR-Ventils 18. Die ECU 50 kann diesen aktuellen Öffnungsgrad Tra aus einem Anweisungswert (der Anzahl von Motorschritten Mst(n)) an den Schrittmotor 34 des AGR-Ventils 18 erhalten.
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In Schritt 450 entscheidet die ECU 50 nachfolgend, ob der aktuelle Öffnungsgrad Tra größer als ein vorbestimmter Referenzwert T1 ist, oder nicht. Dieser Referenzwert T1 kann zum Beispiel auf ”3%” eingestellt werden. Wenn in Schritt 450 NEIN vorliegt, führt die ECU 50 die Verarbeitung zu Schritt 410 zurück und wiederholt dann die Verarbeitung in den Schritten 410 bis 450. Mit anderen Worten öffnet die ECU 50 das AGR-Ventil 18 basierend auf der Ventil-Öffnungs-Antriebsfrequenz Fegr entsprechend dem Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr von dem völlig geschlossenen Zustand, wenn der aktuelle Öffnungsgrad Tra des AGR-Ventils 18 den Referenzwert T1 nicht trifft.
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Andererseits öffnet die ECU 50 in Schritt 460 das AGR-Ventil 180 bei der normalen Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr und steuert in Schritt 470 das AGR-Ventil 18 auf den Soll-Öffnungsgrad Tegr, wenn in Schritt 450 JA vorliegt, und führt dann die Verarbeitung zu Schritt 200 zurück.
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Entsprechend der obigen AGR-Ventil-Öffnung-Steuerungsroutine steuert, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr größer als der vorbestimmte Referenzwert A3 ist, die ECU 50 den Schrittmotor 34 bei der Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr, die in einer ersten Stufe niedriger als ein normaler Wert ist, um das AGR-Ventil 18 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr größer als der vorbestimmte Referenzwert A3 ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird dementsprechend, wenn der Vorderseite-und-Rückseite-Differenzdruck ΔPegr größer als der vorbestimmte Referenzwert A3 ist, der Schrittmotor 34 gesteuert, bei der Ventil-Öffnungs-Antriebsfrequenz Fegr, die niedriger als der normale Wert (z. B. ”250(PPS)”) ist, mit Energie versorgt zu werden, so dass die Antriebskraft des Schrittmotors 34 größer als ein normaler Wert ist. Somit wird das AGR-Ventil 18 mit einer großen Antriebskraft von dem vollständig geschlossenen Zustand geöffnet. Daher kann der Schrittmotor 34 von dem konventionellen Typ verwendet werden, ohne entsprechend der Anforderung einer größeren Antriebskraft an den Schrittmotor 34, die Größe und die Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Es ist daher möglich, eine Verschlechterung bei der Montierbarkeit des AGR-Ventils 18 in einem Fahrzeug und einen Kostenanstieg der AGR-Einrichtung zu verhindern.
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Vierte Ausführungsform
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Eine vierte Ausführungsform einer Abgasrückführung für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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11 ist eine Ansicht einer schematischen Konfiguration, die ein mit einem Lader ausgestattetes Motorsystem zeigt, das die AGR-Einrichtung in der vierten Ausführungsform enthält. Diese vierte Ausführungsform unterscheidet sich, wie in 11 gezeigt, von der ersten und zweiten Ausführungsform in der Platzierung der AGR-Einrichtung. Im Speziellen ist in der vorliegenden Ausführungsform die AGR-Passage 17 so angeordnet, dass der Einlass 17b mit der Auslasspassage 5 stromabwärts von dem Katalysator 15 verbunden ist, und der Auslass 17a mit der Einlasspassage 3 stromaufwärts von dem Kompressor 8 des Laders 7 verbunden ist. Der verbleibende Aufbau ist identisch mit dem in jeder von den vorgenannten Ausführungsformen.
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Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wirkt folglich, wenn das AGR-Ventil 18 geöffnet ist, während eines Betriebs des Motors 1 und während einer Aktivierung des Laders 7, ein aus einem aufgeladenen Einlassdruck resultierender negativer Druck in der Einlasspassage 3 stromaufwärts von dem Kompressor 8 auf den Auslass 17a der AGR-Passage 17, und saugt dabei einen Teil von in der Auslasspassage 5 strömenden Abgas stromabwärts von dem Katalysator 15 über die AGR-Passage 17, den AGR-Kühler 20 und das AGR-Ventil 18 in die Einlasspassage 3. Hierbei wird selbst in einem Hoch-Aufladebereich der Auslassdruck auf der stromabwärtigen Seite von dem Katalysator 15, der als ein Widerstand dient, auf ein gewisses Ausmaß reduziert. Dementsprechend wird der negative Druck bis hinauf in den Hoch-Aufladebereich, der aus dem aufgeladenen Einlassdruck resultiert, veranlasst, auf die AGR-Passage 17 zu wirken, um AGR auszuführen. Da ein Teil von durch den Katalysator 15 gereinigtem Abgas in die AGR-Passage 17 eingeführt wird, kann, verglichen mit der ersten Ausführungsform, der AGR-Katalysator 19 aus der AGR-Passage 17 entfernt werden. Die anderen Operationen und Auswirkungen in der vorliegenden Ausführungsform sind dieselben wie diese in jeder der vorgenannten Ausführungsformen.
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Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verkörpert werden, ohne sich von den wesentlichen Eigenschaften davon zu entfernen.
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Jede der obigen Ausführungsformen verkörpert die AGR-Einrichtung der Erfindung, wenn der Motor 1 mit dem Lader 7 versehen ist. Alternativ kann die AGR-Einrichtung der Erfindung bei einem Verbrennungsmotor angewendet werden, der nicht mit einem Lader versehen ist.
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Die erste und zweite Ausführungsform verwendet als einen Aktor, der das AGR-Ventil 18 bildet, den Schrittmotor 34. Als eine Alternative kann, anders als der Schrittmotor, ein DC-Motor verwendet werden.
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In der dritten Ausführungsform wird der Schrittmotor 34 gesteuert, bei der Ventilöffnungsantriebsfrequenz Fegr, die in der ersten Stufe niedriger als der normale Wert ist, mit Strom versorgt werden, um das AGR-Ventil 18 von dem vollständig geschlossenen Zustand zu öffnen. Als eine Alternative kann der Schrittmotor bei der Ventilöffnungsantriebsfrequenz, die nicht nur in der ersten Stufe der Ventilöffnung niedriger als der normale Wert ist, sondern auch während der vollständigen Periode des Ventilöffnens, gesteuert werden, mit Strom versorgt zu werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die Erfindung ist auf einen Benzinmotor oder Dieselmotor für Fahrzeuge anwendbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor
- 3
- Einlasspassage
- 3a
- Ausgleichsbehälter
- 5
- Auslasspassage
- 16
- Brennraum
- 17
- AGR-Passage
- 18
- AGR-Ventil
- 30
- Batterie
- 32
- Ventilsitz
- 33
- Ventilelement
- 34
- Schrittmotor
- 50
- ECU
- 51
- Einlassdrucksensor
- 54
- Luftdurchflussmesser
- A1
- Referenzwert
- A2
- Referenzwert
- A3
- Referenzwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-36413 A [0005, 0006]
- JP 2011-252482 A [0026]
