DE19540429A1 - Abgasrückführ-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Diese Patentanmeldung geht zurück auf die am 31. Oktober 1994 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 6-267808, deren Priorität beansprucht und deren Inhalt hiermit einbezogen wird.

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Abgasrückführ-Steuervorrich­ tung für eine Brennkraftmaschine, welche Abgas in die An­ saugluft einer Brennkraftmaschine zurückführt, um NOx- Emissionen herabzusetzen, und bezieht sich insbesondere auf eine Abgasrückführ-Steuervorrichtung, welche zu einer wirksamen NOx-Reduktion in einem Niedrigtemperatur-Leer­ laufbereich einer Diesel-Brennkraftmaschine beiträgt.

Verwandter Stand der Technik

Wie gut bekannt ist, sind Abgasrückführ-Steuervorrich­ tungen Vorrichtungen, welche einen Teil der Abgasemissio­ nen aus der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine auslei­ ten und diesen auf eine geeignete Temperatur, ein geeig­ netes Zeitverhalten, eine geeignete Strömungsmenge etc. Steuern, um die Abgasemissionen in das Ansaugluftsystem zurückzuführen. Infolgedessen wird die Verbrennungstempe­ ratur des Gemischs gesenkt, und schließlich werden NOx- Emissionen, welche eine als Nebenprodukt der Verbrennung erzeugte giftige Substanz (Stickoxide NO und NO₂) bilden, unterdrückt. Eine solche Abgasrückführsteuerung wurde im Stand der Technik während des sogenannten Leerlaufs, d. h. wenn die Drosselklappe geschlossen ist bzw. das Gaspedal sich in seiner Ruhestellung befindet, unterbunden, um ei­ ne Verschlechterung der Fahreigenschaften und Stillstand der Brennkraftmaschine zu vermeiden.

In jüngeren Jahren jedoch wurde die Abgasrückführsteue­ rung die Verschärfung der Abgasemissionsgesetze beglei­ tend als Teil von Studien zur weiteren Verringerung von NOx-Abgasemissionen durchgeführt.

Aus dem Stand der Technik sind als eine Abgasrückführ­ steuerung selbst während des Leerlaufs einer Brennkraft­ maschine leistende Vorrichtungen die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-169853 und in der of­ fengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 63-97862 be­ schriebenen Vorrichtungen gut bekannt.

So zum Beispiel betrifft die in der offengelegten japani­ schen Patentanmeldung Nr. 2-169853 beschriebene Einrich­ tung auf eine Dieselmaschinensteuerung, welche die Abgas­ rückführmenge zu dem Zeitpunkt, zu dem sich ein Fahrzu­ stand eines Automobils von einem Zustand normaler Fahrt zu einem Brennkraftmaschinen-Verzögerungs- oder Leerlauf­ zustand ändert, speichert und die Steuerung der Abgas­ rückführmenge für eine vorbestimmte Zeitdauer in Abhän­ gigkeit von der Abgasrückführmenge zu dieser Zeit fort­ setzt.

Die ferner in der offengelegten japanischen Patentanmel­ dung Nr. 63-97862 beschriebene Vorrichtung bezieht sich ebenfalls auf eine Dieselbrennkraftmaschinen-Steuerung, welche die Abgasrückführmenge in Abhängigkeit eines Ände­ rungsgrads der Korrekturgeschwindigkeit steuert, wenn sich die Korrekturgeschwindigkeit zum Steuern der Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine auf einen vorbestimmten Wert während des Leerlaufzustands oder bei niedriger Drehzahl ändert.

Infolgedessen wird durch Anwendung der Abgasrückführ­ steuerung selbst dann eine geeignete Reduktion des NOx- Gehalts in Abgasemissionen erzielt, wenn die Brennkraft­ maschine im Leerlauf arbeitet.

Die Brennkraftmaschinen, für welche die herkömmlichen Ab­ gasrückführ-Steuervorrichtungen entwickelt wurden, sind Dieselbrennkraftmaschinen, und obwohl die Abgasemissions­ steuerung durch den Einsatz herkömmlicher Abgasrückführ­ steuervorrichtungen verbessert werden kann, wurde das Reinigungsverhältnis bzw. der Reinigungsgrad von kataly­ tischen Umwandlern oder Katalysatoren für Dieselbrenn­ kraftmaschinen noch ganz und gar nicht berücksichtigt.

Daher können nicht immer optimale Emissionswerte erzielt werden, selbst wenn die herkömmlichen Abgasrückführ- Steuervorrichtungen in Dieselbrennkraftmaschinen einge­ setzt werden. Insbesondere können HC-Emissionen ungünsti­ gerweise erhöht werden, selbst wenn die Vorrichtungen wie beispielsweise die in der offengelegten japanischen Pa­ tentanmeldung Nr. 2-169853 beschriebene Vorrichtung, wel­ che die Abgasrückführsteuerung für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt, nachdem die Brennkraftmaschine in den Leer­ laufzustand überging, an Dieselbrennkraftmaschinen ange­ paßt werden. Ferner könnte während der Warmlaufphase der Dieselbrennkraftmaschine eine zu starke Rückführung von Abgasemissionen auftreten, welche dann zu einer Ver­ schlechterung der Fahr- und/oder Betriebseigenschaften und zu einem Absterben der Brennkraftmaschine führen könnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ab­ gasrückführ-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine und insbesondere für eine Dieselbrennkraftmaschine zu schaffen, welche vor der Aktivierung des Abgaskatalysa­ tors in Niedrigtemperatur-Leerlaufbereichen eine wirksame Verringerung von NOx erzielt, während eine Verschlechte­ rung der Betriebseigenschaften und ein Absterben der Brennkraftmaschine vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ab­ gasrückführ-Steuervorrichtung, gekennzeichnet durch einen in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine zur Abgas­ reinigung angeordneten Katalysator, ein Abgasrückführven­ til, welches einen Teil der Abgase in ein Ansaugsystem zurückführt, eine Katalysator-Erfassungseinrichtung, die erfaßt, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht, eine Leerlaufdrehzahl-Erfassungseinrichtung, die einen Leer­ laufzustand der Brennkraftmaschine erfaßt, eine Einrich­ tung, die eine Solldrehzahl während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine berechnet, eine Leerlaufdrehzahl- Steuereinrichtung, die während des Leerlaufs der Brenn­ kraftmaschine eine Ansaugluftmenge steuert, um die Soll­ drehzahl zu erreichen, und eine Abgasrückführventil- Steuereinrichtung zum Steuern des Öffnungsgrads des Ab­ gasrückführventils in Übereinstimmung mit einer Abgas- Sollrückführmenge, die auf der Grundlage der Leerlauf- Solldrehzahl berechnet wird, während der Katalysator durch die Katalysator-Erfassungseinrichtung als inaktiv erfaßt wird und während die Brennkraftmaschine durch die Leerlauf-Erfassungseinrichtung als im Leerlauf arbeitend erfaßt wird.

Die Erfindung beruht somit darauf, daß zur Aufrechterhal­ tung eines sanften Laufs einer Brennkraftmaschine und zum schnellstmöglichen Warmlaufen der Brennkraftmaschine in Leerlaufbereichen bei niedriger Temperatur zwischen dem Kaltstart der Brennkraftmaschine und dem Erreichen der Betriebstemperatur die Brennkraftmaschine mit einem ho­ hen, als "schneller Leerlauf" bezeichneten Drehzahlniveau betrieben werden muß. Wenn jedoch die Leerlaufdrehzahl hoch ist, nehmen dementsprechend auch die Abgasemissionen zu, und dies wiederum führt zu einer Zunahme des durch die Brennkraftmaschine abgegebenen NOx-Volumens. Wenn an­ dererseits eine Abgasrückführsteuerung unter den vorste­ henden Bedingungen durchgeführt wird, wird die Verbren­ nungstemperatur fallen und das abgegebene NOx-Volumen ab­ nehmen, wodurch die Drehzahl der Brennkraftmaschine ab­ nimmt. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine sehr niedrig wird, kann dies zu einer Verschlechterung der Be­ triebseigenschaften und zum Absterben der Brennkraftma­ schine führen.

Erfindungsgemäß wird daher die Abgasrückführmenge auf der Grundlage der innerhalb eines Niedrigtemperaturbereichs vor der Aktivierung des Katalysators berechneten Leer­ lauf-Solldrehzahl gesteuert, so daß eine optimale Abgas­ rückführmenge erzielt und das durch die Brennkraftmaschi­ ne abgegebene NOx-Volumen auf ein optimales Niveau ver­ ringert werden können, ohne daß dies zu einer extrem niedrigen Drehzahl der Brennkraftmaschine führt. Infolge­ dessen kann die Leerlaufdrehzahl - wie beispielsweise die Korrektur der tatsächlichen Leerlaufdrehzahl der Brenn­ kraftmaschine auf einen Optimalwert - durch Steuerung der Abgasrückführmenge gesteuert werden. Darüber hinaus kann die Steuerung infolgedessen die Verschlechterung der Be­ triebseigenschaften und ein Absterben der Brennkraftma­ schine verhindern und gleichfalls eine effiziente Verrin­ gerung von NOx verwirklichen, bevor der Katalysator den Betrieb aufnimmt.

Die Erfindung beruht ferner darauf, daß der Katalysator in dem Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich aktiviert wird, d. h. sich in einem Zustand befindet, in welchem er kein ausreichendes Reinigungsverhältnis bereitstellen kann.

Wenn jedoch wie obenstehend der "schnelle Leerlauf" ver­ wendet wird, nimmt das Reinigungsverhältnis des Katalysa­ tors mit steigender Betriebstemperatur der Brennkraftma­ schine allmählich zu.

Falls die Abgasrückführventil-Steuereinrichtung bevorzugt derart aufgebaut ist, daß sie die Rückführ-Sollmenge für Abgasemissionen, welche in Übereinstimmung mit der Leer­ lauf-Solldrehzahl zu- und abnimmt, unter Berücksichtigung des Reinigungsverhältnisses berechnet, so kann die Abgas­ rückführ-Steuervorrichtung für Dieselbrennkraftmaschinen in der gewünschten Weise auch Emissionen entsprechend der Änderung des Reinigungsverhältnisses des Katalysators in dem Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich verbessern.

Darüber hinaus bevorzugt wird dann, wenn die Abgasrück­ führventil-Steuereinrichtung (a) die Grundrückführmengen- Berechnungseinrichtung, die einen Grundwert für die Ab­ gasemissions-Rückführmenge unter Berücksichtigung des Reinigungsverhältnisses des Katalysators für Abgasemis­ sionen, welche in Übereinstimmung mit der Leerlauf-Soll­ drehzahl zu- und abnehmen, berechnet, (b) die Korrektur­ wert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Korrek­ turwerts zum Verbessern und Konsolidieren der Brennkraft­ maschinen-Drehzahlsteuerung durch die Leerlaufdrehzahl- Steuereinrichtung auf der Grundlage des Differentials zwischen der Leerlauf-Solldrehzahl und der tatsächlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine, und (c) die Rückführ- Sollmengenberechnungseinrichtung, die die Rückführ-Soll­ menge für Abgasemissionen anhand des Korrekturwerts für die Grundrückführmenge umfaßt, die Rückführ-Sollmenge in Fällen, in welchen die Drehzahl der Brennkraftmaschine die sich aus der Abgasemissionssteuerung durch die Rück­ führ-Sollmenge ergebende Leerlauf-Solldrehzahl nicht er­ reichen kann oder selbst dann, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine den Drehzahl-Sollwert zwar erreichen kann, dieser jedoch niedrig ist, geändert, d. h. die Ab­ gasrückführventil-Steuereinrichtung kann die Drehzahl der Brennkraftmaschine schnell auf die Leerlauf-Solldrehzahl einstellen.

Weiter bevorzugt wird dann, wenn die Abgasrückführ- Steuervorrichtung eine Einrichtung umfaßt, die das Abgas­ rückführventil schließt, während die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine unterbrochen ist, und die Rückfüh­ rung der Abgase unterbindet, eine Zunahme von HC (und dessen begleitende ungleichmäßige Verbrennung) verhin­ dert, und auch das konstante, optimale Emissionsniveau wird aufrechterhalten.

Ferner bevorzugt kann die Katalysator-Erfassungseinrich­ tung eine Einrichtung umfassen, welche auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur zu Beginn des Betriebs der Brennkraftmaschine und der seither verstrichenen Zeit er­ faßt, ob der Katalysator aktiv oder inaktiv ist, oder die Einrichtung kann eine Einrichtung umfassen, welche mit einem Katalysator-Temperatursensor versehen ist zum Er­ fassen der Temperatur des Katalysators und zum Erfassen auf der Grundlage der durch den Katalysator-Temperatur­ sensor erfaßten Temperatur, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht. Beide der vorstehenden Ausführungsformen kön­ nen präzise erfassen, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht.

Kurzbeschreibung der Figuren

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdarstellung, welches eine Abgasrückführ­ steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 2 ein Blockschaltbild, welches vereinfacht die Be­ standteile der elektronischen Steuereinrichtung gemäß Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, welches eine Abgasrückführ­ steuerung-Basisroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, welches eine Routine zum Er­ fassen, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht, zeigt;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche den Zusammen­ hang zwischen Kühlwassertemperaturen und der Aktivie­ rungszeit des Katalysators illustrieren;

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, welches eine Abgasrückführ­ steuerbereich-Erfassungsroutine zeigt;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm, welches eine Leerlaufdrehzahl- Steuergrößen-Berechnungsroutine zeigt;

Fig. 8 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen Kühlwassertemperaturen und der Leerlauf-Solldrehzahl zeigt;

Fig. 9 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen Kühlwassertemperaturen und einem Leerlauf-Solldrehzahl- Steuerventil-Öffnungsgrad in einer offenen Regelschleife zeigt;

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm, welches eine Abgasrückführ­ ventil-Steuergrößenberechnungsroutine zeigt;

Fig. 11 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen einer Leerlauf-Solldrehzahl und einer Abgasrückführven­ til-Grundöffnung zeigt;

Fig. 12 ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen einer Leerlaufdrehzahlabweichung und einem Abgasrückführ- Korrekturwert zur Drehzahlkorrektur zeigt;

Fig. 13 ein Ablaufdiagramm, welches eine Abgasrückführ­ ventil-Betriebsroutine zeigt;

Fig. 14 ein Diagramm, welches einen Abgasrückführventil- Öffnungssensorwert (Spannungswert)-Umwandlungstabelle zeigt;

Fig. 15 ein Ablaufdiagramm, welches eine Leerlaufdreh­ zahlsteuerventil-Betriebsroutine zeigt;

Fig. 16(A) bis (i) Zeitverlaufsdiagramme, welche eine Ab­ gasrückführventil-Steuerbetriebsart gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel zeigt;

Fig. 17 ein Ablaufdiagramm, welches ein anderes Ausfüh­ rungsbeispiel einer Abgasrückführventil-Steuerverhältnis- Berechnungsroutine zeigt; und

Fig. 18 ein Diagramm, welches zur Berechnung des Abgas­ rückführventil-Sollöffnungsgrads nach dem Warmlaufen der Brennkraftmaschine zeigt.

Detaillierte Beschreibung des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Abgasrückführ- Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine.

Die Abgasrückführ-Steuervorrichtung ist zur Verwendung in Dieselbrennkraftmaschinen bestimmt, um dort, bevor der Katalysator aktiv wird, wirksam NOx-Emissionen im Nied­ rigtemperatur-Leerlaufbereich zu reduzieren, während eine Verschlechterung der Betriebs- oder Fahreigenschaften so­ wie ein Absterben der Brennkraftmaschine vermieden wird.

Nachstehend wird zunächst der Aufbau der Abgasrückführ- Steuervorrichtung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrie­ ben.

Gemäß Fig. 1 sind in einer Brennkraftmaschineneinheit 1 einer Dieselbrennkraftmaschine ein Lufteinlaßkanal 3 und ein Abgas- oder Auslaßkanal 4, die mit einer Verbren­ nungskammer 2 verbunden sind, vorgesehen.

Der Abgaskanal 4 weist einen Katalysator 5 auf, welcher aufgrund der Verbrennung eines Gasgemischs in der Ver­ brennungskammer 2 in dem Abgas enthaltene giftige Sub­ stanzen (Co, HC, NOx) entfernt. In dem Lufteinlaßkanal 3 öffnet und schließt eine Drosselklappe 6 in Verbindung mit der Betätigung eines (in der Figur nicht gezeigten) Gaspedals.

Darüber hinaus weist der Lufteinlaßkanal 3 einen Neben­ schluß- bzw. Hilfsluftkanal 7 auf, der die Drosselklappe 6 umgeht, um deren stromaufwärtige und stromabwärtige Seiten zu verbinden. Der Nebenschlußkanal 7 weist ein Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 auf, welches durch einen Schrittmotor betätigt wird. Der Öffnungsgrad des Leer­ laufdrehzahlsteuerventils 8 wird so eingestellt, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand auf ein gewünschtes Leerlauf-Solldrehzahlniveau gesteuert wird.

Ferner weist der Abgaskanal 4 einen Abgasrückführkanal 9 auf, welcher einen Teil der Abgasemissionen auf die stromabwärtige Seite der Drosselklappe 6 in dem Luftein­ laßkanal 3 zurückführt. Der Abgasrückführkanal 9 weist auch ein Abgasrückführventil 10 auf, welches als ein durch den Schrittmotor betätigtes Ventil zur Rückführung von Abgas arbeitet. Die Abgasrückführsteuerung stellt den Öffnungsgrad des Abgasrückführventils 10 so ein, daß die Abgasrückführmenge (Verhältnis) auf einen gewünschten Wert gesteuert wird.

Zum Bereitstellen einer Gruppe von Sensoren zum Erfassen des Betriebszustands der Brennkraftmaschine ist eine Kur­ belwelle 1a mit einem Drehwinkelsensor 21 verbunden, der mit den Umdrehungen bzw. der Drehzahl der Brennkraftma­ schine synchronisierte Signale abgibt, und ein Zylinder­ block 1b weist einen Kühlmitteltemperatursensor 22 auf, der die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine erfaßt.

Als weitere Sensoren umfaßt der Lufteinlaßkanal 3 einen Ansaugluftdrucksensor 23 auf, der den Ansaugluftdruck in der Brennkraftmaschine erfaßt, während an der Drossel­ klappe 6 ein Drosselklappen-Öffnungssensor vorgesehen ist, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe erfaßt.

Darüber hinaus weist das Abgasrückführventil 10 einen Ab­ gasrückführventil-Öffnungssensor 25 auf, der den Öff­ nungsgrad des Abgasrückführventils 10 erfaßt. Erfassungs­ signale aus diesen Sensoren werden einer elektronischen Steuereinrichtung 30 zugeführt.

Die elektronische Steuereinrichtung 30 weist beispiels­ weise einen Mikroprozessor auf und führt eine zentrali­ sierte Steuerung für das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 und das Abgasrückführventil auf der Grundlage der durch jeden Sensor zugeführten Erfassungssignals durch.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der elektrischen Verdrahtung der elektronischen Steuereinrichtung 30.

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die elektronische Steuer­ einrichtung 30 einen Eingangsschaltkreis 31, einen Ana­ log-Digital-Umsetzer 32, eine zentrale Verarbeitungsein­ heit (CPU) 33, einen Festspeicher (ROM) 34, einen Spei­ cher 35 mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einen Ausgangs­ schaltkreis 36.

Die CPU 33 erfaßt eine Drehzahl (1/min) NE der Brenn­ kraftmaschine auf der Grundlage des Erfassungssignals aus dem Drehwinkelsensor 21, welches über den Eingangsschalt­ kreis 31 zugeführt wird (in den Fig. 1 und 2 ist das Er­ fassungssignal aus dem Drehwinkelsensor 21 mit NE abge­ kürzt).

Die Kühlmitteltemperatur THW, der Ansaugdruck PM, der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA und der Abgasrückführven­ til-Öffnungsgrad VEGRV werden auf der Grundlage der ein­ zelnen Erfassungssignale aus dem Kühlmitteltemperatursen­ sor 22, dem Ansaugluftdrucksensor 23, dem Drosselklappen- Öffnungssensor 24 und dem Abgasrückführventil-Öffnungs­ sensor 25 erfaßt (in den Fig. 1 und 2 sind die Erfas­ sungssignale der vorstehenden einzelnen Sensoren mit THW, PM, TA und VEGRV abgekürzt).

Die CPU 33 berechnet einen Abgasrückführventil-Sollöff­ nungsgrad SEGR auf der Grundlage der durch die einzelnen Sensoren bereitgestellten Signale und steuert den Öff­ nungsgrad des Abgasrückführventils 10 über den Ausgangs­ schaltkreis 36.

Auf dieselbe, wie vorstehend beschriebene Art und Weise berechnet die CPU 33 eine Leerlauf-Solldrehzahl TNE auf der Grundlage einer Sensorinformation und erzeugt gleich­ zeitig den Öffnungssteuerbefehl SISC für das Leerlauf­ drehzahlsteuerventil 8, um näherungsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine einzustellen. Daraufhin steuert die CPU 33 den Öffnungsgrad des Leerlaufdrehzahlsteuer­ ventils 8 über den Ausgangsschaltkreis auf der Grundlage des Öffnungssteuerbefehls SISC.

In der elektronischen Steuervorrichtung 30 ist das ROM 34 ein Speicher, in welchem noch zu beschreibende Steuerpro­ gramme, Datentabellen, etc. dauerhaft abgelegt sind, wäh­ rend das RAM 35 ein Speicher ist, der vorübergehend un­ terschiedliche Daten, Flags bzw. Kennzeichen, etc. spei­ chert.

Die Fig. 3 bis 15 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Ab­ laufs der Abgasrückführsteuerung für die Vorrichtung, welcher von der elektronischen Steuereinrichtung 30 durchgeführt wird. Eine weitergehende Erklärung der in der Steuereinrichtung angewandten Abgasrückführsteuerung erfolgt nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 15.

Fig. 3 zeigt eine durch die vorstehend genannte CPU für die elektronische Steuereinrichtung 30 ausgeführte Basisroutine.

Die Basisroutine wird bei Ausführen eines Einschaltvor­ gangs aktiviert. Ist die Basisroutine aktiviert, so in­ itialisiert die CPU 33 zunächst die Speicher und führt sodann in jeweiligen entsprechenden Verarbeitungszyklen die Unterroutinen gemäß Schritten 100 bis 600 aus.

Im einzelnen erfaßt die CPU 33 anhand einer Katalysator­ betriebszustand-Erfassungsroutine in einem Schritt 100, ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht und erfaßt so­ dann anhand einer Steuerbereicherfassungs-Unterroutine in einem Schritt 200, ob der Betriebszustand der Brennkraft­ maschine in dem zulässigen Leerlaufdrehzahl-Steuerbereich liegt oder nicht, und auch, ob dieser in dem zulässigen Abgasrückführ-Steuerbereich liegt oder nicht.

Die CPU 33 berechnet mittels einer Leerlaufdrehzahl- Steuergrößen-Berechnungsroutine in einem Schritt 300 eine Steuergröße (den Rückkopplungs-Steuerwert SISC oder einen Steuerwert für eine offene Regelschleife SOP) für das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8, um die Leerlaufdrehzahl in die gewünschte Brennkraftmaschinendrehzahl zu steuern, und berechnet mittels einer Ventilsteuerverhältnis-Be­ rechnungsroutine in einem Schritt 400 eine Steuergröße (Öffnungsgrad-Steuerwert SEGR) zum Erzielen des optimalen Abgasrückführ-Verhältnisses.

Die CPU 33 steuert das Abgasrückführ-Steuerventil 10 un­ ter Verwendung einer Abgasrückführventil-Betätigungsrou­ tine gemäß einem Schritt 500 in den Sollöffnungsgrad SEGR und stellt das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 in Überein­ stimmung mit einer durch einer Leerlaufdrehzahlsteuerven­ til-Betätigungsroutine festgelegten Steuergröße auf den vorbestimmten Öffnungsgrad ein.

In der Basisroutine werden die Routinen in den Schritten 100 bis 400 in einem Zyklus von 30 ms und die Routinen in den Schritten 500 und 600 in einem Zyklus von 4 ms ausge­ führt.

Nachstehend werden Einzelheiten der für die jeweiligen Routinen verwendeten Verarbeitung unter Bezugnahme auf Fig. 4 und nachfolgende Figuren beschrieben. Zunächst wird die Katalysatorbetriebszustand-Erfassungsroutine 100 unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher beschrieben.

In der Katalysatorbetriebszustands-Erfassungsroutine 100 ermittelt die CPU 33 auf der Grundlage der Kühlmitteltem­ peratur THW bei Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine und der seit dem Betriebsbeginn verstrichenen Zeit CAST, ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht.

D.h., in der Katalysatorbetriebszustands-Erfassungsroutine 100 liest die CPU 33 in einem Schritt 102 die Kühlmittel­ temperatur THW, wenn die verstrichene Zeit CAST in einem Schritt 101 aus "0" gesetzt ist, und berechnet dann die näherungsweise Katalysator-Aktivierungszeit KACT in Ab­ hängigkeit von der Kühlmitteltemperatur THW unter Bezug­ nahme auf eine Kühlmitteltemperaturdatenkarte (Tabelle).

Sodann erfaßt die CPU 33 in einem Schritt 104, ob ein Zählwert für die verstrichene Zeit CAST die näherungswei­ se Katalysator-Aktivierungszeit KACT erreicht oder nicht.

Falls die verstrichene Zeit CAST den Wert KACT erreicht hat (CAST KACT), setzt die CPU 33 in einem Schritt 105 das Katalysatoraktivierungs-Erfassungsflag XACTCAT (XACTCAT = 1).

Wenn andererseits als Ergebnis der vorstehenden Erfas­ sungseinrichtung die verstrichene Zeit CAST die nähe­ rungsweise Katalysator-Aktivierungszeit KACT nicht er­ reicht hat, so erhöht die CPU 33 in einem Schritt 106 den Zählwert und beläßt in einem Schritt 107 das Katalysator­ aktivierungs-Erfassungsflag XACTCAT auf "0" (XACTCAT = 0).

Wie vorstehend erwähnt wird die in Zusammenhang mit den Schritten 102 und 103 beschriebene bewertete Katalysator- Aktivierungszeit KACT nur dann auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur THW berechnet, wenn die Routine aus­ geführt wird, nachdem die Brennkraftmaschine gestartet wurde. Wenn der Zählwert für die verstrichene Zeit CAST die bewertete Aktivierungszeit KACT erreicht, wird das Katalysatoraktivierungs-Erfassungsflag XACTCAT gesetzt.

Nachstehend wird die Steuerbereich-Erfassungsroutine 200 unter Bezugnahme auf Fig. 6 näher beschrieben.

Die Steuerbereich-Erfassungsroutine 200 erfaßt auf der Grundlage des Zustands des Katalysatoraktivierungs- Erfassungsflags XACTCAT, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine in dem zulässigen Leerlaufdrehzahl- Steuerbereich liegt oder nicht.

Im einzelnen erfaßt die CPU 33 mittels der Steuerbereich- Erfassungsroutine 200 in einem Schritt 201 auf der Grund­ lage des Setzzustands des Flags XACTCAT, ob der Katalysa­ tor 5 aktiv ist oder nicht. Unter der Bedingung, daß der Katalysator 5 nicht aktiv ist (d. h. XACTCAT = 0), schrei­ tet die CPU zu einem Schritt 202 fort.

Nachdem die CPU 33 erfaßt hat, daß der Katalysator 5 nicht aktiv ist, überprüft die CPU 33 in Schritt 202, ob der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA kleiner ist als der Leerlauferfassungs-Öffnungsgrad TAIDL. Falls TA kleiner ist als TAIDL (TA TAIDL), so ermittelt die CPU 33, daß die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand oder derglei­ chen arbeitet. Falls die CPU 33 ermittelt, daß die Brenn­ kraftmaschine im Leerlaufzustand arbeitet, setzt die CPU 33 in einem Schritt 203 ein Leerlauf-Erfassungsflag XIDL (XIDL = 1).

Nachdem die CPU 33 das Leerlauf-Erfassungsflag XIDL ge­ setzt hat, erfaßt die CPU 33 daraufhin in einem Schritt 204, ob die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine unterbrochen ist oder nicht, d. h. den Zustand unmittelbar nachdem sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine verlang­ samt. Die Erfassung erfolgt auf der Grundlage des Zu­ stands eines Kraftstoff-Unterbrechungsflags XFC, welches durch einen bekannten, von der elektronischen Steuerein­ richtung umfaßten Kraftstoffeinspritz-Steuerabschnitt ge­ setzt wird.

Wenn die CPU 33 in Schritt 204 erfaßt, daß die Kraft­ stoffzufuhr nicht unterbrochen ist (XFC = 0), so erfaßt sie in einem nächsten Schritt 205 auf der Grundlage des Zählwerts für die verstrichene Zeit CAST, ob eine vorbe­ stimmte Zeit KEGRCUT seit dem Betriebsbeginn der Brenn­ kraftmaschine verstrichen ist oder nicht. Es wird ange­ merkt, daß die Zeit KEGRCUT - auf beispielsweise 20 Se­ kunden - festgelegt wird, um die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine durch Unterbinden der Abgasrückführung unmittelbar nach dem Starten der Brennkraftmaschine zu verbessern.

Wenn alle der vorstehend genannten Bedingungen erfüllt sind, setzt die CPU 33 in einem Schritt 206 ein Abgas­ rückführ-Zulässigkeitsflag XIDLEGR (XIDLEGR = 1) während des Leerlaufzustands, bzw. welches im Leerlaufzustand die Abgasrückführung erlaubt. Falls in Schritt 202 die Leer­ laufbedingung nicht erfüllt ist, wird das Leerlauf-Erfas­ sungsflag XIDL in einem Schritt 207 auf "0" belassen, und wenn nur eine der vorstehenden Bedingungen nicht erfüllt ist, unterbindet die CPU 33 in einem Schritt 208 gleich­ zeitig die Durchführung der Abgasrückführung (XIDLEGER = 0).

Nachstehend wird die Leerlaufdrehzahl-Steuergrößen- Berechnungsroutine 300 unter Bezugnahme auf Fig. 7 näher beschrieben.

In der Leerlaufdrehzahl-Steuergrößen-Berechnungsroutine 300 berechnet die CPU 33 die Steuergröße für das Leer­ laufdrehzahlsteuerventil 8 zum Steuern der Leerlaufdreh­ zahl auf das Leerlauf-Solldrehzahlniveau auf der Grundla­ ge des Leerlauf-Erfassungsflags XIDL.

Im einzelnen liest die CPU 33 in der Leerlaufdrehzahl- Steuergrößen-Berechnungsroutine 300 in einem Schritt 301 zunächst die Kühlmitteltemperatur THW und erfaßt sodann in einem Schritt 302 auf der Grundlage des Leerlauf-Er­ fassungsflags XIDL, ob die Brennkraftmaschine im Leer­ laufzustand arbeitet oder nicht.

Wenn ermittelt wird, daß die Brennkraftmaschine im Leer­ laufzustand arbeitet (XIDL = 1), so berechnet die CPU 33 in einem Schritt 303 die Leerlauf-Solldrehzahl TNE, wel­ che in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Kühlmittel­ temperatur auf der Kühlmitteltemperatur-Tabelle gemäß Fig. 8 ermittelt wird. Die Leerlauf-Solldrehzahl TNE wird auf einen vergleichsweise hohen Wert eingestellt, um dem "schnellen Leerlauf" zu entsprechen.

In nachfolgenden Schritten 304 und 305 vergleicht die CPU 33 die gegenwärtige Drehzahl der Brennkraftmaschine mit der Leerlauf-Solldrehzahl TNE ± α ("± α" stellt den zuvor experimentell ermittelten Totbandwert zur Stabilisierung der Drehzahl dar) und ermittelt den Leerlaufdrehzahlsteu­ erventil-Sollöffnungsgrad SISC. Im einzelnen:

• - falls die gegenwärtige Drehzahl NE der Brennkraftma­ schine innerhalb der Leerlauf-Solldrehzahl TNE ± α ist, beläßt die CPU in einem Schritt 306 den gegenwärtigen Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC auf seinem bisherigen Wert;
• - falls die gegenwärtige Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner ist als die Leerlauf-Solldrehzahl TNE - α, erhöht die CPU 33 in einem Schritt 307 den Leerlaufdrehzahlsteu­ erventil-Sollöffnungsgrad SISC um eins (SISC + 1); und
• - falls die gegenwärtige Drehzahl der Brennkraftmaschine größer ist als die Leerlauf-Solldrehzahl TNE + α, verrin­ gert die CPU 33 in einem Schritt 308 den Leerlaufdreh­ zahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC um eins (SISC - 1).

Infolgedessen wird der gegenwärtige Leerlaufdrehzahlsteu­ erventil-Sollöffnungsgrad SISC eingestellt.

Falls die CPU 33 in dem vorangehenden Schritt 302 erfaßt, daß die Brennkraftmaschine nicht im Leerlaufzustand ar­ beitet (XIDL = 0), so berechnet sie in einem Schritt 309 einen Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgradwert für eine offene Regelschleife SOP, der in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur THW auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur-Tabelle gemäß Fig. 9 ermittelt wird. In diesem Fall wird der Leerlaufdrehzahl­ steuerventil-Sollöffnungsgrad SISC in einem Schritt 310 durch den Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad für eine offene Regelschleife SOP ersetzt.

Nachdem die CPU 33 den vorstehenden Leerlaufdrehzahlsteu­ erventil-Sollöffnungsgrad SISC ermittelt hat, begrenzt die CPU 33 in einem letzten Schritt 311 den Leerlaufdreh­ zahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC innerhalb oberer und unterer Grenz- bzw. Führungswerte, um Ventileigen­ schaften des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 zu kompen­ sieren und zu einen Überlauf der elektronischen Steuer­ einrichtung 30 zu verhindern.

Nachstehend wird die Abgasrückführventil-Steuergrößen- Berechnungsroutine 400 unter Bezugnahme auf Fig. 10 näher beschrieben.

In der Abgasrückführventil-Steuergrößen-Berechnungsrouti­ ne 400 berechnet die CPU 33 die gegenwärtige Steuergröße für das Abgasrückführventil 10 auf der Grundlage des Ab­ gasrückführ-Zulässigkeitsflags XIDLEGR während Leerlaufs und der vorangehend berechneten Leerlauf-Solldrehzahl TNE.

Im einzelnen ermittelt die CPU 33 in der Abgasrückführ­ ventil-Steuergrößen-Berechnungsroutine 400 in einem Schritt 401 auf der Grundlage des Zustands des Abgasrück­ führ-Zulässigkeitsflags XIDLEGR zunächst, ob die Durch­ führung der Abgasrückführung zulässig ist oder nicht.

Falls als Ergebnis der vorstehenden Ermittlung die Abgas­ rückführung zulässig ist (XIDLEGER = 1), liest die CPU 33 in einem Schritt 402 die vorangehend berechnete Leerlauf- Solldrehzahl TNE und berechnet in einem nächsten Schritt 403 einen Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrad SEGRB auf der Grundlage des Diagramms gemäß Fig. 11.

Wenn der Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrad SEGRB auf dem Leerlaufzustand beruht, ändert sich ein Lastterm nicht. D.h., der Abgasrückführventil-Grundöffnungsgrad SEGRB wird nur durch das Leerlauf-Solldrehzahl TNE-Dia­ gramm gemäß Fig. 11 bestimmt. Das Diagramm ist so ausge­ legt, daß ein Abgasrückführventil-Öffnungsgrad einem vor­ angehend unter Berücksichtigung von Änderungen im Reini­ gungsverhältnis des Katalysators 5 bezogen auf Abgasemis­ sionen, die in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Leerlauf-Solldrehzahl TNE zunehmen oder abnehmen, experi­ mentell ermittelten optimalen Abgasrückführverhältnis entspricht.

Nachdem die CPU 33 den Abgasrückführventil-Grundöffnungs­ grad SEGRB wie vorstehend berechnet hat, ermittelt die CPU 33 in einem Schritt 404 eine Differenz ΔNE zwischen der Leerlauf-Solldrehzahl TNE und der tatsächlichen Dreh­ zahl NE der Brennkraftmaschine. Sodann berechnet die CPU 33 in einem Schritt 405 einen Abgasrückführventil-Korrek­ turwert FDNE zur Drehzahlkorrektur, welcher in Überein­ stimmung mit der gegenwärtigen Drehzahldifferenz ΔNE auf der Grundlage einer Korrekturtabelle gemäß Fig. 12 ermit­ telt wird.

Der Korrekturwert FDNE ist ein Korrekturwert für das Ab­ gasrückführverhältnis, um ein schnelles Überführen nach Null (Einnullen) zu erzielen, falls die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine nicht aufgrund der Steuerung durch das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 allein auf die Leerlauf- Solldrehzahl TNE einnullen kann oder falls ein Einnull­ vorgang eine zu lange Zeit erfordert.

Nachdem die CPU 33 den Abgasrückführventil-Korrekturwert FDNE zur Drehzahlkorrektur ermittelt hat, führt die CPU 33 in einem Schritt 406 eine Multiplikation
SEGR ← SEGRB × FDNE
auf der Grundlage des vorangehend berechneten Abgasrück­ führventil-Grundöffnungsgrads SEGRB und dem Korrekturwert FDNE aus, um einen Abgasrückführventil-Endöffnungsgrad SEGR zu ermitteln.

Nachdem die CPU 33 den Abgasrückführventil-Endöffnungs­ grad SEGR ermittelt hat, begrenzt die CPU 33 in einem Schritt 407 den Abgasrückführventil-Öffnungsgrad SEGR in­ nerhalb der optimalen oberen und unteren Grenzwerte, um Ventileigenschaften des Abgasrückführventils 10 zu kom­ pensieren und einen Überlauf der den Mikroprozessor auf­ weisenden elektronischen Steuervorrichtung 30 zu vermei­ den.

Falls die CPU 33 in dem vorangehenden Schritt 401 ermit­ telt, daß die Abgasrückführung während des Leerlaufs nicht zulässig ist (XIDLEGR = 0), so ersetzt die CPU 33 in einem Schritt 408 den Abgasrückführventil-Endöffnungs­ grad SEGR durch "0" (SEGR ← 0) und führt eine Verarbei­ tung durch, um das Abgasrückführventil 10 zu schließen. Nachstehend wird die Abgasrückführventil-Betätigungsrou­ tine 500 unter Bezugnahme auf Fig. 13 näher beschrieben.

In der Abgasrückführventil-Betätigungsroutine 500 wird das Abgasrückführventil 10 auf der Grundlage des wie vor­ stehend beschrieben festgelegten Abgasrückführventil- End(soll)öffnungsgrads SEGR tatsächlich betätigt oder an­ gesteuert.

Im einzelnen liest die CPU 33 in der Abgasrückführventil- Betätigungsroutine 500 in einem Schritt 501 zunächst den Abgasrückführventil-Öffnungsgrad SEGR, und liest sodann in einem nächsten Schritt 502 ein Ausgangssignal VEGRV des mit dem Abgasrückführventilschaft gekoppelten Abgas­ rückführventil-Öffnungssensors 25. Es wird jedoch ange­ merkt, daß das Ausgangssignal VEGRV des Sensors 25 ein Spannungswert ist, welcher nicht direkt mit dem Wert für den Abgasrückführventil-Öffnungsgrad SEGR verglichen wer­ den kann.

Aus dem vorstehenden Grund wandelt die CPU 33 das Aus­ gangssignal VEGRV (Spannungswert) des Abgasrückführven­ til-Öffnungssensors 25 auf der Grundlage eines Umwand­ lungsdiagramms gemäß Fig. 14 in einen tatsächlichen Ven­ tilöffnungsgrad PEGRV des Abgasrückführventils 10 um.

Nachdem die CPU 33 den Wert PEGRV, der ein die tatsächli­ che Ventilöffnung des Abgasrückführventils 10 in dersel­ ben Einheit wie die des Abgasrückführventil-Sollöffnungs­ grads anzeigender Wert ist, ermittelt hat, vergleicht die CPU 33 in Schritten 504 und 505 den Abgasrückführventil- Sollöffnungsgrad SEGR mit dem tatsächlichen Abgasrück­ führventil-Öffnungsgrad PEGRV, um das Abgasrückführventil 10 in einer zur Verkleinerung der Differenz führenden Richtung zu betätigen oder anzusteuern.

Im einzelnen wird das Abgasrückführventil 10 tatsächlich in der nachstehenden Art und Weise betätigt:

• - falls der tatsächliche Abgasrückführventil-Öffnungsgrad PEGRV gleich dem Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR ist, behält die CPU 33 in einem Schritt 506 den Be­ triebszustand des Schrittmotors für das Abgasrückführven­ til 10 bei;
• - falls der tatsächliche Abgasrückführventil-Öffnungsgrad PEGRV kleiner ist als der Abgasrückführventil-Sollöff­ nungsgrad SEGR, bewegt die CPU 33 in einem Schritt 507 den Schrittmotor für das Abgasrückführventil 10 um einen Schritt zu der Öffnungsseite hin; und
• - falls der tatsächliche Abgasrückführventil-Öffnungsgrad PEGRV größer ist als der Abgasrückführventil-Sollöff­ nungsgrad SEGR, bewegt die CPU 33 in einem Schritt 508 den Schrittmotor für das Abgasrückführventil 10 um einen Schritt zu der Schließseite hin. Selbst dann, wenn ein Unterschied zwischen SEGR und PEGRV besteht, kann die Differenz durch Wiederholen der Routine 500 allmählich verringert werden.

Nachstehend wird die Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Betäti­ gungsroutine 600 unter Bezugnahme auf Fig. 15 näher be­ schrieben.

Die Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Betätigungsroutine 600 betätigt das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8 auf der Grundlage des Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungs­ grads SISC.

Im einzelnen liest die CPU 33 in der Leerlaufdrehzahl­ steuerventil-Betätigungsroutine 600 in einem Schritt 601 den Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrads SISC ein. Sodann vergleicht die CPU 33 in Schritten 602 und 603 einen Leerlaufdrehzahlsteuerventilmotor-Betätigungs­ zähler SNOW (d. h. den tatsächlichen Ventilöffnungsgrad des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8) mit dem Leerlauf­ drehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC und betätigt dann das Leerlaufdrehzahlsteuerventil 8, um die Differenz zu verkleinern.

Im einzelnen betätigt die CPU 33 das Leerlaufdrehzahl­ steuerventil 8 auf die nachstehende Art und Weise:

• - falls der Zählwert SNOW gleich dem Leerlaufdrehzahl­ steuerventil-Sollöffnungsgrad SISC ist, so stoppt die CPU 33 in einem Schritt 604 den Betrieb des Schrittmotors des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 und speichert außer­ dem in einem Schritt 605 den Zählwert SNOW;
• - falls der Zählwert SNOW größer ist als der Leerlauf­ drehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC, so betätigt die CPU 33 in einem Schritt 606 den Schrittmotor des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 8 um einen Schritt in die Schließrichtung und dekrementiert in einem Schritt 607 den Zählwert SNOW (SNOW ← SNOW - 1); und
• - falls der Zählwert SNOW kleiner ist als der Leerlauf­ drehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC, so betätigt die CPU 33 in einem Schritt 608 den Schrittmotor des Leerlaufdrehzahlsteuerventils 3 um einen Schritt in Schließrichtung und inkrementiert in einem Schritt 609 den Zählwert SNOW (SNOW ← SNOW + 1).

In diesem Fall wird, falls eine Differenz zwischen dem Leerlaufdrehzahlsteuerventil-Sollöffnungsgrad SISC und dem tatsächlichen Ventilöffnungsgrad (Ventilmotor-Betä­ tigungszählerwert) SNOW besteht, diese Differenz durch Wiederholen der Betätigungsroutine 600 allmählich ver­ kleinert.

Insbesondere ermittelt bei der Vorrichtung gemäß dem Aus­ führungsbeispiel die CPU 33 den Abgasrückführventil-Kor­ rekturwert FDNE zur Drehzahlkorrektur in der in Fig. 10 gezeigten Abgasrückführventil-Steuerverhältnis-Berech­ nungsroutine 400, um den Abgasrückführventil-Grundöff­ nungsgrad SEGRB durch den ermittelten Korrekturwert FDNE zu korrigieren, so daß die Differenz sicher und schnell bzw. bei hohen Drehzahlen verringert wird.

Fig. 16(A) bis 16(c) zeigen, wie die Abgasrückführsteue­ rung durch die Vorrichtung mittels der vorstehend be­ schriebenen Verarbeitung durch die elektronische Steuer­ einrichtung 30 (die CPU 33) durchgeführt wird. Unter An­ wendung der vorstehend beschriebenen Abgasrückführsteue­ rung können NOx-Emissionen selbst in dem Niedrigtempera­ tur-Leerlaufbereich, d. h. bevor der Katalysator 5 akti­ viert wird, effizient bzw. wirksam reduziert werden.

Fig. 16(a) zeigt einen Temperaturverlauf des Katalysators 5, Fig. 16(a) zeigt den Zustand des Katalysatoraktivie­ rungs-Erfassungsflags XACTCAT, und Fig. 16(c) zeigt Über­ gänge von Fahrgeschwindigkeiten, wenn das betrachtete Au­ tomobil in Übereinstimmung mit den europäischen Fahrzy­ klen bzw. Testzyklen gefahren wird. Fig. 16(d) zeigt Zu­ stände des Leerlauf-Erfassungsflags XID entsprechend den Übergängen der Fahrgeschwindigkeiten, und Fig. 16(e) zeigt Zustände des Kraftstoffabschaltflags XFCL entspre­ chend den Übergängen der Fahrgeschwindigkeiten. Fig. 16(f) zeigt Zustände des Abgasrückführ-Zulässigkeitsflags während Leerlaufs XIDLEGR, und Fig. 16(g) zeigt Übergänge des Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrads SEGR. Fig. 16(h) zeigt den Verlauf der Drehzahl NE der Brennkraftma­ schine, und Fig. 16(i) zeigt den Verlauf des Katalysator- Reinigungsverhältnisses.

Wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine zu einem Zeit­ punkt t1 gestartet wird, wird der Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine während der Zeitspanne zwischen dem Starten der Brennkraftmaschine zu dem Zeitpunkt t1 und einem Zeitpunkt t3, in dem sich das Automobil in Bewegung setzt (vgl. Fig. 16(d)) erfaßt. Die Leerlauf-Abgasrück­ führung wird jedoch während der vorbestimmten Zeit KE- GRCUT (z. B. 20 Sekunden) unterbunden. Die Leerlauf-Abgas­ rückführung wird nur während der Zeit durchgeführt, wäh­ rend der nach Verstreichen der Zeitdauer KEGRCUT der Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine nach dem Zeitpunkt t2 erfaßt wird (vgl. Fig. 16(f) und (g)). Es wird ange­ merkt, daß die Zeit KEGRCUT so festgelegt wird, daß die Startleistung bzw. die Startfähigkeit der Brennkraftma­ schine wie vorstehend beschrieben erhöht wird.

Nachdem sich das Automobil zu bewegen beginnt, wird die Erfassung des Leerlaufzustands beendet. Die Erfassung des Leerlaufs der Brennkraftmaschine beginnt erneut zu einem Zeitpunkt t4, zu dem das Automobil zu verzögern beginnt (vgl. Fig. 16(d)). Während das Automobil langsamer wird, wird die Kraftstoffzufuhr unterbrochen und darüber hinaus die Leerlauf-Abgasrückführung unterbunden. Infolgedessen wird die Leerlauf-Abgasrückführung zu einem Zeitpunkt t5, zu dem die Kraftstoffzufuhrunterbrechung beendet wird (vgl. Fig. 16(f) und 16(g)), erneut begonnen. Es wird an­ gemerkt, daß das Unterbinden der Abgasrückführung während der Kraftstoffabschaltung eine Zunahme des HC, die von einer ungleichmäßigen Verbrennung begleitet wird, verhin­ dert und darüber hinaus optimale Emissionswerte gewähr­ leistet.

Die Leerlauf-Abgasrückführung wird bis zu einem Zeitpunkt t6 fortgesetzt, zu dem das Automobil von neuem zu be­ schleunigen beginnt. Während die Abgasrückführung durch­ geführt wird (zwischen t2 und t3 und zwischen t5 und t6), wird die Abgasrückführmenge (der Abgasrückführventil- Sollöffnungsgrad SEGR) in Übereinstimmung mit der Dreh­ zahl NE der Brennkraftmaschine, der Leerlauf-Solldrehzahl TNE oder dem Reinigungsverhältnis des Katalysators 5, welches wie in Fig. 16(i) gezeigt allmählich ansteigt, optimiert, um eine Verschlechterung der Betriebseigen­ schaften sowie ein Absterben der Brennkraftmaschine zu vermeiden und NOx wirksam zu reduzieren.

Wie vorangehend beschrieben wird die Katalysator-Aktivie­ rungszeit KACT anhand einer Tabelle in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur THW zur Zeit des Startens der Brennkraftmaschine ermittelt bzw. geschätzt. Die ge­ schätzte Zeit KACT ist normalerweise ein Wert, der in Übereinstimmung mit dem Fahrzyklus des Automobils festge­ legt wird. Wenn das Automobil beispielsweise gemäß dem europäischen Fahrzyklus gefahren wird, und wenn die Kühl­ mitteltemperatur THW zum Zeitpunkt des Startens der Brennkraftmaschine 25 °C beträgt, wird die geschätzte Zeit KACT auf etwa 100 Sekunden festgelegt.

Wie vorstehend beschrieben wird bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel die Abgasrückführmenge oder der Grad der Abgasrückführung immer auf einen Wert gesteuert, der der Leerlauf-Solldrehzahl entspricht, so daß der NOx-Ausstoß wirksam reduziert wird und gleichzeitig eine Ver­ schlechterung der Betriebseigenschaften sowie ein Abster­ ben der Brennkraftmaschine selbst in dem Niedrigtempera­ tur-Leerlaufbereich vor der Aktivierung des Katalysators 5 vermieden werden.

In Übereinstimmung mit der Vorrichtung gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel wird auf der Grundlage der Kühlmitteltempe­ ratur THW nach dem Starten der Brennkraftmaschine und der seit diesem Zeitpunkt verstrichenen Zeit CAST (CAST KAST) erfaßt, ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht. Alternativ kann durch Anordnen eines in Fig. 1 mittels durchbrochener Linie angedeuteten Katalysator-Temperatur­ sensors 26 in dem Katalysator 5 auf der Grundlage der durch den Sensor 26 erfaßten Temperatur direkt erfaßt werden, ob der Katalysator 5 aktiv ist oder nicht. Wenn die Vorrichtung auf diese Art und Weise angeordnet ist, kann der Katalysatorzustand genauer erfaßt werden.

In Übereinstimmung mit der Vorrichtung gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel ist, wie dies der Steuerungs-Erfassungs­ routine 200 gemäß Fig. 6 entnehmbar ist, die Abgasrück­ führ-Steuerung nur während des schnellen Leerlaufs zuge­ lassen. Nach der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine je­ doch kann selbstverständlich zu der normalen Abgasrück­ führsteuerung übergegangen werden, so daß die Abgasrück­ führung in allen (Betriebs)Bereichen durchgeführt werden kann.

Die Abgasrückführventil-Steuerverhältnis-Berechnungs­ routine an diesem Punkt ist in Fig. 17 als Routine 400′ dargestellt.

Wie in Fig. 17 gezeigt, ist die Abgasrückführventil-Steu­ erverhältnis-Berechnungsroutine 400′ eine Kombination der in Fig. 10 gezeigten Abgasrückführventil-Steuerverhält­ nis-Berechnungsroutine 400 und einer zusätzlichen Verar­ beitung in einem Schritt 410 und folgenden. In diesem Fall legt die CPU 33, nachdem sie erfaßt, daß die Leer­ lauf-Abgasrückführung in Schritt 401 nicht zulässig ist, den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR während der normalen Abgasrückführsteuerung durch die nachstehenden Verarbeitungsabläufe fest.

Im einzelnen erfaßt in der Abgasrückführventil-Steuerver­ hältnis-Berechnungsroutine 400′ die CPU 33, wenn sie in Schritt 401 erfaßt, daß die Leerlauf-Abgasrückführung nicht zulässig ist, in einem Schritt 410, ob die Kühlmit­ teltemperatur THW höher ist als eine vorbestimmte Abgas­ rückführ-Starttemperatur THEGR (z. B. 60 °C). Falls die Kühlmitteltemperatur THW höher ist als die Abgasrückführ- Starttemperatur THEGR, liest die CPU 33 in Schritten 411 und 412 die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine und den Ansaugdruck PM ein. Falls die CPU 33 in einem Schritt 413 erfaßt, daß die Brennkraftmaschine nicht in dem Leerlauf­ zustand arbeitet (XIDL = 0), berechnet die CPU 33 in ei­ nem Schritt 414 den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR2 für die normale Abgasrückführsteuerung auf der Grundlage der in Fig. 18 gezeigten Datentabelle. Der Ab­ gasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR2 ist in der Da­ tentabelle als ein dem optimalen Abgasrückführverhältnis für eine gegebene Drehzahl NE und einen gegebenen Ansaug­ druck PM entsprechender Wert eingetragen. Wenn die CPU 33 den Wert SEGR2 auf der Grundlage der Datentabelle berech­ net, ersetzt die CPU 33 in einem Schritt 415 den Abgas­ rückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR durch den Abgasrück­ führventil-Sollöffnungsgrad SEGR2, und in Schritt 407 wird eine Überwachungsverarbeitung für diesen Wert durch­ geführt. Falls die CPU 33 in einem Schritt 413 erfaßt, daß die Kühlmitteltemperatur THW die Abgasrückführ-Start­ temperatur THEGR nicht erreicht hat, oder falls die CPU 33 erfaßt, daß die Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand arbeitet (XIDL = 0), ersetzt die CPU 33 in einem Schritt 410 den Abgasrückführventil-Sollöffnungsgrad SEGR durch "O" (SEGR ← 0), um das Abgasrückführventil 10 vollstän­ dig zu schließen.

Wie vorangehend geht die CPU 33, nachdem die Brennkraft­ maschine warmgelaufen ist, zu der normalen Abgasrückführ­ steuerung über, um die Abgasrückführung in sämtlichen (Betriebs)Bereichen durchzuführen, so daß Emissionsreduk­ tionswirkung weiter gesteigert werden kann.

Darüber hinaus erfolgt bei der Vorrichtung gemäß dem Aus­ führungsbeispiel das Öffnen und Schließen des Abgasrück­ führventils 10 durch den Schrittmotor. Solange das Abgas­ rückführventil 10 jedoch ein sogenanntes elektrisch steu­ erbares Abgasrückführventil ist, kann jede beliebige Bauform eines elektrisch steuerbaren Abgasrückführventils verwendet werden. Wenn wie vorstehend ein elektrisches Ventil verwendet wird, wird die Leistungsfähigkeit der Abgasrückführsteuerung durch das Ventil selbst während Leerlaufs bei niedrigen Temperaturen nicht beeinträch­ tigt.

Ferner wird bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbei­ spiel der Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des Drosselklappenöffnungsgrads TA erfaßt. Wenn jedoch die Vorrichtung in einer Brennkraftmaschine mit einem Leerlaufschalter angewandt wird, wird der Leerlauf­ zustand auf der Grundlage des Ein- und Ausschaltens des Leerlaufschalters erfaßt.

Überdies werden bei der Vorrichtung gemäß dem Ausfüh­ rungsbeispiel der Leerlaufventil-Sollöffnungsgrad SISC und der letzte Abgasrückführventil-Öffnungsgrad SEGR auf Führungswerte begrenzt. Falls jedoch die jeweiligen be­ rechneten Werte hinreichend zuverlässig sind, ist es nicht erforderlich, solche Führungswerte festzulegen.

Bei der Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel kann die geeignete, der Solldrehzahl entsprechende Abgasrück­ führsteuerung fortwährend erfolgen.

Demzufolge können selbst im Leerlaufbereich bei niedrigen Temperaturen und bevor der Katalysator aktiviert wird ei­ ne Verschlechterung der Betriebseigenschaften und ein Ab­ sterben der Brennkraftmaschine vermieden werden, während gleichzeitig NOx-Emissionen wirksam reduziert werden. Vorstehend wurde somit eine Abgasrückführ-Steuervorrich­ tung für Dieselbrennkraftmaschinen beschrieben, welche vor der Aktivierung eines Katalysators eine wirksame Ver­ ringerung von NOx in Niedrigtemperatur-Leerlaufbereichen bewirkt, während gleichzeitig eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften und ein Absterben der Brennkraftma­ schine verhindert werden. Die Abgasrückführ-Steuervor­ richtung umfaßt einen Abgasrückführkanal 9, welcher einen Teil des Abgases aus einer Brennkraftmaschine 1 in ein Ansaugsystem zurückführt, und ein Abgasrückführventil 10, welches den Abgasrückführkanal öffnet und schließt. Fer­ ner weist die Brennkraftmaschine einen Nebenschlußkanal 7, welcher die Leerlaufdrehzahl steuert, und ein Leer­ laufdrehzahlsteuerventil 8. Bei der Brennkraftmaschine werden der Niedrigtemperatur-Leerlaufbereich vor der Ak­ tivierung eines Katalysators 5 erfaßt und ein Abgasrück­ führverhältnis auf der Grundlage einer Leerlauf-Solldreh­ zahl während dieses Zeitraums ermittelt, um die Ver­ schlechterung der Betriebseigenschaften sowie das Abster­ ben der Brennkraftmaschine zu verhindern und um NOx- Emissionen selbst dann wirksam zu verringern, wenn der Katalysator nicht aktiv ist.

Claims (7)

1. Abgasrückführ-Steuervorrichtung, gekennzeichnet durch
einen in einem Abgassystem (4) einer Brennkraftma­ schine (1) zur Abgasreinigung angeordneten Katalysator (5),
ein Abgasrückführventil (10), welches einen Teil der Abgase in ein Ansaugsystem (3) zurückführt,
eine Katalysator-Erfassungseinrichtung (30, 100, 26), die erfaßt, ob der Katalysator aktiv ist oder nicht,
eine Leerlaufdrehzahl-Erfassungseinrichtung (24, 30), die einen Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine er­ faßt,
eine Einrichtung (30, 300), die eine Solldrehzahl (TNE) während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine be­ rechnet,
eine Leerlaufdrehzahl-Steuereinrichtung (8, 30, 300, 600), die während des Leerlaufs der Brennkraftmaschine eine Ansaugluftmenge steuert, um die Solldrehzahl zu er­ reichen, und
eine Abgasrückführventil-Steuereinrichtung (30, 300, 400, 500) zum Steuern des Öffnungsgrads des Abgasrück­ führventils in Übereinstimmung mit einer Abgas-Sollrück­ führmenge (SEGR), die auf der Grundlage der Leerlauf- Solldrehzahl berechnet wird, während der Katalysator durch die Katalysator-Erfassungseinrichtung als inaktiv erfaßt wird und während die Brennkraftmaschine durch die Leerlauf-Erfassungseinrichtung als im Leerlauf arbeitend erfaßt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Abgasrückführventilöffnungsgrad-Steuerein­ richtung (8, 30, 400, 500) die Abgas-Sollrückführmenge unter Berücksichtigung eines auf das Abgas bezogenen Rei­ nigungsverhältnisses des Katalysators, welches in Über­ einstimmung mit der Leerlauf-Solldrehzahl zunimmt und ab­ nimmt, berechnet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abgasrückführventil-Steuereinrichtung
eine Einrichtung (403) zum Berechnen einer Abgas- Grundrückführmenge (SEGRB) unter Berücksichtigung des auf das Abgas bezogenen Reinigungsverhältnisses des Katalysa­ tors, welches in Übereinstimmung mit der Leerlauf-Soll­ drehzahl zunimmt und abnimmt,
eine Einrichtung (404) zum Berechnen eines Korrek­ turwerts (FDNE) derart, daß die Drehzahlsteuerung der Brennkraftmaschine unter Verwendung der Leerlaufdrehzahl- Steuereinrichtung auf der Grundlage einer Drehzahlabwei­ chung (ΔNE) zwischen der Leerlauf-Solldrehzahl und einer tatsächlichen Drehzahl der Brennkraftmaschine konver­ giert, und
eine Einrichtung zum Berechnen der Abgas-Sollrück­ führmenge (SEGR) durch Korrigieren der Abgas-Grundrück­ führmenge unter Verwendung des Korrekturwerts umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführventil-Steuer­ einrichtung eine Einrichtung (408) zum Unterbinden der Rückführung von Abgas durch Abschalten des Abgasrückführ­ ventils für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Starten der Brennkraftmaschine umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführventil-Steuer­ einrichtung eine Einrichtung (401, 408) zum Unterbinden der Rückführung des Abgas es durch Abschalten des Abgas­ rückführventils, wenn die Kraftstoffzufuhr zu der Brenn­ kraftmaschine unterbrochen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Katalysator-Erfassungsein­ richtung auf der Grundlage einer Temperatur (THW) eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine zum Zeitpunkt des Startens der Brennkraftmaschine und einer seit dem Start verstrichenen Zeit (CAST) erfaßt, ob der Katalysator ak­ tiv oder inaktiv ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Katalysator-Erfassungsein­ richtung einen Katalysator-Temperatursensor (26) zum Er­ fassen der Temperatur des Katalysators umfaßt, der derart angeordnet ist, daß die Erfassung, ob der Katalysator ak­ tiv oder inaktiv ist, auf der Grundlage der durch den Ka­ talysator-Temperatursensor erfaßten Temperatur erfolgt.