Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer
Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung gemäß
Patentanspruch 1.
Wie allgemein bekannt ist, wurden verschiedene Kraftfahr
zeugleistungsregelungs- und Abgasregelungstechniken vor
geschlagen und entwickelt, um die Luftverschmutzung durch
Kraftfahrzeuge zu minimieren oder zu beseitigen. Zum
Beispiel wird ein Abgasrückführungs-Steuersystem, häufig
einfach als "EGR-System" ("exhaust gas recirculation
system") bezeichnet, verwendet, um die Stickstoffoxid-
(NOx)-Emissionen im Abgas eines Verbrennungsmotors zu
verringern. In den neuesten Dieselmotorfahrzeugen wird
fast immer das EGR-System verwendet, um die Bildung von
NOx zu verringern. In typischen EGR-Systemen wird eine
EGR-Rate oder eine Soll-EGR-Menge in Abhängigkeit von den
Motorbetriebsbedingungen, d. h. der Motordrehzahl und der
Motorlast, bestimmt. Die Motorlast kann im allgemeinen
anhand einer Kraftstoffeinspritzmenge, einer Öffnung
einer Drosselklappe (einer Gaspedalstellung) oder der
gleichen bestimmt werden. Ein solches EGR-System des
Standes der Technik ist in der JP 58-35255-A offenbart
worden. Bei einem EGR-System, das in Dieselmotoren einge
setzt wird, ist es erwünscht, die Menge der Abgasrückfüh
rung (EGR) oder die Rate der EGR in einem Übergangszu
stand, z. B. bei einem Übergang vom normalen Fahrzustand
des Kraftfahrzeugs in eine starke Beschleunigung oder bei
der Veränderung der Luftdichte, die durch Veränderungen
der Umgebung zwischen einer Tieflandfahrt und einer
Hochlandfahrt selbst bei konstanter Motordrehzahl und
Motorlast hervorgerufen wird, geeignet und genau zu
steuern. Ferner besteht bei einem Dieselmotor mit Turbolader
das zusätzliche Problem, daß die Kennlinie der Be
schleunigung über dem aufgeladenen Ansaugdruck (häufig
als Ladedruck bezeichnet) durch die Verschlechterung des
Schmieröls für die Schmierung der Welle für das Turbinen
rad und für den Kompressorrotor nachteilig beeinflußt
wird. Wie wohlbekannt ist, nehmen in dem Fall, in dem die
Menge der EGR übermäßig groß wird, Ruß- und Partikelaus
stoß zu. Andererseits kann in dem Fall, in dem die EGR-
Menge zu klein ist, die Verbrennungstemperatur aufgrund
einer zu geringen Menge an zurückgeführtem Abgas nicht
ausreichend verringert werden, wodurch die Menge der NOx-
Emissionen nicht ausreichend verringert werden kann.
Insbesondere bei starker Beschleunigung nimmt die Kraft
stoffeinspritzmenge schnell zu, wodurch der Luftüber
schußfaktor stark herabgesetzt wird, was zu einer Erhö
hung der Emissionen von Ruß und Partikeln führt. Um diese
unerwünschte Absenkung des Luftüberschußfaktors zu ver
meiden, die durch die schnelle Zunahme der Kraftstoffein
spritzmenge bei starker Beschleunigung entsteht, wird die
Abgasrückführung absichtlich gestoppt. Das herkömmliche
EGR-System kann den EGR-Abschaltvorgang im obenerwähnten
Übergangszustand nicht zeitgerecht ausführen. Der unge
eignete EGR-Abschaltungs-Zeitablauf führt zu einer erhöh
ten Menge an Stickstoffoxid-Emissionen (im Fall des
Fehlens der EGR) oder zu einer erhöhten Menge an Ruß und
Partikeln (im Fall der übermäßig erhöhten EGR-Menge).
Insbesondere im Fall eines Motors mit Turbolader besteht
die deutlich erhöhte Neigung, daß der obenbeschriebene
ungeeignete EGR-Abschalt-Zeitablauf auftritt, da durch
die Verschlechterung des Schmieröls Schwankungen der
Beschleunigungs-Ladedruck-Kennlinie auftreten. Um die
EGR-Regelung sicherzustellen oder die NOx-Emissionen im
Übergangszustand wie z. B. während der Beschleunigung zu
verringern, ist das EGR-Steuersystem des Standes der
Technik mit einer Ansaugluftdrosselklappe und/oder einer
Abgasdrosselklappe ausgerüstet, um den Differenzdruck
zwischen dem Ansaugdruck und dem Abgasdruck geeignet
einzustellen und die EGR-Rate auf eine Soll-EGR-Rate
einzustellen. Zum Beispiel lehrt die JP 60-219444-A das
Vorsehen einer EGR-Regelung, die von der Beschleunigung
(oder einer Rate der Veränderung der Motorlast) abhängig
ist. Gemäß der in der JP 60-219444-A offenbarten EGR-
Regelung wird eine Abgasdrosselklappe vollständig geöff
net, wenn die Veränderungsrate der Motorlast für eine
vorgegebene Zeitspanne größer ist als ein vorgegebener
Schwellenwert. Im Fall eines Motors mit Turbolader verän
dert sich jedoch die optimale EGR-Rate sowohl in Abhän
gigkeit von der Verschlechterung des Schmieröls als auch
von der Motorlast. Die JP 60-222551-A lehrt das Vorsehen
einer Abgasdrosselklappensteuerung auf der Grundlage
eines oberhalb der Abgasdrosselklappe gemessenen Stau
drucks. Gemäß der JP 60-222551-A wird die Öffnung der
Abgasdrosselklappe in Abhängigkeit von der Abweichung
zwischen dem gemessenen Staudruck und einem Soll-Stau
druck eingestellt, der sowohl anhand der Motorlast als
auch der Motordrehzahl vorgegeben wird, so daß der gemes
sene Staudruck auf den Soll-Staudruck eingestellt wird.
Wie deutlich wird, ist es ungünstig, die Steuereigen
schaften der Öffnungen der Ansaugdrosselklappe und/oder
der Abgasdrosselklappe genau vorzugeben, da die Steuerei
genschaften durch die Eigenschaften eines EGR-Steuerven
tils, unterschiedliche Betriebsanforderungen des Motors
und dergleichen nachteilig beeinflußt werden. Um eine zu
starke Absenkung des Luftüberschußfaktors während der
Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, lehrt die
JP 58-138236-A die schrittweise zunehmende Einstellung
einer Kraftstoffeinspritzmenge ab dem Zeitpunkt, zu dem
das Kraftfahrzeug zu beschleunigen beginnt. Die Kraft
stoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzei
ten müssen in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder vom
Fehlen der Abgasrückführung (EGR) oder der EGR-Rate
verändert werden. Unter der Annahme, daß bei dem in der
JP 58-138236-A offenbarten System die Kraftstoffein
spritzmenge und die Zeitsteuerung für ein Fehlen der EGR
während der Beschleunigung eingestellt sind, neigt die
Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung zu einer Verzögerung bei
Fehlen der EGR, wodurch die Beschleunigungsleistung
verringert wird. Unter der Annahme, daß im Gegensatz dazu
die Kraftstoffeinspritzmenge und die Steuerzeiten für das
Vorhandensein der EGR während der Beschleunigung einge
stellt sind, neigt der Luftüberschußfaktor bei Vorhanden
sein der EGR zu einem übermäßigen Absinken, wodurch die
Abgasemissionen wie z. B. Ruß und Partikel erhöht werden.
Es wird deutlich, daß es wichtig ist, eine Strömungsrate
der Ansaugluft, die in einen Ansaugkrümmer gesaugt wird,
genau zu erfassen oder zu messen. Wie allgemein bekannt,
ist bei neueren Fahrzeugen eine genaue Messung der An
saugluft erforderlich, um im Fall eines elektronisch
gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems für Benzinmotoren
eine Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen und im Fall
eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystems
für Dieselmotoren eine maximale Kraftstoffeinspritzmenge
zu bestimmen. In den letzten Jahren wird häufig ein
Hitzdraht-Luftströmungsmesser verwendet, um die Strö
mungsrate der Ansaugluft zu erfassen, die durch die
unmittelbar nach einem Luftfilter angeordnete Ansauglei
tung strömt. Der Hitzdraht-Luftströmungsmesser ist ko
stengünstig und besitzt einen relativ breiten Dynamikbe
reich für die Strömungsratenmessung. Aufgrund der soge
nannten Ventilüberlappung, während der die Öffnungszeiten
sowohl des Einlaßventils als auch des Auslaßventils
überlappen, öffnet das Einlaßventil vor Beendigung des
Ausstoßtaktes, d. h. vor dem oberen Totpunkt, während das
Auslaßventil bis nach dem oberen Totpunkt geöffnet
bleibt. Während der Ventilüberlappung besteht die Mög
lichkeit einer Rückwärtsströmung oder Umkehrströmung ei
nes Teils der in die Einlaßventilöffnung gesaugten An
saugluft. Insbesondere im Fall einer niedrigen Strömungsrate
der Ansaugluft oder einer hohen Motorlast besteht
eine Neigung, daß eine pulsierende Strömung der Ansaug
luft oder ein Pulsieren des Drucks im Krümmer auftreten.
Der obenerwähnte herkömmliche Hitzdraht-Luftströmungsmes
ser kann die Strömungsrate der Ansaugluft messen, jedoch
nicht die Richtung der Ansaugluftströmung erfassen. Die
Strömungsrate der aus der Einlaßventilöffnung in den
Ansaugkrümmer zurückströmenden Luft wird irrtümlich als
positive Strömungsrate gemessen. Im Fall des Auftretens
einer pulsierenden Strömung, die durch eine niedrige
Strömungsrate der Ansaugluft entsteht, besteht die Nei
gung, daß der gemessene Wert der Ansaugluft im Vergleich
zur wirklichen Strömungsrate erhöht sein kann. Die falsch
gemessene Strömungsrate der Ansaugluft kann die Kraft
stoffeinspritzregelung ungünstig beeinflussen, wodurch
die Motorleistung oder das Fahrverhalten des Kraftfahr
zeugs verschlechtert werden können. Bei Dieselmotoren
führt ein solcher Meßfehler zu einer Verschlechterung der
Abgasregelleistung, da die Soll-EGR-Rate üblicherweise in
Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck
und dem Ansaugdruck (oder dem Krümmerdruck) bestimmt
wird. In dem Fall, in dem der Meßwert des Luftströmungs
messers eine wirkliche Ansaugluftströmungsrate über
schreitet, wird z. B. die EGR-Rate auf einen größeren
Wert als die optimale EGR-Rate eingestellt, wodurch z. B.
der Partikelausstoß erhöht wird. Im Gegensatz dazu wird
in dem Fall, in dem der Meßwert kleiner ist als die
wirkliche Ansaugluftströmungsrate, die EGR-Rate auf einen
kleineren Wert als die optimale EGR-Rate eingestellt,
wodurch die Menge der NOx-Emissionen erhöht wird. In
diesen Fällen wird die Abgasregelungsleistung verringert.
Um ferner eine fehlerhafte Messung der Ansaugluftströ
mungsrate, die aufgrund des Pulsierens des Krümmerdrucks
während hoher Motorlast auftritt, zu vermeiden, lehrt die
JP 57-56632-A bei hoher Motorlast, d. h. wenn die Dros
selklappenöffnung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet,
die Verwendung eines Schätzwerts der Ansaug
luftströmung anstelle eines gemessenen Werts des Hitz
draht-Luftströmungsmessers. Die Schätzung der Ansaugluft
strömung beruht sowohl auf einer Drosselklappenöffnung
als auch einer Motordrehzahl. Es ist erwünscht, daß die
Abweichung (der Fehler) zwischen der wirklichen Strö
mungsrate der Ansaugluft und der Schätzung der Ansaug
luftströmung möglichst klein ist. Wenn sich jedoch die
Luftdichte aufgrund einer Veränderung der Fahrbedingungen
zwischen Tieflandfahrt und Hochlandfahrt verändert, nimmt
die obenerwähnte Abweichung zu. Die erhöhte Abweichung
kann eine Genauigkeit der Kraftstoffeinspritzregelung für
die EGR-Regelung nachteilig beeinflussen.
Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende,
aus der DE 42 22 414 A1 bekannte
Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-
Abgasregelvorrichtung umfasst eine Motorbetriebszustand-
Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Betriebszuständen
des Verbrennungsmotors. Ein Drucksensor erfasst die
Strömungsrate der in den Verbrennungsmotor gesaugten
Ansaugluft. Ein Abgasrückführungsventil steuert das
Rückführen von Abgas in den Verbrennungsmotor, wobei das
Einstellen der Öffnung des Abgasrückführungsventils von
einer elektronischen Steuereinheit gesteuert wird.
Aus der DE 31 45 527 A1 ist eine
Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-
Abgasregelvorrichtung bekannt, bei der Abgas über eine
Rückführungsleitung und ein Rückführungsventil wieder
zurück in den Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors
geleitet wird. Zur Einstellung der Öffnung des
Abgasrückführungsventils berechnet eine Steuereinheit
einen Abgasrückführungs-Sollwert, der aufgrund von
Motordaten berechnet wird. Die Sollwertberechnung folgt
mittels eines abgespeicherten zweidimensionalen
Kennfeldes und der Betriebsdaten des Motors sowie der
Luftansaugmenge.
Aus der DE 42 39 773 A1 ist eine Abgasregelvorrichtung
bekannt, die eine Steuereinheit aufweist, die die
Abgasrückführungsrate mittels vorab gespeicherter
Kennfelder an den Umgebungsluftdruck anpasst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer
Kraftfahrzeugabgasregelung der eingangs genannten Art so
zu verbessern, dass eine optimale Abgaskontrolle und ein
minimaler Schadstoffausstoß jederzeit gewährleistet
werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Soll-Abgasrückführungsmengen-
Einstellvorrichtung vorgesehen, die eine Soll-
Abgasrückführungsmenge in Abhängigkeit von den
Betriebszuständen des Verbrennungsmotors und der
Strömungsrate der Ansaugluft einstellt. In Abhängigkeit
von der Soll-Abgasrückführungsmenge wird die Öffnung des
Abgasrückführungsventils eingestellt. Eine
Abgasrückführungsventil-Steuervorrichtung bestimmt einen
Ansaugdruck und einen Abgasdruck aus einer von einem
Luftströmungsmesser erfassten Ansaugluft-Strömungsrate.
Aus der Differenz zwischen dem Abgasdruck und dem
Ansaugdruck wird ein Differenzdruck gebildet. Eine erste
Vorverarbeitung, die eine Dynamicharakteristik des
rückgeführten Abgases bezüglich der Soll-
Abgasrückführungsmenge widerspiegelt, wird ausgeführt, um
eine Stell-Abgasrückführungsmenge zu erzeugen. Eine
zweite Vorverarbeitung, die eine Verzögerung im
Betätigungsablauf des Abgasrückführungsventils bezüglich
der Stell-Abgasrückführungsmenge und dem Differenzdruck
widerspiegelt, wird ausgeführt, um eine Stell-Anhebung
des Abgasrückführungsventil zu erzeugen. Dadurch werden
Verzögerungen der Strömung der Ansaugluft bzw. des Abgas-
/Luftgemisches sowohl in der Ansaugleitung als auch in
Abgasrückführungsleitung reaktionsschnell und
wirkungsvoll kompensiert, so dass bei unterschiedlichen
Umgebungsbedingungen als auch im Übergangszustand des
Verbrennungsmotors ein optimales Abgas-/Luftgemisch
bereitstellt wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 ein Schaubild, das eine erste Ausführungsform
einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung eines Ansaugdrucks (Pm) eines Zuführungs
systems in der ersten Ausführungsform der
Abgasregelvorrichtung darstellt;
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung eines Abgasdrucks (Pexh) eines Abgassy
stems in der ersten Ausführungsform darstellt;
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das eine Hauptroutine zur
Berechnung einer zugeführten Frischluftströ
mung (Qac) pro Zylinder darstellt;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer EGR-Menge (Qec) pro Zylinder dar
stellt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer Temperatur (Ta) der zugeführten
Frischluft darstellt;
Fig. 7 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer Temperatur (Te) des zurückgeführten
Abgases darstellt;
Fig. 8 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung eines Werts (Kin) darstellt, der einer
volumetrischen Effizienz entspricht;
Fig. 9 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem
Vorangegangenen Wert (Pmn-1) des Ansaugdrucks
und einem vom Ansaugdruck abhängigen Korrek
turfaktor (Kinp) darstellt;
Fig. 10 einen Graphen, der die Beziehung zwischen
einer Motordrehzahl (Ne) und einem von der Mo
tordrehzahl abhängigen Korrekturfaktor (Kinn)
darstellt;
Fig. 11 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer Abgastemperatur (Texh) darstellt;
Fig. 12 einen Graphen, der die Beziehung zwischen
einer zyklisch verarbeiteten Kraftstoffein
spritzmenge (Qfo) und einer Grund-Abgastempe
ratur (Texhb) darstellt;
Fig. 13 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer Strömungsrate (Qe) der EGR dar
stellt;
Fig. 14 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen
einer Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Steuerven
tils und einer Öffnungsfläche (Ave) des EGR-
Durchlasses darstellt;
Fig. 15 ein Flußdiagramm, das eine Routine für eine
zyklische Verarbeitung für jeweils eine zuge
führte Frischluftströmung (Qac) pro Zylinder,
eine Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) sowie
eine Ansauglufttemperatur (Tn) der Mischung
der Frischluft (Ansaugluft) und des vom EGR-
Steuerventils in den Ansaugkrümmer abgegebenen
Abgases darstellt;
Fig. 16 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer Stell-Anhebung (Liftt) des EGR-
Steuerventils darstellt;
Fig. 17 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen
einer erforderlichen Strömungsdurchlaßfläche
(Tav) und einer Soll-Anhebung (Mlift) dar
stellt;
Fig. 18 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer erforderlichen Strömungsrate (Tqe)
der EGR darstellt;
Fig. 19 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer Soll-EGR-Rate (Megr) darstellt;
Fig. 20 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung
zwischen der Motordrehzahl (Ne), der Kraftstoffeinspritzmenge
(Qsol) und der Soll-EGR-
Rate (Megr) darstellt;
Fig. 21 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung der Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) dar
stellt;
Fig. 22 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung
zwischen der Motordrehzahl (Ne), einer Steuer
hebelöffnung (CL) und einer Basis-Kraftstof
feinspritzmenge (Mqdrv) darstellt;
Fig. 23 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung der Stell-Anhebung (Liftt) des EGR-Steu
erventils darstellt;
Fig. 24 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer Stell-EGR-Menge (Tqec) darstellt;
Fig. 25 eine Stufenantwort-Kennlinie, die Simulati
onsergebnisse der EGR-Steuerung darstellt, das
in der Abgasregelvorrichtung der ersten
Ausführungsform enthalten ist;
Fig. 26 ein Blockschaltbild, das eine Abwandlung der
Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der vor
liegenden Erfindung darstellt;
Fig. 27 ein Kennfeld, das verwendet wird, um die
volumetrische Effizienz (ηV) auf der Grundlage
sowohl der Motordrehzahl (Ne) als auch eines
Ansaugkrümmerinnendrucks (Pcol) einzustellen;
Fig. 28 eine Stufenantwort-Kennlinie, die Simulati
onsergebnisse der EGR-Steuerung darstellt, der
in der Abgasregelvorrichtung der in Fig. 26
gezeigten Abwandlung enthalten ist;
Fig. 29 ein Schaubild, das eine zweite Ausführungsform
einer gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellten Kraftfahrzeug-Abgasregel
vorrichtung darstellt;
Fig. 30 ein Blockschaltbild, das eine in der
Abgasregelvorrichtung der zweiten
Ausführungsform verwendete Steuereinheit
zeigt;
Fig. 31 ein Flußdiagramm, das eine Steuerroutine für
die Ansaugluft-Drosselklappenöffnung zeigt;
Fig. 32 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen
einem Ansaugluft-Drosselklappenöffnungs-Ein
stellparameter Th und der Ist-Ansaugluft-Dros
selklappenöffnung TVO darstellt;
Fig. 33 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer maximalen EGR-Strömungsrate (Qemax)
darstellt;
Fig. 34 ein Flußdiagramm, das eine weitere Steuerrou
tine für die Ansaugluft-Drosselklappenöffnung
darstellt;
Fig. 35 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung eines Entscheidungsniveaus Liftsl der An
hebung des EGR-Steuerventils darstellt;
Fig. 36A-E Zeitablaufdiagramme, die Vergleichsergebnisse
zwischen der Ansaugluft-Drosselklappenöff
nungs-Steuerung im Fall der verbesserten
Vorrichtung (mit der durchgezogenen Linie
dargestellt) der vorliegenden Erfindung und im
Fall der Vorrichtung des Standes der Technik
(mit der gestrichelten Linie dargestellt)
erläutert;
Fig. 37 ein Flußdiagramm, das eine Abgasrückführungs-
Steuerroutine darstellt;
Fig. 38 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung einer Soll-Anhebung (Tlift) des EGR-Steu
erventils zeigt;
Fig. 39 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine zur
Berechnung einer Soll-Anhebung (Tlift) des
EGR-Steuerventils zeigt;
Fig. 40 ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der
Motordrehzahl (Ne), einem der Motorlast ent
sprechenden Wert (Qfe) und einer Soll-Anhebung
(Tlift) des EGR-Steuerventils zeigt;
Fig. 41 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung
zwischen dem Differenzdruck (dPm) zwischen dem
Ist-Einlaßdruck (Pm) und dem Soll-Einlaßdruck
(Pmt) und dem Korrekturkoeffizienten (Kqf) für
die Motorlast darstellt;
Fig. 42 ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der
Motordrehzahl (Ne), der Motorlast und dem
Soll-Ansaugdruck (Pmt) darstellt;
Fig. 43A-F Zeitablaufdiagramme, die Vergleichsergebnisse
(d. h. den Partikelausstoß und die Menge der
NOx-Emissionen) der EGR-Steuerung im Fall der
verbesserten Vorrichtung (mit der
durchgezogenen Linie dargestellt) der
vorliegenden Erfindung und im Fall der
Vorrichtung des Standes der Technik (mit der
gestrichelten Linie dargestellt) erläutert;
Fig. 44 ein Flußdiagramm, das eine Hauptroutine zur
Berechnung einer Kraftstoffeinspritzmenge Qsol
im Fall eines Kraftfahrzeug-
Abgasregelvorrichtung einer vierten
Ausführungsform darstellt;
Fig. 45 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Korrek
tur der Kraftstoffeinspritzmenge in der
Vorrichtung der vierten Ausführungsform
darstellt;
Fig. 46 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung
zwischen der Abweichung (dEGR) zwischen einer
Soll-EGR-Rate (Megr) und der Ist-EGR-Rate
(Regr) und einem Korrekturkoeffizienten
(Kqsolh) darstellt;
Fig. 47 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine zur
Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge dar
stellt;
Fig. 48 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine zur
Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge dar
stellt;
Fig. 49 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung
zwischen einem Luftüberschußfaktor-Äquiva
lenzwert (Lamb) und einer zulässigen Schwan
kung (Dlamb) des Luftüberschußfaktors dar
stellt;
Fig. 50 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech
nung der maximalen Kraftstoffeinspritzmenge
(Qful) darstellt;
Fig. 51 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung
zwischen der Motordrehzahl (Ne) und einem in
Abhängigkeit von der Motordrehzahl gewonnenen
Faktor (Klambn), der sich auf einen Grenz-
Luftüberschußfaktor (Klamb) bezieht, dar
stellt;
Fig. 52 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung
zwischen dem Ansaugdruck (Pm) und einem in Ab
hängigkeit vom Ansaugdruck gewonnenen Faktor
(Klambp), der sich auf den Grenz-Luftüber
schußfaktor (Klamb) bezieht, darstellt;
Fig. 53 eine Nachschlagtabelle, die zur Linearisierung
eines Ausgangsspannungssignalwerts (Qo) vom
Luftströmungsmesser zu einer Ansaugluftströ
mungsrate (Qasm) verwendet wird;
Fig. 54 ein Flußdiagramm, das eine Hauptroutine für
die Berechnung eines gewichteten Mittelwerts
(Qas0) der Ansaugluftströmungsrate oder einer
Zuführungsluftströmungsrate im Fall der Abgas
regelvorrichtung einer fünften Ausführungsform
darstellt;
Fig. 55 ein Flußdiagramm, das eine Vorverarbeitung für
die Ansaugluftströmungsrate darstellt;
Fig. 56 eine erläuternde Ansicht einer Differenz
(einer Phasenverzögerung) zwischen einer Strö
mungsrate, die vom Luftströmungsmesser erfaßt
wird, und der in das Ansaugsystem gesaugten
Ist-Strömungsrate aufgrund der Zeitkonstanten
des Luftströmungsmessers;
Fig. 57 die Vorstufe eines Flußdiagramms, das eine
Routine für eine Rückwärtsströmungs-Feststel
lung und eine Ansaugluftströmungsraten-Korrek
tur zeigt;
Fig. 58 die letzte Stufe des in Fig. 62 gezeigten
Flußdiagramms;
Fig. 59 ein Flußdiagramm, das eine Routine für die
Ableitung eines Vergleichswerts oder eines
Entscheidungsniveaus (Qa2sl) darstellt;
Fig. 60 eine Nachschlagtabelle, die die Beziehung
zwischen der Motordrehzahl (Ne) und dem Ent
scheidungsniveau (Qa2sl) darstellt;
Fig. 61 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine für
die Ableitung eines Entscheidungsniveaus
(Qa2sl) darstellt;
Fig. 62 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der
Ansaugluft-Drosselklappenöffnung (TVO) und ei
nem in Abhängigkeit von der Ansaugluft-Dros
selklappenöffnung bestimmten Entscheidungs
niveau-Korrekturkoeffizienten (Kqa2sl) dar
stellt;
Fig. 63 ein Flußdiagramm, das eine Mittelungsroutine
für die rückwärtsströmungs-korrigierten An
saugluftströmungsraten (Qas03) darstellt;
Fig. 64 eine erläuternde Ansicht, die die Rückwärts
strömungskorrektur darstellt;
Fig. 65 ein Zeitablaufdiagramm, das verschiedene
Signalwellen darstellt, die durch eine arith
metische Operation der Vorrichtung der fünften
Ausführungsform erhalten werden;
Fig. 66 einen Graphen, der Vergleichsergebnisse zwi
schen der Ist-Ansaugluftströmungsrate, der
durch die Arithmetikoperation der Vorrichtung
der fünften Ausführungsform erhaltenen
Ansaugluftströmungsrate (mit der
durchgezogenen Linie dargestellt) und der
durch die Arithmetikoperation der Vorrichtung
der Standes der Technik erhaltenen
Ansaugluftströmungsrate (durch die Ein-Punkt-
Linie dargestellt) zeigt;
Fig. 67 ein Flußdiagramm, das eine weitere Routine für
die Bestimmung eines Extremwerts des Span
nungssignals vom Luftströmungsmesser dar
stellt;
Fig. 68 ein Flußdiagramm, das eine Unterroutine zum
Zählen sowohl eines Anstiegszeitintervalls als
auch eines Abstiegszeitintervalls des Span
nungssignals vom Luftströmungsmesser dar
stellt;
Fig. 69 ein vereinfachtes Zeitablaufdiagramm, das die
Beziehung zwischen einem Grundsignal, das eine
vereinfachte pulsierende Strömung anzeigt, ei
nem Signal C_Dec, das ein Signalwertabstiegs-
Zeitintervall anzeigt, einem Signal C_Inc. das
ein Signalwertanstiegs-Zeitintervall anzeigt,
einem Abweichungssignal DC sowie einem konver
tierten Signal (einschließlich einem invertierten
Signal auf der Grundlage der Rück
wärtsströmungs-Feststellung) erläutert;
Fig. 70 ein Flußdiagramm, das eine Routine für eine
Inversionsprozedur auf der Grundlage der Rück
wärtsströmungs-Feststellung darstellt;
Fig. 71A-C Zeitablaufdiagramme, die jeweils eine Welle
eines Signals des Hitzdraht-Luftströmungsmes
sers, eine Welle eines Signals, das durch die
Vorverarbeitung erhalten wird, sowie eine
Welle eines Signals, das durch die Rückwärts
strömungskorrektur erhalten wird, darstellen;
und
Fig. 72 einen Graphen, der Simulationsergebnisse
darstellt, die die Beziehung zwischen einer
Ist-Ansaugluftströmungsrate, einer Welle des
Ausgangssignals vom Luftströmungsmesser, einer
Welle eines Ansaugluftströmungsraten-Anzeige
signals, das durch die Vorrichtung der fünften
Ausführungsform geeignet korrigiert worden
ist, sowie einer Welle eines Ansaugluftströ
mungsraten-Anzeigesignals, das durch der
Vorrichtung des Standes der Technik erhalten
wird, darstellt.
Erste Ausführungsform
In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 bis 25
ist eine Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der
vorliegenden Erfindung für den Fall eines Dieselmotors
mit Turbolader dargestellt. Wie in Fig. 1 gezeigt,
bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen typischen Turbolader
mit Kompressorpumpe 1A und Turbine 1B. Das Turbinenrad
wird auf herkömmliche Weise durch das Abgas angetrieben.
Das Turbinenrad sitzt auf derselben Welle wie der
Kompressorpumpenrotor, so daß die Kompressorpumpe
synchron mit der Rotation des Turbinenrads angetrieben
wird, um Frischluft, die durch einen Luftfilter 2
zugeführt wird, unter hohem Druck in einen Ansaugdurchlaß
oder einen Zuführungsdurchlaß 3 zu pumpen. Die
aufgeladene Luft wird in einen Ansaugkrümmer 4 geleitet.
Der Motor 5 ist an jedem Zylinder mit
Kraftstoffeinspritzdüsen 6 ausgerüstet, um von einer
Kraftstoffeinspritzpumpe 7 Kraftstoff direkt in die
Brennkammern der Motorzylinder nahe der oberen Tot
punktstellung während des Kompressionshubes einzusprit
zen. Die Abgasregelvorrichtung der Ausführungsform
enthält einen Abgasrückführungsdurchlaß 10 (einfach mit
"EGR"-Durchlaß abgekürzt), der den Abgaskrümmer 8 mit dem
Ansaugkrümmer 4 verbindet, sowie ein EGR-Steuerventil 9
(EGR-Ventil), das im EGR-Durchlaß 10 in die Strömung
geschaltet ist. Der EGR-Durchlaß 10 und das EGR-Ventil 9
dienen dazu, einen Teil des Abgases zurück durch den
Motor in den Ansaugkrümmer 4 zu leiten, wodurch die
Bildung von Stickstoffoxiden (NOx) verringert wird. Im
Zuführungsdurchlaß 3 ist vor der Kompressorpumpe 1A eine
Ansaugluft-Drosselklappe 31 angeordnet, die einfach als
Drosselklappe bezeichnet wird, um die Frischluftströmung
während der EGR-Steuerung zu beschränken und somit den
Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaug
druck zu vergrößern und die Rückführung des Abgases zu
erleichtern. Die EGR-Steuerung bewirkt eine Verringerung
der Abgasemissionen und des Auspuffgeräusches insbeson
dere während des Motorleerlaufs oder bei geringer Motor
last. Die EGR-Steuerung wird durchgeführt, indem die
Öffnung der Drosselklappe 31 verkleinert wird und gleich
zeitig die Öffnung des EGR-Ventils 9 geeignet eingestellt
wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Drosselklappe 31
üblicherweise eine Drehklappe. Die Drehdrosselklappe 31
ist mit einem mittels Unterdruck betätigten Mechanismus
verbunden, der aus einer Membraneinheit 33 und einem
Elektromagnetventil 32 besteht, so daß die Winkelstellung
(oder die Öffnung) der Drosselklappe 31 durch den Unter
druck eingestellt wird, der über das Elektromagnetventil
32 in die Membrankammer der Membraneinheit 33 geleitet
wird. Der Unterdruck wird von einer Unterdruckpumpe 11
erzeugt, die neben dem Motorblock angeordnet ist, und
wird über eine Unterdruckleitung (ein Unterdruckrohr) zur
Einlaßöffnung des Elektromagnetventils 32 geleitet.
Obwohl in Fig. 1 keine Signalleitung für das
Elektromagnetventil 32 gezeigt ist, kann das
Elektromagnetventil 32 in Abhängigkeit von einem
Steuersignal einer Abgasrückführungsventil-
Steuereinrichtung (nachfolgend als Steuereinheit
bezeichnet) 13 geöffnet oder geschlossen werden, um die
Unterdruckleitung zu öffnen oder zu verschließen. Wenn
das Elektromagnetventil 32 vollständig geöffnet ist,
steigt der Unterdruck (siehe Bezugszeichen 52 der
Fig. 29, die eine Einzelheit des EGR-Ventils zeigt) der
Membraneinheit 33 an, wodurch die Öffnung der
Drosselklappe 31 abnimmt und somit die Frischluftströmung
geeignet eingeschränkt wird. Andererseits besitzt das
EGR-Ventil 9 einen Signaleingang oder einen
Steuerdruckeingang (entspricht dem Bezugszeichen 54 der
Fig. 29), der mit einem Auslaßanschluß eines mittels
Tastverhältnis gesteuerten Elektromagnetventils 12
verbunden ist, um einen Druck, der durch das
Elektromagnetventil 12 geeignet eingestellt wird, in die
Membrankammer (siehe Bezugszeichen 55 der Fig. 29) des
EGR-Ventils 9 zu leiten. Obwohl es in der Zeichnung nicht
deutlich gezeigt ist, besitzt das mittels Tastverhältnis
gesteuerte Elektromagnetventil 12 einen Umgebungsdruck-
Einlaßanschluß, so daß der Umgebungsdruck-Einlaßanschluß
(eine Belüftungsöffnung) entsprechend einem
Tastverhältnis, das von der Steuereinheit 13 bestimmt
wird, zyklisch geöffnet und geschlossen wird. Mit anderen
Worten, das mittels Tastverhältnis gesteuerte
Elektromagnetventil 12 dient dazu, den eingeleiteten
Unterdruck mittels der Umgebungsluft geeignet
abzuschwächen. Auf diese Weise wird der Teilunterdruck
(der negative Druck) in der Druckkammer des
Elektromagnetventils 12 geeignet mit der Umgebungsluft
mit normalem atmosphärischen Druck gemischt, wodurch der
Ausgangsunterdruck (der negative Meßdruck) des Ventils 12
geeignet auf einen höheren Druckpegel eingestellt werden
kann als der eingeleitete Unterdruck. Je niedriger der
Wert eines Unterdrucks in der Membrankammer des EGR-
Ventils 9 ist, desto größer ist die Anhebung des EGR-
Ventils 9. Das heißt, wenn ein größerer Teil des in das
Elektromagnetventil 12 geleiteten Unterdrucks über die
Signalleitung in das EGR-Ventil 9 geleitet wird, hebt der
Unterdruck die Membran des EGR-Ventils 9 fast bis zur
obersten Position an, in der die Anhebung des EGR-Ventils
9 nahezu den Maximalwert erreicht, da die EGR-Ventilwelle
fest mit der Membran verbunden ist. In einem solchen Fall
kann das EGR-Ventil 9 eine im wesentlichen maximale
Abgasrückführungsrate (EGR-Rate) erzeugen. Auf diese
Weise kann die Anhebung des EGR-Ventils 9 geeignet
eingestellt werden, wobei die EGR-Rate in Abhängigkeit
vom Tastverhältnis, das von der Steuereinheit 13 bestimmt
wird, geeignet verändert werden kann. Wie in Fig. 1
gezeigt, kann am EGR-Ventil 9 ein Anhebungssensor 34
angeordnet sein, um die Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-
Ventils 9 direkt zu erfassen. Nach dem Verbrennungstakt
(oder dem Arbeitstakt) werden die verbrannten Gase aus
den jeweiligen Zylindern in den Abgaskrümmer 8 gedrückt,
woraufhin die Abgasströmung die Abgasturbine 1B antreibt.
Danach werden die Abgase über einen Filter 14 und einen
Schalldämpfer 15 in die Umgebung abgegeben. Der Filter 14
dient zum Entfernen von Partikeln und Rauch, die in den
Abgasen enthalten sind, während der Schalldämpfer 15 zur
Verringerung des Auspuffgeräusches dient. Im
Zuführungsdurchlaß 3 ist vor dem Luftkompressor 1A ein
Luftströmungsmesser 16 angeordnet, um eine Strömungsrate
Qo der Frischluft zu erfassen, die durch den Luftfilter 2
strömt, der aus der in den Motor gesaugten Frischluft
Staub und Schmutz herausfiltern soll. Ferner sind
verschiedene Sensoren vorgesehen, nämlich ein
Motordrehzahlsensor 17 (zur Erfassung der Motordrehzahl
Ne), ein Wasssertemperatursensor 18 (zur Erfassung der
Wassertemperatur Tw) sowie ein Hebelöffnungssensor 19
(zur Erfassung einer Öffnung CL des Steuerhebels der
Kraftstoffeinspritzpumpe 7). Wie im folgenden genauer
beschrieben wird, werden ein Druck im Zuführungssystem
(einschließlich des Ansaugkrümmers und des Sammlers),
einfach mit "Ansaugdruck" abgekürzt, und ein Druck im
Abgassystem, einfach mit "Abgasdruck" abgekürzt, auf der
Grundlage der Signale von den entsprechenden Sensoren 16,
17, 18 und 19 mittels der Steuereinheit 13 abgeleitet
oder geschätzt, um die maximal zulässige
Kraftstoffeinspritzmenge geeignet einzustellen. Alterna
tiv kann der obenerwähnte Ansaugdruck mittels eines An
saugdrucksensors 35 erfaßt werden, der am Ansaugkrümmer
14 nach dem Luftkompressor 1A angebracht ist. Die in der
Vorrichtung der ersten Ausführungsform eingesetzte
Steuereinheit 13 funktioniert wie folgt.
In Fig. 2 ist eine Routine zur Berechnung des Ansaug
drucks Pm gezeigt. Im Schritt S1 werden eine zugeführte
Frischluftströmung pro Zylinder Qac, eine EGR-Menge pro
Zylinder Qec, eine Temperatur Ta der zugeführten Frisch
luft, eine Temperatur Te des zurückgeführten Abgases, die
im folgenden einfach als "EGR-Temperatur" bezeichnet
wird, sowie ein Wert Kin gelesen, der einer volumetri
schen Effizienz entspricht und im folgenden als
"Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert" bezeichnet wird. Wie
später diskutiert wird, werden diese Parameter Qac, Qec,
Ta, Te und Kin von weiteren Arithmetikoperationsroutinen
bestimmt. Im Schritt S2 wird der Ansaugdruck Pm auf der
Grundlage eines vorgegebenen volumetrischen Verhältnisses
(Vc/Vm) der volumetrischen Kapazität/Zylinder (Vc)
mit Bezug auf den Sammler und der Ansaugkrümmer-Volume
trikkapazität im Zuführungssystem z. B. gemäß der folgen
den Gleichung berechnet.
Pm = (Qac × Ta + Qec × Te)/
Kin/Kvol × KPM =
= KPM.(Qac × Ta + Qec × Te).(1/Kin).(1/Kvol)
wobei Kvol gleich dem volumetrischen Verhältnis (Vc/Vm)
ist und KPM eine vorgegebene Konstante ist.
In Fig. 3 ist eine Routine zur Berechnung des Abgasdrucks
Pexh gezeigt. Im Schritt S11 werden eine Verdrängung pro
Zylinder Qexh, die von einem Zylinder abgegeben wird, die
EGR-Menge pro Zylinder Qec, eine Abgastemperatur Texh
sowie die Motordrehzahl Ne gelesen. Im Schritt S12 wird
auf der Grundlage der oben genannten Parameter Qesh, Qec,
Texh und Ne der Abgasdruck Pexh anhand der folgenden
Gleichung berechnet.
Pexh = (Qexh - Qec) × Texh × Ne × Kpexh + Qpexh
wobei die Werte Kpexh und Opexh vorgegebene Konstanten
sind.
Die obenerwähnte zugeführte Frischluftströmung pro Zylin
der Qac wird gemäß der Routine berechnet, die im Flußdia
gramm der Fig. 4 gezeigt ist.
Im Schritt S21 wird ein Ausgangssignalwert Qo (in Form
eines Spannungssignals) gelesen, der vom Luftströmungs
messer 16 erzeugt wird.
Im Schritt S22 wird der Spannungssignalwert Qo durch
Linearisierung gemäß einer vorgegebenen Umsetzungstabelle
oder einer Linearisierungstabelle (siehe Fig. 53) in eine
Ansaugluftströmungsrate (eine Zuführungs-Frischluftströ
mungsrate) Qasm umgesetzt.
Im Schritt S23 wird eine gewichtete Mittelungsverarbei
tung durchgeführt, um einen gewichteten Mittelwert Qas0
aus der Ansaugluftströmungsrate Qasm abzuleiten.
Im Schritt S24 wird ein Wert eines Motordrehzahlanzeige
signals Ne vom Motordrehzahlsensor 17 gelesen.
Im Schritt S25 wird eine Ansaugluft-(Zuführungsluft)-
Strömung pro Zylinder Qac0 auf der Grundlage des gewich
teten Mittelwerts Qas0 der Zuführungs-Frischluftströ
mungsrate und des Motordrehzahl-Anzeigesignalwerts Ne
gemäß der folgenden Gleichung berechnet.
Qac0 = Qas0/Ne × KCON#,
wobei KCON# eine vorgegebene Konstante ist.
Im Schritt S26 wird eine sogenannte Verzögerungsverarbei
tung ausgeführt, da die Frischluft mit der unmittelbar
vom Luftströmungsmesser 16 erfaßten Zuführungsluftströ
mungsrate mit einer gewissen Zeitverzögerung in den
Zuführungssammlereinlaß geleitet wird. Die in Fig. 4
gezeigte Routine wird üblicherweise als zeitgesteuerte
Unterbrechungsroutine ausgeführt, die in vorgegebenen
Zeitintervallen gestartet wird. In vorgegebenen Spei
cheradressen der Steuereinheit 13 sind n Daten der Zufüh
rungsfrischluftströmung pro Zylinder gespeichert, nämlich
Qac0(1), Qac0(2), Qac0(3), . . . Qac0(n - 2), Qac0(n - 1) und
Qac0(n). Das Datum Qac0(1) stellt eine Frischluftströmung
pro Zylinder dar, die mittels der Arithmetikoperation
(siehe Ablauf von Schritt S21 bis Schritt S25) der Fig. 4
vor n Zyklen abgeleitet worden ist, während das Datum
Qac0(n) eine Frischluftströmung pro Zylinder darstellt,
die im aktuellen Zyklus abgeleitet worden ist. Unter
Berücksichtigung der Zyklusverzögerung (oder der Phasen
verzögerung) wird das Datum Qac0(1) als Frischluftströ
mung Qacn betrachtet und gelesen, die derzeit in den
Zuführungssammlereinlaß gesaugt wird. Somit gibt Qacn den
aktuellen Wert der zugeführten Frischluftströmung an, die
in den Sammlereinlaß gesaugt wird, während Qacn-1 den
vorangehenden Wert der zugeführten Frischluftströmung
angibt. Der aktuelle Wert Qacn der zugeführten Frisch
luftströmung wird als Ausdruck Qacn = Qac0.Z-n darge
stellt.
Im Schritt S27 wird eine endgültige zugeführte Frisch
luftströmung pro Zylinder Qac aus dem volumetrischen
Verhältnis Kvol (= Vc/Vm) und dem Volumetrikeffizienz-
Äquivalenzwert Kin gemäß der folgenden Gleichung ge
schätzt und abgeleitet, die einer Gleichung einer Verzö
gerung erster Ordnung entspricht.
Qac = Qacn-1 × (1 - Kvol × Kin) + Qacn × Kvol × Kin
wobei das Produkt (Kvol × Kin) des volumetrischen Ver
hältnisses Kvol und des Volumetrikeffizienz-Äquiva
lenzwerts Kin angibt, welcher Prozentsatz der derzeit in
den Zuführungskollektor zugeführten Frischluft in den
Zylinder gesaugt werden kann. Gemäß der Verzögerung
erster Ordnung entspricht daher der erste Ausdruck
{Qacn-1 × (1 - Kvol × Kin)} im wesentlichen der Rate der
Frischluftströmung, die von der zugeführten Frischluft
strömung, die vom Luftströmungsmesser im vorangehenden
Arithmetikoperationszyklus (siehe Fig. 4) gemessen worden
ist, in den Zylinder gesaugt wird, während der zweite
Ausdruck (Qacn × Kvol × Kin) im wesentlichen der Rate der
Frischluftströmung entspricht, die von der zugeführten
Frischluftströmung, die vom Luftströmungsmesser im lau
fenden Arithmetikoperationszyklus gemessen worden ist, in
den Zylinder gesaugt wird.
Wie aus dem Vorangegangenen deutlich wird, kann die
zugeführte Frischluftströmungrate genau geschätzt werden.
Während der EGR-Steuerung wird die EGR-Menge pro Zylinder
Qec gemäß der in Fig. 5 gezeigten Routine berechnet.
Im Schritt S31 wird die Strömungsrate Qe des in das
Zuführungssystem (in den Ansaugkrümmer 4) zurückgeführten
Abgases gelesen. Die Strömungsrate Qe des zurückgeführten
Abgases wird im folgenden einfach als "EGR-Strömungsrate"
bezeichnet. Wie später diskutiert wird, kann die EGR-
Strömungsrate Qe mittels einer weiteren Unterroutine
abgeleitet werden.
Im Schritt S32 wird die Motordrehzahl Ne gelesen. Im
Schritt S31 wird eine EGR-Menge pro Zylinder Qecn auf der
Grundlage der EGR-Strömungsrate Qe, der Motordrehzahl Ne
und der vorgegebenen Konstanten Kcon# gemäß der folgenden
Gleichung berechnet.
Qecn = Qe/Ne × Kcon#
Im Schritt S34 wird ähnlich wie im Schritt S27 eine
endgültige EGR-Menge pro Zylinder Qec aus dem volumetri
schen Verhältnis Kvol (= Vc/Vm) und dem Volumetrikeffi
zienz-Äquivalenzwert Kin gemäß der folgenden Gleichung
geschätzt und abgeleitet.
Qec = Qecn-1 × 1 - Kvol × Kin) + Qecn × Kvol × Kin
wobei das Produkt (Kvol × Kin) angibt, welcher Prozent
satz des derzeit berechneten EGR-Werts pro Zylinder in
den Zylinder gesaugt wird. Daher entspricht der erste
Ausdruck {Qecn-1 × (1 - Kvol × Kin)} im wesentlichen der
Rate des EGR-Werts pro Zylinder, die von der im vorange
henden Arithmetikoperationszyklus (siehe Fig. 5) berechneten
EGR-Wert pro Zylinder Qecn-1 in den Zylinder ge
saugt wird, während der zweite Ausdruck
(Qecn × Kvol × Kin) im wesentlichen der Rate der EGR-
Menge pro Zylinder entspricht, die von dem im aktuellen
Arithmetikoperationszyklus berechneten EGR-Wert pro
Zylinder Qecn in den Zylinder gesaugt wird.
Wie in Fig. 6 gezeigt, kann die Zuführungsfrischlufttem
peratur Ta aus dem vorangehenden Wert Pmn-1 des Ansaug
drucks abgeleitet werden. Das heißt, im Schritt S41 wird
der vorangehende Wert Pmn-1 des Ansaugdrucks gelesen.
Anschließend wird im Schritt S42 die Frischlufttemperatur
Ta anhand der folgenden Gleichung auf der Grundlage des
wohlbekannten Gesetzes der Thermodynamik (adiabatisches
Gesetz) abgeleitet.
Ta = TA# × (Pmn-1/PA#)(K-1)/K + TOFF#
wobei TA# und PA# jeweils eine vorgegebene Standardtempe
ratur (eine vorgegebene Konstante) und einen vorgegebenen
Standarddruck (eine vorgegebene Konstante) bezeichnen,
die beide Konstanten sind, K ein Verhältnis der jeweili
gen spezifischen Wärme bezeichnet und TOFF# einen Tempe
raturanstieg bezeichnet, der aufgrund eines Druckanstiegs
des Ansaugdrucks auftritt, während die Frischluft durch
den Luftfilter in den Zuführungssammler gesaugt wird. Um
die Frischlufttemperatur Ta genauer zu schätzen, können
die Standardtemperatur TA# und der Temperaturanstieg
TOFF# korrigiert werden, indem sie mit entsprechenden
Korrekturfaktoren Kta und KtOFF multipliziert werden, die
üblicherweise so bestimmt werden, daß sie proportional zu
einem Anstieg der Wassertemperatur Tw sind.
In Fig. 7 ist eine Routine zur Berechnung der Temperatur
Te des in den Zuführungssammlereinlaß zurückgeführten
Abgases gezeigt. Im Schritt S51 wird die Abgastemperatur
Texh gelesen, die von einer weiteren Unterroutine abgeleitet
wird, wie später erläutert wird. Im Schritt S52
wird die EGR-Temperatur Te gemäß der folgenden Gleichung
berechnet.
Te = Texh × KTOLS#
wobei KTOLS# einen Temperaturabfallfaktor bezeichnet, der
sich auf eine Rate eines Temperaturabfalls des vom Abgas
krümmer in den Ansaugkrümmer strömenden, zurückgeführten
Abgases bezieht.
In Fig. 8 ist eine Routine zur Berechnung des Volumetrik
effizienz-Äquivalenzwerts Kin gezeigt. Im Schritt S61
werden der vorangehende Wert Pmn-1 des Ansaugdrucks und
die Motordrehzahl Ne gelesen. Im Schritt S62 wird aus dem
vorangehenden Wert Pmn-1 des Ansaugdrucks gemäß der
Nachschlagtabelle, wie in Fig. 9 gezeigt, der in Abhän
gigkeit vom Ansaugdruck gewonnene Korrekturfaktor Kinp
abgeleitet. Im Schritt S63 wird von der Motordrehzahl Ne
gemäß der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 10 gezeigt, der
in Abhängigkeit von der Motordrehzahl gewonnene Korrek
turfaktor Kinn abgeleitet. Im Schritt S64 wird der Volu
metrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin als Produkt
(Kinp × Kinn) sowohl des in Abhängigkeit vom Ansaugdruck
gewonnenen Korrekturfaktors Kinp als auch des in Abhän
gigkeit von der Motordrehzahl gewonnenen Korrekturfaktors
Kinn berechnet oder geschätzt. Wenn der Motor ein
Verwirbelungssteuerventil verwendet, kann der Volumetrik
effizienz-Äquivalenzwert Kin um einen von der Verwirbe
lungssteuerventilöffnung abhängigen Korrekturfaktor Kins
korrigiert werden, der üblicherweise proportional zur
Öffnung des Verwirbelungssteuerventils bestimmt wird. In
diesem Fall wird der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert
Kin durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
Kin = Kinp × Kinn × Kins
In Fig. 11 ist eine Routine zur Berechnung der Abgastem
peratur Texh gezeigt. Es ist zu erkennen, daß diese
Arithmetikoperation der Fig. 11 in dem Fall unnötig ist,
in dem ein Abgastemperatursensor zum direkten Erfassen
der Temperatur des Abgases vorhanden ist. Zur Berechnung
der Abgastemperatur Texh werden zwei Daten Qfo und Tno
verwendet, die beide durch eine sogenannte Zyklusverar
beitung erhalten werden, die in Fig. 15 gezeigt ist. Wie
im folgenden genauer ausgeführt wird, ist die in Fig. 15
gezeigte Zyklusverabeitung der im Schritt S26 des in
Fig. 4 gezeigten Flußdiagramms erläuterten Verzögerungs
verarbeitung ähnlich.
Im Schritt S71 wird eine sogenannte zyklisch verarbeitete
Kraftstoffeinspritzmenge Qfo gelesen. Die zyklisch verar
beitete Kraftstoffeinspritzmenge Qfo kann unter Berück
sichtigung der Zyklusverzögerung (der Phasenverzögerung)
vom Zeitpunkt, zu dem die Düse während des Einlaßtaktes
Kraftstoff einspritzt, bis zum Ausstoßtakt gemäß Schritt
S92 der Fig. 15 abgeleitet werden.
Im Schritt S72 wird eine sogenannte zyklisch verarbeitete
Ansauglufttemperatur Tno gelesen. Ähnlich dem Schritt S71
kann die zyklisch verarbeitete Ansauglufttemperatur Tno
gemäß Schritt S92 der Fig. 15 unter Berücksichtigung der
Zyklusverzögerung abgeleitet werden.
Im Schritt S73 wird der vorangegangene Wert Pexhn-1 des
Abgasdrucks gelesen, der gemäß der Arithmetikoperation
der Fig. 3 einen Zyklus vorher berechnet worden ist.
Im Schritt S74 wird anhand der Nachschlagtabelle, wie in
Fig. 12 gezeigt, aus der oben genannten zyklisch verar
beiteten Kraftstoffeinspritzmenge Qfo eine Grund-Abgas
temperatur Texhb abgeleitet.
Im Schritt S75 wird aus der zyklisch verarbeiteten An
sauglufttemperatur Tno mit dem folgenden Ausdruck ein von
der Ansauglufttemperatur abhängiger Korrekturfaktor
Ktexh1 abgeleitet.
Ktexh1 = (Tno/Ta#)KN
wobei Ta# die oben diskutierte Standardtemperatur be
zeichnet und KN einen Exponenten eines Verhältnisses
(Tno/Ta#) der zyklisch verarbeiteten Ansauglufttempera
tur Tno zur Standardtemperatur Ta# bezeichnet und auf
eine vorgegebene Konstante gesetzt ist. Der von der
Ansauglufttemperatur abhängige Korrekturfaktor Ktexh1
entspricht im wesentlichen einer Rate des Abgastempera
turanstiegs, der während des Anstiegs der Ansauglufttem
peratur auftritt.
Im Schritt S76 wird aus dem vorangehenden Wert Pexhn-1
des Abgasdrucks mittels der folgenden Gleichung auf der
Grundlage des wohlbekannten adiabatischen Gesetzes (eine
adiabatische Zustandsänderung) ein vom Abgasdruck abhän
giger Korrekturfaktor Ktexh2 abgeleitet.
Ktexh2 = (Pexhn-1/PA#)(Ke-1)/Ke
wobei PA# den vorher diskutierten Standarddruck bezeich
net, (Ke - 1)/Ke einen Exponenten eines Verhältnisses
(Pexhn-1/PA#) bezeichnet und Ke auf eine vorgegebene
Konstante eingestellt ist. Der vom Abgasdruck abhängige
Korrekturfaktor Ktexh2 entspricht im wesentlichen einer
Rate des Abgastemperaturanstiegs, der aufgrund des An
stiegs des Abgasdrucks auftritt.
Im Schritt S77 wird gemäß der folgenden Gleichung aus der
Grund-Abgastemperatur Texhb und den zwei Korrekturfakto
ren Ktexh1 und Ktexh2 die Abgastemperatur Texh abgelei
tet.
Texh = Texhb × Ktexh1 × Ktexh2
In Fig. 3 ist eine Routine zur Berechnung der EGR-Strö
mungsrate Qe gezeigt. Im Schritt S81 werden der Ansaug
druck Pm, der Abgasdruck Pexh, eine Ist-Anhebung (Lifts)
des EGR-Ventils 9 sowie die EGR-Temperatur Te gelesen.
Die Ist-Anhebung Lifts wird vom Anhebungssensor 34 er
faßt, wobei das erfaßte Anhebungsanzeigesignal in die
Eingangsschnittstelle der Steuereinheit 13 übertragen
wird.
Im Schritt S82 wird anhand der Nachschlagtabelle, wie in
Fig. 14 gezeigt, aus der Ist-Anhebung Lifts des EGR-
Ventils eine Öffnungsfläche (Ave) des EGR-Durchlasses
oder des EGR-Ventils gewonnen. Im Schritt S83 wird gemäß
der folgenden Gleichung auf der Grundlage der vier Para
meter Pn, Pexh, Lifts (oder Ave) und Te die EGR-Strö
mungrate Qe berechnet.
Qe = Ave × (Pexh - Pm)1/2 × KR#/Te × TA#
wobei KR# eine vorgegebene Konstante ist. Wie allgemein
bekannt ist, wird eine Fluidströmungsgeschwindigkeit q
ausgedrückt durch q = (ΔP.2ρ)1/2, wobei ΔP einen Diffe
renzdruck z. B. zwischen einem Druck am Einlaß des EGR-
Durchlasses und einem Druck am Auslaß des EGR-Durchlasses
bezeichnet und ρ eine Massedichte der zurückgeführten
Abgasströmung bezeichnet. Die obenerwähnte vorgegebene
Konstante KR# wird so gewählt, daß sie im wesentlichen
äquivalent zum Wert (2ρ)1/2 ist. Im obenbeschriebenen
Ausdruck wird der Parameter Te häufig weggelassen, obwohl
zur Ableitung der EGR-Strömungrate Qe die vier Parameter
Pm, Pexh, Lifts (oder Ave) und Te verwendet werden. Das
heißt, die EGR-Strömungsrate Qe kann einfach durch
Qe = Ave × (Pexh - Pm)1/2 × Kr# ausgedrückt werden, da
die EGR-Strömungsrate Qe durch den Anstieg der EGR-Tempe
ratur kaum ungünstig beeinflußt wird.
In Fig. 15 ist die Zyklusverarbeitung ähnlich der Verzö
gerungsverarbeitung (siehe Schritt S26 der Fig. 4) ge
zeigt. Im Schritt S91 werden zuerst die zugeführte
Frischluftströmung pro Zylinder Qac, die Kraftstoffein
spritzmenge Qsol und die Ansauglufttemperatur Tn gelesen.
In der gezeigten Ausführungsform wird die Ansauglufttem
peratur Tn gemäß der Gleichung
Tn = (Qac × Ta + Qec × Te)/(Qac + Qec) berechnet, wobei
Qac die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder be
zeichnet, Ta die Frischlufttemperatur bezeichnet, Qec die
EGR-Menge pro Zylinder bezeichnet und Te die EGR-Tempera
tur bezeichnet.
Im Schritt S92 wird die Zyklusverarbeitung wie folgt
durchgeführt. Für die zugeführte Frischluftströmung pro
Zylinder Qac, die sich auf den Ansaugtakt bezieht, wird
zum Zweck der Phasenanpassung (oder Zyklusanpassung) an
den Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsverarbeitung
durchgeführt, so daß die Zahl (CYLN# - 1), die durch
Subtrahieren einer 1 von der Zahl (CYLN#) der Motorzylin
der erhalten wird, als Wert ausgewählt wird, der der
Phasenverzögerung der zugeführten Frischluftströmung pro
Zylinder Qac entspricht, die von der Arithmetikopera
tionsroutine der Fig. 4 abgeleitet worden ist. Das heißt,
das Datum Qac.Z-(CYLN#-1), das vor (CYLN# - 1) Zyklen
durch die Arithmetikoperation (siehe Verarbeitungsablauf
von Schritt S21 bis Schritt S27) der Fig. 4 abgeleitet
worden ist, wird als die Verdrängung pro Zylinder Qexh
betrachtet, die während des Ausstoßtaktes aus einem
Zylinder ausgestoßen wird.
Für die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, die sich auf den
Kompressionstakt bezieht, wird zum Zweck der Phasenanpas
sung an den Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsver
arbeitung durchgeführt, so daß die Zahl (CYLN# - 2), die
durch Subtrahieren einer 2 von der Zahl (CYLN#) der
Motorzylinder erhalten wird, als Wert ausgewählt wird,
der der Phasenverzögerung der Kraftstoffeinspritzmenge
Qsol entspricht, die durch die Routine der Fig. 21 abge
leitet wird, wie später erläutert wird. Das heißt, das
Datum Qsol.Z-(CYLN#-2), das durch die Arithmetikopera
tion (siehe den Verarbeitungsablauf von Schritt S131 bis
134) der Fig. 21 vor (CYLN# - 2) Zyklen abgeleitet worden
ist, wird als die zyklisch verarbeitete Kraftstoffein
spritzmenge Qfo betrachtet.
Für die Ansauglufttemperatur Tn, die sich auf den Ansaug
takt bezieht, wird zum Zweck der Phasenanpassung an den
Ausstoßtakt die obenerwähnte Verzögerungsverarbeitung
ausgeführt, so daß die Zahl (CYLN# - 1), die durch Sub
trahieren einer 1 von der Zahl (CYLN#) der Motorzylinder
erhalten wird, als Wert ausgewählt wird, der der Phasen
verzögerung der Ansauglufttemperatur Tn entspricht, die
durch Schritt S91 der Fig. 15 abgeleitet worden ist. Das
heißt, das Datum Tn.Z-(CYLN#-1), das vor (CYLN# - 1)
Zyklen durch die Arithmetikoperation der Fig. 15 abgelei
tet worden ist, wird als die zyklisch verarbeitete An
sauglufttemperatur Tno betrachtet.
In den Fig. 16 bis 18 ist eine EGR-Steuerung gezeigt, die
von der Vorrichtung der ersten Ausführungsform ausgeführt
wird. Eine Stell-Anhebung Liftt des EGR-Ventils 9 wird
gemäß der in Fig. 16 gezeigten Routine berechnet. Im
Schritt S101 werden der Ansaugdruck Pm, der Abgasdruck
Pexh, eine erforderliche EGR-Strömungsrate Tqe sowie die
EGR-Temperatur Te gelesen. Im Schritt S102 wird eine
erforderliche Fluidströmungsdurchlaßfläche Tav, die vom
EGR-Ventil 9 definiert wird, als Funktion der vier
Parameter Pm, Pexh, Tqe und Te wie folgt berechnet.
Tav = Tqe/(Pexh - Pm)1/2/KR# × Te/Ta#
wobei KR# und TA# vorgegebene Konstanten sind, wie oben
beschrieben worden ist. Wie bereits im Schritt S83 der
Fig. 13 erläutert, kann der Parameter Te weggelassen
werden. In diesem Fall wird der erforderliche Fluidströ
mungsdurchlaß Tav einfach durch
Tav = Tqe/(Pexh - Pm)1/2/KR#
ausgedrückt.
Im Schritt S103 wird eine Soll-Anhebung Mlift des EGR-
Ventils 9 anhand der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 17
gezeigt, aus dem erforderlichen Fluidströmungsdurchlaß
Tav abgeleitet.
Im Schritt S104 wird eine sogenannte Vorverarbeitung (wie
im folgenden mit Bezug auf die in Fig. 23 gezeigte Unter
routine genauer erläutert wird) auf die Soll-Anhebung
Mlift hinsichtlich der Verzögerung beim Betätigungs
zeitablauf des EGR-Ventils 9 angewendet. Die vorverarbei
tete Soll-Anhebung Mlift wird als Stell-Anhebung Liftt
betrachtet, woraufhin ein Steuersignal, das der Stell-
Anhebung Liftt entspricht, von der Steuereinheit 13 an
das mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil
12 ausgegeben wird.
In Fig. 18 ist eine Routine zur Berechnung der erforder
lichen EGR-Strömungsrate Tqe gezeigt. Im Schritt S111
werden die Motordrehzahl Ne, eine Soll-EGR-Rate Megr
sowie die zugeführte Frischluftströmung pro Zylinder Qac
gelesen. Im Schritt S112 wird eine Soll-EGR-Menge Tqec0
als das Produkt (Qac × Megr) der zugeführten Frischluft
strömung pro Zylinder Qac und der Soll-EGR-Rate Megr
abgeleitet. Um eine Stell-EGR-Menge Tqec abzuleiten, wird
im Schritt S113 eine sogenannte Vorverarbeitung auf die
im Schritt S112 abgeleitete Soll-EGR-Menge Tqec0 unter
Berücksichtigung der volumetrischen Kapazität des Zufüh
rungssystems vom EGR-Steuerventil bis zum Einlaß des
Motorzylinders und der volumetrischen Kapazität des
Zylinders angewendet. Einzelheiten der Vorverarbeitung
werden später mit Bezug auf das Flußdiagramm der Fig. 24
beschrieben. Im Schritt S114 wird die erforderliche EGR-
Strömungsrate Tqe als Funktion der Stell-EGR-Menge Tqec
und der Motordrehzahl Ne gemäß der folgenden Gleichung
abgeleitet.
Tqe = Tqec × Ne/KCON#
wobei KCON# dieselbe vorgegebene Konstante ist, wie im
Schritt S25 der Fig. 4 und im Schritt S33 der Fig. 5
beschrieben worden ist.
In Fig. 19 ist eine Routine zur Berechnung der EGR-Rate
Megr gezeigt. Im Schritt S121 werden die Motordrehzahl Ne
und die Kraftstoffeinspritzmenge Qsol gelesen. Im Schritt
S122 wird die Soll-EGR-Rate Megr sowohl von der Motor
drehzahl Ne als auch der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol,
die im wesentlichen die Motorlast darstellt, anhand der
Nachschlagtabelle, wie in Fig. 20 gezeigt, gewonnen.
In Fig. 21 ist eine Routine zur Berechnung der Kraftstof
feinspritzmenge Qsol gezeigt. Im Schritt S131 werden die
Motordrehzahl Ne und die Steuerhebelöffnung CL der Ein
spritzpumpe 7 gelesen. Im Schritt S132 wird anhand der
Nachschlagtabelle, wie in Fig. 22 gezeigt, sowohl aus der
Motordrehzahl Ne als auch der Steuerhebelöffnung CL eine
Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv gewonnen. Im Schritt
S133 wird die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv mit
verschiedenen Korrekturfaktoren wie z. B. eines von der
Wassertemperatur abhängigen Korrekturfaktors und derglei
chen korrigiert, um eine korrigierte Kraftstoffeinspritz
menge Qsol1 zu erzeugen. Im Schritt S134 wird in dem
Fall, daß der korrigierte Kraftstoffeinspritzwert Qsol1
eine obere Grenze (eine gegebene maximale Kraftstoffein
spritzmenge Qful, die von einer weiteren in Fig. 50
gezeigten Unterroutine berechnet wird) überschreitet, die
korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 durch die
obere Grenze ersetzt, um den aktuellen Ausgangswert der
Kraftstoffeinspritzmenge Qsol innerhalb der oberen Grenze
zu halten. Wenn die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge
Qsol1 unterhalb der Obergrenze liegt, wird die korri
gierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsol1 als der aktuelle
Ausgangswert der Einspritzmenge Qsol betrachtet.
Fig. 23 zeigt die Vorverarbeitung (siehe Schritt S104 der
Fig. 16), die zum Ableiten der Stell-Anhebung Liftt für
das EGR-Ventil aus der Soll-Anhebung Mlift erforderlich
ist. Im Schritt S145 wird die durch Schritt S103 abgelei
tete Soll-Anhebung Mlift gelesen. Im Schritt S146 wird
bestimmt, ob der aktuelle Wert Mliftn der Soll-Anhebung
Mlift größer als oder gleich dem vorangehenden Wert
Mliftn-1 der Soll-Anhebung ist. Der aktuelle Wert Mliftn
der Soll-Anhebung wird im folgenden einfach mit "Mlift"
abgekürzt. Wenn die Antwort auf Schritt S146 eine Bestä
tigung (JA) ist, wird mit Schritt S147 fortgefahren, in
dem für den Fall, daß die Ventilanhebung des EGR-Ventils
9 zunimmt, eine Zeitkonstante Tc1 auf eine erste vorgege
bene Zeitkonstante TCL1# eingestellt wird, die einer
Zeitkonstante oder einem Verzögerungskoeffizienten ent
spricht. Wenn die Antwort auf Schritt S146 negativ aus
fällt (NEIN), wird mit Schritt S148 fortgefahren, in dem
die Zeitkonstante Tc1 auf eine zweite vorgegebene Zeit
konstante TCL2# eingestellt wird, die einer Zeitkonstan
ten oder einem Verzögerungskoeffizienten für den Fall
einer abnehmenden Ventilanhebung entspricht. Im Schritt
S149 wird auf der Grundlage der aktuellen Soll-Anhebung
Mlift und der durch die Schritte S146 oder S148 erhalte
nen Zeitkonstanten Tc1 eine von einer Zeitkonstante
abhängige Funktion Rlift ausgedrückt durch
Rliftn = Rliftn-1 × (1 - Tc1) + Mlift × Tc1, wobei Rliftn
den aktuellen Wert der Funktion Rlift bezeichnet,
Rliftn-1 den vorangegangenen Wert der Funktion Rlift
bezeichnet und Tc1 die ausgewählte Zeitkonstante ist. Die
Stell-Anhebung Liftt wird sowohl aus der aktuellen Soll-
Anhebung Mlift als auch dem vorangegangenen Wert Rliftn-1
der Funktion Rlift gemäß der folgenden Gleichung abgelei
tet.
Liftt = GKL# × Mlift - (GKL# - 1) × Rliftn-1
wobei GKL# eine Vorverarbeitungsverstärkung (eine vorge
gebene Konstante) ist.
In Fig. 24 ist die Vorverarbeitung (siehe Schritt S113
der Fig. 18) gezeigt, die für die Ableitung der Stell-
EGR-Menge Tqec erforderlich ist. Im Schritt S151 wird die
Soll-EGR-Menge Tqec0 (= Qac × Megr), die durch Schritt
S112 der Fig. 18 abgeleitet worden ist, eingelesen. Im
Schritt S152 wird auf der Grundlage der aktuellen Soll-
EGR-Menge Tqec0 und eines vorgegebenen Korrekturfaktors
(eine Konstante) Kv eine von der volumetrischen Effizienz
abhängige Funktion Rqec ausgedrückt durch
Rqec (= Rqecn) = Rqecn-1 × (1 - Kv) + Tqec0 × Kv, wobei
Rqecn den aktuellen Wert der Funktion Rqec bezeichnet,
Rqecn-1 den vorangegangenen Wert der Funktion Rqec be
zeichnet und der Korrekturfaktor Kv ausgedrückt wird
durch Kv = Kin × Vc/Vm/CYLN# (= Kin × Kvol/CYLN#).
In diesem Fall stellt das Produkt (Kin × Kvol) einen
Prozentsatz der EGR-Menge dar, die derzeit in den Zylin
der gesaugt wird. Das heißt, der Korrekturfaktor ent
spricht einem vorgegebenen Verzögerungskoeffizienten. Das
Bezugszeichen CYLN# bezeichnet die Anzahl der Motorzylin
der. Die Stell-EGR-Menge Tqec wird sowohl von der aktuel
len Soll-EGR-Menge Tqec0 als auch vom vorangehenden Wert
Rqecn-1 der Funktion Rqec gemäß der folgenden Gleichung
abgeleitet:
Tqec = GKQE# × Tqec0 + (GKQE# - 1) × Rqecn-1
wobei GKQE# eine Vorverarbeitungsverstärkungskonstante
(eine vorgegebene Konstante) darstellt.
Wie aus dem Vorangehenden deutlich wird, wird die zuge
führte Frischluftströmung pro Zylinder Qac unter Berück
sichtigung der Verzögerung erster Ordnung auf der Grund
lage des Frischluftströmungsratenanzeigesignals Qo vom
Luftströmungsmesser 16 genau geschätzt, wobei die Soll-
EGR-Menge Tqec0 als Funktion der zugeführten Frischluft
strömung pro Zylinder Qac und der Soll-EGR-Rate Megr auf
der Grundlage sowohl der Motordrehzahl Ne als auch der
Kraftstoffeinspritzmenge Qsol berechnet wird, wobei unter
Berücksichtigung sowohl der volumetrischen Kapazität des
Zuführungssystems vom EGR-Ventil 9 bis zum Einlaß des
Zylinders als auch der volumetrischen Kapazität des
Zylinders die vorverarbeitete Soll-EGR-Menge Tqec0 als
die Stell-EGR-Menge Tqec aktualisiert wird. Zusätzlich
wird die erforderliche Fluidströmungsfläche Tav für den
EGR-Durchlaß oder das EGR-Ventil 9 in Abhängigkeit vom
Differenzdruck (Pexh - Pm) zwischen dem Abgasdruck und
dem Ansaugdruck sowie von der erforderlichen EGR-Strö
mungsrate Tqe geeignet bestimmt, wobei die Soll-Anhebung
Mlift des EGR-Ventils 9 von der erforderlichen Fluidströ
mungsfläche abgeleitet wird, woraufhin die Vorverarbei
tung auf die Soll-Anhebung Mlift unter Berücksichtigung
der Verzögerung beim Betätigungszeitablauf des EGR-Ven
tils 9 angewendet wird und schließlich die
vorverarbeitete Soll-Anhebung Mlift als die Stell-
Anhebung Liftt (der an das Elektromagnetventil 12
auszugebende aktuelle Tastverhältnissignalwert) für das
EGR-Ventil 9 aktualisiert wird. Das heißt, die Soll-EGR-
Menge wird in Abhängigkeit von der zugeführten
Frischluftströmungsrate sowie von der Soll-EGR-Rate
bestimmt. Die zugeführte Frischluftströmungsrate (die
Strömungsrate pro Zylinder Qac) auf der Grundlage des
gemessenen Werts des Luftströmungsmessers 16 verändert
sich in Abhängigkeit von der Veränderung der Dichte der
zugeführten Frischluft, während die EGR-Rate Megr auf der
Grundlage der Motordrehzahl Ne und der Motorlast (der
Kraftstoffeinspritzmenge Qsol) durch die Veränderung der
Luftdichte nicht beeinflußt wird. Daher kann die Soll-
EGR-Menge in Abhängigkeit von der Umgebungsveränderung
(der Veränderung der Luftdichte) wirksam optimiert wer
den. Obwohl eine Antwortverzögerung (eine Phasenverzöge
rung zwischen der zurückgeführten Abgasströmung, die
durch das EGR-Ventil 9 strömt und der zugeführten Ab
gasströmung, die momentan in den Einlaß des Motorzylin
ders gesaugt wird) insbesondere in einem Übergangszustand
wie Beispiel während starker Beschleunigung einer dynami
schen Eigenschaft des zurückgeführten Abgases vom EGR-
Ventil 9 bis zum Zylindereinlaß eigen ist, wird eine
Stell-EGR-Menge durch eine Vorverarbeitung, die die
dynamische Eigenschaft reflektiert, von der Soll-EGR-
Menge abgeleitet, wodurch das System verhindert, daß die
Antwortverzögerung einen ungünstigen Einfluß auf die EGR-
Steuerung ausübt. Die häufig als Verzögerungskoeffizient
bezeichnete Zeitkonstante wird in Abhängigkeit von der
volumetrischen Kapazität im Zuführungssystem vom EGR-Ven
til bis zum Motorzylindereinlaß und von der volumetri
schen Kapazität des Zylinders bestimmt, wodurch die
Vorverarbeitung die Phasenverzögerung wirksam kompen
siert. Somit kann die Vorrichtung der ersten
Ausführungsform eine hochgenaue EGR-Steuerung schaffen,
wie vorher erläutert worden ist, und damit eine optimale
Abgasregelung sicherstellen. Somit werden schädliche
Abgasemissionen wie z. B. NOx-Emissionen, Partikel und
dergleichen selbst im Fall des Übergangszustands des
fahrenden Fahrzeugs wie z. B. bei einem Übergang von
einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit zu einer
starken Beschleunigung oder bei einer beträchtlichen
Veränderung der Luftdichte, die aufgrund der
Umgebungsveränderung zwischen einer Tieflandfahrt und
einer Hochlandfahrt auftritt, durch die optimale EGR-
Steuerung der Vorrichtung der ersten Ausführungsform
wirksam verringert.
Mit anderen Worten, gemäß der ersten Ausführungsform wird
zuerst eine erste Soll-EGR-Menge, die in den Zylinder
gesaugt werden soll, eingestellt und anschließend die
Zeitkonstante der dynamischen Eigenschaften des
zurückgeführten Abgases, das vom EGR-Ventil 9 durch den
EGR-Durchlass 10 in den Motorzylinder strömt, auf der
Grundlage der geschätzten volumetrischen Effizienz (des
Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwerts Kin), der auf wenig
stens der Motordrehzahl Ne basiert, geschätzt. Drittens
wird durch eine erste Vorverarbeitung, die die geschätzte
Zeitkonstante widerspiegelt, eine zweite Soll-EGR-Menge
arithmetisch abgeleitet, die durch das EGR-Ventil 9
strömen soll. Anschließend wird die Soll-Anhebung Mlift
für das EGR-Ventil 9 auf der Grundlage der zweiten Soll-
EGR-Menge geschätzt. In der ersten Ausführungsform wird
eine zweite Vorverarbeitung, die die Verzögerung des
Betätigungszeitablaufs des EGR-Ventils 9 widerspiegelt,
auf die Soll-Anhebung Mlift angewendet, um die Stell-
Anhebung Liftt abzuleiten. Unter der Annahme, daß die
Zeitkonstante der dynamischen Eigenschaften der
zurückgeführten Abgasströmung durch τa dargestellt wird,
wird unter Berücksichtigung der ersten Vorverarbeitung
die zweite Soll-EGR-Menge M2Qe durch den folgenden
Laplace-Transformations-Operationsausdruck (1)
ausgedrückt.
M2Qe = {[1 + G.τa.s)/(1 + τa.s)}.MQce (1)
wobei M2Qe (kg/Takt) die zweite Soll-EGR-Menge bezeich
net, die durch das EGR-Ventil 9 strömen soll, G eine
vorgegebene Vorverarbeitungsverstärkung bezeichnet, τa
(s) die Zeitkonstante bezeichnet, die die dynamischen
Eigenschaften des zurückgeführten Abgases anzeigt, das
vom EGR-Ventil 9 durch den EGR-Durchlaß 10 zum
Motorzylinder strömt, s einen Laplace-Operator bezeichnet
und MQce (kg/Takt) die erste Soll-EGR-Menge bezeichnet,
die in den Motorzylinder gesaugt werden soll. Als
Ergebnis des oben genannten Laplace-Transformation-
Operationsausdrucks (1) wird unter der Annahme, daß die
obenerwähnte zweite Soll-EGR-Menge M2Qe gleich der
momentan durch das EGR-Ventil 9 strömenden EGR-Menge ist,
eine aktuelle EGR-Menge Qce, die momentan in den Zylinder
gesaugt wird, mit folgender Näherungsgleichung (2)
ausgedrückt.
Qce = {(1 + G.τa)/(1 + τa)2}.MQce (2)
Wie aus den Gleichungen (1) und (2) deutlich wird, be
steht die Möglichkeit, daß die aktuelle EGR-Menge Qce die
erste Soll-EGR-Menge MQce überschreitet, was von der
Größe der Vorverarbeitungsverstärkung G abhängt. Wenn
versucht wird, den zu kleinen Verstärkungsfaktor G zu
wählen, um ein solches Überschreiten zu verringern, kann
das Antwortverhalten der EGR-Steuerung verschlechtert
werden. Fig. 25 zeigt Simulationsergebnisse der aktuellen
EGR-Menge Qce, wenn ein sogenannter Stufeneingang als die
erste Soll-EGR-Menge MQce in einem herkömmlichen Stufen
antwortverfahren bei Vorhandensein der Vorverarbeitung
der Gleichung (1) bei verschiedenen Verstärkungen wie
z. B. 2, 1,5 und 0,8 und bei Fehlen der Verarbeitung der
Gleichung (1) angelegt wird. Wie aus den Simulationser
gebnissen der Fig. 25 deutlich wird, besteht bei Vorhan
densein der Verarbeitung des Ausdrucks (1) eine Neigung,
daß die Überschreitung bei einer Verstärkung G (z. B.
G = 2, G = 1,5) oberhalb von "1" auftritt, während bei
einer Verstärkung (z. B. G = 0,8) unterhalb von "1" die
Neigung besteht, daß das Antwortverhalten der EGR-Steuerung
verschlechtert wird. Um die obenerwähnten Nachteile
zu beseitigen, zeigt Fig. 26 eine weiter verbesserte
Vorrichtung (eine Abwandlung) der ersten Ausführungsform.
In Fig. 26 ist das Schaubild der weiter verbesserten EGR-
Steuerung gezeigt. Die Vorrichtung der Fig. 26 enthält
einen Einstellabschnitt 41 für einen Soll-EGR-Wert pro
Zylinder, einen Einstellabschnitt 42 für eine
Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs, einen Schätzab
schnitt 43 für eine Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante
τa, einen Schätzabschnitt 44 für eine volumetrische
Effizienz, einen Vorverarbeitungs-Arithmetikoperations-
Abschnitt 45 sowie einen Soll-EGR-Ventilöffnungs-Arithme
tikoperations-Abschnitt 46. Der Einstellabschnitt 41 für
die Soll-EGR-Menge pro Zylinder dient zum Einstellen der
Soll-EGR-Menge MQce. Der Einstellabschnitt 42 für die
Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs dient zum Einstel
len einer Antwortcharakteristik (einer Zeitkonstante τs)
zwischen der ersten Soll-EGR-Menge MQce und der aktuellen
EGR-Menge Qce. Der Schätzabschnitt 43 für die Dynamikcha
rakteristik-Zeitkonstante τa dient zum Schätzen einer
Dynamikcharakteristik (einer Zeitkonstante τa) von dem
Zeitpunkt, zu dem die zurückgeführte Abgasströmung durch
das EGR-Steuerventil strömt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem
die zurückgeführte Abgasströmung in den Einlaß des Motor
zylinders gesaugt wird, auf der Grundlage sowohl der vom
Sensor 17 erfaßten Motordrehzahl Ne als auch der volume
trischen Effizienz, die vom Volumetrikeffizienz-Schätzab
schnitt 44 geschätzt wird. Der Vorverarbeitungs-Arithme
tikoperations-Abschnitt 45 dient zur Berechnung der
zweiten Soll-EGR-Menge (die vorverarbeitete Soll-EGR-
Menge) M2Qe aus der ersten Soll-EGR-Menge MQce mittels
der Vorverarbeitung auf der Grundlage der dynamischen
Charakteristik (der Zeitkonstante τa), die vom Schätzab
schnitt 43 für die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa
geschätzt wird, so daß die Antwortcharakteristik (die
Zeitkonstante τs), die vom Einstellabschnitt 42 einge
stellt worden ist, erreicht wird. Der Soll-EGR-Ventilöff
nungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 46 leitet eine Soll-
EGR-Ventilöffnung oder eine Soll-Fluidströmungs-Durchlaß
fläche (die einer Soll-Anhebung des EGR-Ventils 9 ent
spricht) aus der zweiten Soll-EGR-Menge M2Qe ab. Der
Volumetrikeffizienz-Schätzabschnitt 44 schätzt eine
Volumetrikeffizienz ηv sowohl anhand der Motordrehzahl Ne
als auch des Sammlerinnendrucks Pcol. Die Volumetrikeffi
zienz ηv wird aus der Motordrehzahl Ne und dem Sammlerin
nendruck Pcol in Abhängigkeit vom experimentell ermittel
ten Kennfeld, wie in Fig. 27 gezeigt, gewonnen. Für den
Fall eines Vierzylinder-Dieselmotors z. B. funktioniert
die Vorrichtung der in Fig. 26 gezeigten Abwandlung wie
folgt.
Die Schätzvorrichtung 43 für die Dynamikcharakteristik-
Zeitkonstante τa schätzt eine Dynamikcharakteristik (eine
Zeitkonstante τa) anhand der Motordrehzahl Ne und der
geschätzten Volumetrikeffizienz ηv, während der
Einstellabschnitt 42 für die Antwortcharakteristik-
Zeitkonstante τs eine Antwortcharakteristik (eine
Zeitkonstante τs) schätzt, so daß die Antwortcha
rakteristik-Zeitkonstante eine positive Zahl ist, die
kleiner ist als die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante
τa (siehe folgende Ungleichung).
0 < τs < τa (3)
Der Vorverarbeitungs-Arithmetikoperations-Abschnitt 45
der in Fig. 26 gezeigten Vorrichtung berechnet die
vorverarbeitete Soll-EGR-Menge (die zweite Soll-EGR-Menge
M2Qe) gemäß der folgenden Laplace-Transformations-
Operationsgleichung (4) unter Verwendung der
Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs, der
Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante τa und der ersten
Soll-EGR-Menge MQce.
M2Qe = {(1 + τa.s)/(1 + τs.s)}.MQce (4)
wobei s einen Laplace-Operator bezeichnet.
Als Ergebnis der oben genannten Laplace-Transformations-
Operationsgleichung (4) wird eine aktuelle EGR-Menge Qce,
die momentan in den Zylinder gesaugt wird, unter der
Annahme, daß die obenerwähnte zweite Soll-EGR-Menge M2Qe
gleich der EGR-Menge Qce ist, die momentan durch das EGR-
Ventil 9 strömt, durch die folgende Näherungsgleichung
(5) ausgedrückt.
Qce = {1/(1 + τa.s)}.MQce (5)
Fig. 28 zeigt die Simulationsergebnisse der Ist-EGR-Menge
Qce, wenn eine sogenannte Stufeneingabe bei Vorhandensein
der Vorverarbeitung des Ausdrucks (4), wobei die Zeitkon
stante τs auf 0,05 s und die Zeitkonstante τs auf 0,13 s
eingestellt ist, und bei Fehlen der Verarbeitung des
Ausdrucks (4) angelegt wird. Wie aus den Simulationser
gebnissen der Fig. 28 deutlich wird, wird bei Vorhanden
sein der Verarbeitung des Ausdrucks (4) das Antwortver
halten der EGR-Steuerung verbessert. Wie aus der Nähe
rungsgleichung (5) deutlich wird, wird mit kleiner wer
dender Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs das Ant
wortverhalten der EGR-Steuerung besser. Wenn jedoch die
Zeitkonstante τs auf einen zu kleinen Wert eingestellt
ist, wird die Amplitude der zweiten Soll-EGR-Menge
M2Qe (= Ist-EGR-Menge Qce) im Vergleich zur ersten Soll-
EGR-Menge extrem groß, weshalb eine verstärkte Neigung
dazu besteht, daß die erforderliche Öffnung des EGR-
Ventils übermäßig groß wird. In diesem Fall kann die Ist-
EGR-Menge Qce die erste Soll-EGR-Menge MQce überschrei
ten. Daher wird vorgezogen, die Antwortcharakteristik-
Zeitkonstante τs hinsichtlich einer maximal möglichen
Öffnung des EGR-Ventils 9 auf einen möglichst kleinen
Wert einzustellen. Da wie oben erwähnt das System der in
Fig. 26 gezeigten Abwandlungen die Vorverarbeitung hinsichtlich
der Dynamikcharakteristik des zurückgeführten
Abgases genauer durchführen kann, so daß die gewünschte
Antwortcharakteristik erreicht wird, kann somit eine
hochgenaue und hochstabile EGR-Steuerung sichergestellt
werden. Da ferner die Dynamikcharakteristik-Zeitkonstante
τa und die Antwortcharakteristik-Zeitkonstante τs
(0 < τs < τa) wie oben erläutert bestimmt oder geschätzt
werden, ist weniger Überschwingen (Überschreiten und/oder
Unterschreiten bezüglich der Soll-EGR-Menge) der EGR-
Steuerung vorhanden. Außerdem wird die erforderliche
Fluidströmungsfläche Tav als eine Funktion der erforder
lichen EGR-Menge (oder der Stell-EGR-Menge) und des
Differenzdrucks (Pexh - Pm) zwischen dem Abgasdruck und
dem Ansaugdruck genau berechnet, wobei zusätzlich eine
weitere Vorverarbeitung, die die Verzögerung des Betäti
gungszeitablaufs des EGR-Ventils 9 widerspiegelt, auf die
Soll-Ventilanhebung Mlift, die der erforderlichen
Fluidströmungsfläche Tav entspricht, angewendet wird, um
die Stell-Ventilanhebung Liftt (der für die Soll-EGR-
Ventilöffnung erforderliche Steuersignalwert) zu erzeu
gen, wodurch eine hochgenaue Öffnungssteuerung des EGR-
Ventils 9 sichergestellt wird.
Zweite Ausführung
In den Fig. 29 bis 35 ist eine Kraftfahrzeug-Abgasregel
vorrichtung der zweiten Ausführungsform für einen Diesel
motor gezeigt. Die Grundkonstruktion der Vorrichtung der
in den Fig. 29 bis 35 gezeigten zweiten Ausführungsform
ist derjenigen der in den Fig. 21 bis 25 gezeigten ersten
Ausführungsform ähnlich. Daher werden dieselben Bezugs
zeichen, die in der ersten Ausführungsform der Fig. 1
verwendet worden sind, auf die entsprechenden Elemente,
die in der zweiten Ausführungsform der Fig. 29 verwendet
sind, angewendet, um einen Vergleich zwischen den ersten
und zweiten Ausführungsformen zu ermöglichen. Die zweite
Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausfüh
rungsform dadurch, daß die Öffnung einer Ansaugluft-
Drosselklappe 70 (siehe Fig. 30) in Abhängigkeit von
zumindest dem Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck
(Pexh) und dem Ansaugdruck (Pm) und die Ist-Anhebung
(Lifts) des EGR-Ventils 9 zusätzlich zur obenerwähnten
EGR-Ventilsteuerung genau geregelt wird. Wie in Fig. 29
gezeigt, ist der Motor 5 mit einem EGR-Durchlaß 10
ausgerüstet, der einen kleinen Anteil des Schutzabgases
in den Ansaugkrümmer 4 zurückführt. Das EGR-Ventil 9 ist
im EGR-Durchlaß 10 angeordnet, um die Menge des vom
Abgaskrümmer 8 in den Ansaugkrümmer zurückgeführten
Abgases zu steuern. Das EGR-Ventil 9 umfaßt ein Ventil
50, eine Ventilspindel 51, von der ein Ende fest mit dem
Ventil 50 verbunden ist oder in Baueinheit mit diesem
ausgebildet ist, eine Membran 52, die fest mit dem ande
ren Ende der Ventilspindel 51 verbunden ist, eine Rück
haltefeder 53, die die Membran 52 derart nach unten (in
Fig. 29 gezeigt) vorspannt, so daß das Ventil 50 in
seiner vollständig geschlossenen Stellung gehalten wird,
eine Signalleitung 54 sowie eine Membrankammer 55. Wie
bereits in der beigefügten Fig. 1 erläutert worden ist,
ist die Signalleitung 54 des EGR-Ventils 9 mit dem
Auslaßanschluß des mittels Taktverhältnis gesteuerten
Elektromagnetventils 12 verbunden, so daß der Unterdruck,
der von einer Unterdruckquelle (der Unterdruckpumpe 11)
erzeugt wird und geeignet mit Umgebungsluft geschwächt
wird, vom Elektromagnetventil 12 über die Leitung 54 in
die Membrankammer 55 geleitet wird. Somit kann in
Abhängigkeit von der Stärke des ankommenden Unterdrucks
das EGR-Ventil 9 angehoben oder abgesenkt werden. Die
Ansaugluft-Drosselklappe 70 (siehe Fig. 30) ist im
Zuführungsdurchlaß, der mit dem Ansaugkrümmer 4 in
Verbindung steht, angeordnet, um die zugeführte
Frischluft geeignet zu drosseln oder zu beschränken. Im
Zuführungsdurchlaß ist ein Ansaugdrucksensor 35
angeordnet. Ferner ist im Abgasdurchlaß (dem Abgaskrümmer
8) ein Abgasdrucksensor 56 angeordnet. Um sowohl die EGR-
Steuerung als auch die Ansaugluft-Drosselklappenöffnungs-
Steuerung durchzuführen, ist eine Steuereinheit 60 vorge
sehen. Die Eingangsschnittstelle der Steuereinheit 60 ist
mit dem Luftströmungsmesser 16, dem Motordrehzahlsensor
17 und dem Drosselklappenöffnungssensor 57 verbunden, um
das Spannungssignal Qo vom Luftströmungsmesser 16, das
die zugeführte Frischluftströmung anzeigt, das Motordreh
zahlanzeigesignal Le vom Sensor 17 und das Drosselklap
penöffnungsanzeigesignal Acc vom Sensor 57 zu empfangen.
Wie im Blockschaltbild der Fig. 30 gezeigt, enthält die
in der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform verwendete
Steuereinheit 60 (im Blockschaltbild durch die Ein-Punkt-
Linie H dargestellt) einen Soll-EGR-Strömungsraten-
Arithmetikoperations-Abschnitt B, einen EGR-
Ventilanhebungs-Einstellabschnitt C, einen EGR-Ventil-
Steuer-Abschnitt D, einen EGR-
Ventilanhebungserfassungsabschnitt E, einen Ansaugluft-
Drosselklappenöffnungs-Einstellabschnitt F sowie einen
Ansaugluft-Drosselklappensteuerabschnitt G. Der
Operationsabschnitt B ist mit einem Motorbetriebszustand-
Erfassungsabschnitt A verbunden, um auf der Grundlage
mehrerer Motorbetriebszustand-Anzeigsignale vom
Erfassungsabschnitt A, d. h. dem Motordrehzahlanzeigesi
gnal Ne, dem Drosselklappenöffnungsanzeigesignal Acc, dem
Ansaugdruck Pm, dem Abgasdruck Pexh und dergleichen, eine
gewünschte EGR-Strömungsrate (eine Soll-EGR-Strömungs
rate) zu berechnen. Der Einstellabschnitt C bestimmt eine
erwünschte Anhebung (einen Einstellpunkt) des EGR-Ventils
9 auf der Grundlage der erwünschten EGR-Strömungsrate,
die vom Abschnitt B berechnet worden ist. Der Steuerab
schnitt D steuert das EGR-Ventil 9 auf der Grundlage des
vom Abschnitt C bestimmten Einstellpunkts. Der Erfas
sungsabschnitt E dient zum Erfassen einer Ist-Anhebung
des EGR-Ventils 9. Der Drosselklappenöffnungs-Einstellabschnitt
F dient zum Einstellen einer erwünschten Öffnung
der Drosselklappe 70 in Abhängigkeit von allen Motorbe
triebszustand-Anzeigesignalen, der erwünschten EGR-Strö
mungsrate und der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9. Der
Steuerabschnitt D steuert die Drosselklappe 70 als Ant
wort auf das gewünschte Drosselklappenöffnungs-Anzeigesi
gnal vom Einstellabschnitt F. Wie im folgenden genauer
beschrieben wird, führt die Vorrichtung der zweiten
Ausführungsform die Drosselklappenöffnungssteuerung sowie
die gleiche EGR-Steuerung durch, wie die erste
Ausführungsform.
In Fig. 31 ist ein Steuerungsablauf für die Öffnung der
Ansaugluft-Drosselklappe 70 gezeigt. Im Schritt S201
werden eine maximale EGR-Strömungsrate Qemax (die später
mit Bezug auf den in Fig. 33 gezeigten Ablauf erläutert
wird), die Ist-Anhebung Lifts des EGR-Ventils 9 sowie der
Differenzdruck Dpl (= Pexh - Pm) zwischen dem Abgasdruck
Pexh und dem Ansaugdruck Pm eingelesen. Im Schritt S202
wird die gewünschte EGR-Strömungsrate Tqe mit der Diffe
renz (Qemax - QOFF#), die durch Subtrahieren eines vorge
gebenen Werts QOFF# von der maximalen EGR-Strömungsrate
Qemax erhalten wird, verglichen. In dem Fall, in dem die
Ungleichung Tqe < Qemax - QOFF# erfüllt ist, wird mit
Schritt 205 fortgefahren, indem der aktuelle Wert Th
(Thn) eines Drosselklappeneinstellparameters (ein Ein
stellpunkt) mit einem Wert (Thn-1 - 1), der durch Subtra
hieren einer "1" vom vorangehenden Wert Thn-1 des Ein
stellparameters erhalten wird, aktualisiert wird, so daß
die Öffnung TVO der Drosselklappe 70 abnimmt, da die
erwünschte EGR-Strömungsrate die maximale EGR-Strömungs
rate Qemax überschreitet. Der vorgegebene Wert QOFF# wird
unter Berücksichtigung der Schwankungen der EGR-Strö
mungsrate, die durch die EGR-Ventileigenschaften entste
hen, vorgegeben. Wenn die Antwort im Schritt S202 negativ
ist (NEIN), d. h. im Fall von Tqe ≦ Qemax - Qoff#, wird
mit Schritt S203 fortgefahren, in dem festgestellt wird,
ob die Ist-Ventilanhebung Lifts kleiner als eine vorgege
bene Konstante Liftsl# ist. Im Fall von Lifts < Liftsl#
wird mit Schritt S204 fortgefahren, in dem der Differenz
druck Dpl (= Pexh - Pm) mit einer vorgegebenen Konstante
oder einem vorgegebenen Entscheidungsniveau DPLSL# ver
glichen wird. Im Fall von Lifts ≧ Liftsl# wird mit
Schritt S207 fortgefahren. Wenn die Antwort im Schritt
S204 eine Bestätigung ist (JA), wird mit Schritt S206
fortgefahren. Im Gegensatz dazu wird mit Schritt S207
fortgefahren, wenn die Antwort im Schritt S204 negativ
ist. Der Ablauf vom Schritt S203 über den Schritt S204
zum Schritt S206 bedeutet, daß die Ist-Ventilanhebung
Lifts vergleichsweise klein ist und zusätzlich der Diffe
renzdruck Dpl kaum zunimmt, wodurch im Schritt S206 der
aktuelle Wert Th (Thn) des Drosselklappeneinstellparame
ters mit einem Wert (Thn-1 + 1), der durch Addieren einer
"1" zum vorangehenden Wert Thn-1 des Einstellparameters
erhalten wird, aktualisiert wird, so daß die Öffnung TVO
der Drosselklappe 70 zunimmt. Der Ablauf vom Schritt S202
über S203 oder Schritt S204 zum Schritt S207 bedeutet,
daß die gewünschte EGR-Strömungsrate innerhalb eines
zulässigen Bereichs liegt und die Ist-Anhebung des EGR-
Ventils bereits zufriedenstellend ist oder daß ein geeig
neter Pegel des Differenzdrucks Dpl vorhanden ist, wes
halb die Steuereinheit 60 entscheidet, daß die aktuelle
Öffnung der Drosselklappe ausreichend ist. Aus dem oben
erwähnten Grund wird im Schritt S207 der aktuelle Wert Th
(Thn) des Drosselklappeneinstellparameters auf dem glei
chen Wert wie der vorangehende Wert Thn-1 gehalten, so
daß die Öffnung TVO der Drosselklappe 70 unverändert
bleibt. Im Schritt S208 werden die oberen und unteren
Grenzen des Einstellparameters Th der Drosselklappenöff
nung jeweils durch "1" und eine vorgegebene maximal
mögliche Ventilöffnungseinstellzahl STVO# begrenzt, wie
durch die Ungleichung 1 ≦ Th ≦ STVO# ausgedrückt wird. Im
Schritt S209 wird die Drosselklappenöffnung TVO auf der
Grundlage des zuletzt durch Schritt S208 bestimmten
Einstellparameters gesteuert. Der zweiten Ausführungsform
wird die Beziehung zwischen der Drosselklappenöffnung TVO
und dem Einstellparameter Th durch die in Fig. 32 ge
zeigte Kennlinie bestimmt. Die Kennlinie ist so vorgege
ben, daß sie die Öffnung TVO im Teillastbereich genauer
fein einstellen kann, da die EGR hauptsächlich während
einer vergleichsweise niedrigen Motordrehzahl mit teil
weise geöffneter Drosselklappe benötigt wird, wobei in
einem solchen Fall eine leichte Veränderung der Drossel
klappenöffnung eine große Veränderungsrate der zugeführ
ten Luftströmung bewirken kann.
In Fig. 33 ist eine Routine zur Berechnung der maximalen
EGR-Strömungsrate Qemax gezeigt. Durch die Schritte S211
und S212 werden der Ansaugdruck Pm und der Abgasdruck
Pexh gelesen. Im Schritt S213 wird der Differenzdruck Dpl
als Differenz (Pexh - Pm) zwischen dem Abgasdruck und dem
Ansaugdruck berechnet. Im Schritt S204 wird eine Strö
mungsgeschwindigkeit Vqe der zurückgeführten Abgasströ
mung gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet.
Vqe = (D 61210 00070 552 001000280000000200012000285916109900040 0002019628235 00004 61091pl)1/2 × KR# × Te/TA#
wobei KR# die vorgegebene Konstante ist, Te die EGR-
Temperatur bezeichnet und TA# die vorgegebene Standard
temperatur bezeichnet.
Im Schritt S215 wird in dem Fall der maximal möglichen
Anhebung des EGR-Ventils 9 die maximale Öffnungsfläche
Avmax des EGR-Durchlasses 10 oder des EGR-Ventils 9 aus
der Nachschlagtabelle, wie in Fig. 14 gezeigt, gewonnen.
Die maximale EGR-Strömungsrate Qemax wird als Produkt
(Avmax × Ve) der maximalen Öffnungsfläche Avmax und der
zurückgeführten Abgasströmungsgeschwindigkeit Vqe berech
net.
In Fig. 34 ist ein weiterer Steuerungsablauf für die
Öffnung der Ansaugluft-Drosselklappe 70 gezeigt. Der in
Fig. 34 gezeigte Steuerungsablauf unterscheidet sich
leicht von dem in Fig. 31 gezeigten Steuerungsablauf nur
darin, daß die Schritte S203 und S204 der Fig. 31 durch
den Schritt S223 der Fig. 34 ersetzt sind. Ein Ver
gleichswert Liftsl, der im Schritt S223 verwendet wird,
ist ein Entscheidungsniveau, das in Abhängigkeit von der
obenerwähnten Strömungsgeschwindigkeit Vqe verändert
werden kann, wie aus dem Flußdiagramm der Fig. 35 deut
lich wird. Mit anderen Worten, der Wert Liftsl ist eine
strömungsgeschwindigkeitsabhängige Variable. Da die
Strömungsgeschwindigkeit Vqe ihrerseits als Funktion
(Vqe = (Dpl)1/2 × KR# × Te/TA#) des Differenzdrucks Dpl
ausgedrückt wird, ist klar, daß das Entscheidungsniveau
Liftsl auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit den
Entscheidungskasten S204 sowie den Entscheidungskasten
S203 wiedergibt. Im Schritt S231 der Fig. 35 wird die
Strömungsgeschwindigkeit Vqe eingelesen. Im Schritt S232
wird das Entscheidungsniveau Liftsl aus der vorgegebenen
Nachschlagtabelle (nicht gezeigt) gewonnen, die die
Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit Vqe und
dem Entscheidungsniveau Liftsl der Ventilanhebung wieder
gibt. Die in den Fig. 31, 33 und 34 gezeigten Routinen
werden jeweils als zeitgesteuerte Unterbrechungsroutinen
ausgeführt, die in vorgegebenen Zeitabständen wie z. B.
10 ms gestartet werden.
Wie in den Fig. 36A bis 36E deutlich wird, wird gemäß der
Drosselklappenöffnungssteuerung der Vorrichtung der
zweiten Ausführungsform für den Fall, daß die erwünschte
EGR-Strömungsrate (die erforderliche EGR-Strömungsrate)
Tqe die maximale EGR-Strömungsrate Qemax überschreitet,
die Drosselklappenöffnung verringert. Ferner wird für den
Fall, daß der Differenzdruck Dpl über der vorgegebenen
Konstanten DPLSL# liegt, wenn die erwünschte EGR-Strö
mungsrate Tqe kleiner als die maximale EGR-Strömungsrate
Qemax, die Drosselklappenöffnung vergrößert. Im Vergleich
zur vorangegangenen Vorrichtung (das in den Fig. 36D und
36E durch die gestrichelten Linien gezeigt ist) kann die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung den
Luftüberschußfaktor auf einem nahezu konstanten Pegel
halten.
Da gemäß der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die
Öffnung der Ansaugluft-Drosselklappe in Abhängigkeit vom
Differenzdruck zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaug
druck und der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 gesteuert
wird, ist es möglich, die Drosselklappenöffnung genau und
fein zu steuern, schnell auf Umgebungsveränderungen oder
die Veränderung der Betriebsbedingungen des Fahrzeuges zu
reagieren und somit sowohl die Motorleistung, den Kraft
stoffverbrauch als auch die Abgasregelleistung geeignet
in Übereinstimmung zu bringen. Ferner kann in der
Vorrichtung der zweiten Ausführungsform die
Drosselklappenöffnung automatisch optimiert werden, indem
lediglich die Strömungsrateneigenschaft des EGR-Ventils 9
auf der Grundlage des obenerwähnten Differenzdrucks und
der Ist-Anhebung des EGR-Ventils 9 bestimmt wird. Daher
können die Kapazität eines eingebauten Nur-Lese-Speichers
(ROM), der auf der Steuereinheit montiert ist, und der
Arbeitsaufwand für die Herstellung der Vorrichtung
beträchtlich verringert werden. Außerdem wird die
maximale EGR-Strömungsrate (Qemax) aus dem obenerwähnten
Differenzdruck (Dpl) und der maximalen Öffnungsfläche
(Avmax) des EGR-Durchlasses 10 (oder der maximalen
Fluidströmungs-Durchlaßfläche des EGR-Ventils 9), die
durch die maximal mögliche Anhebung des EGR-Ventils 9
bestimmt ist, abgeleitet, wobei die Drosselklappenöffnung
für den Fall, daß die erwünschte EGR-Strömungsrate (Tqe)
die maximale EGR-Strömungsrate (Qemax) überschreitet,
verringert oder geeignet und zeitgerecht kompensiert
wird. Außerdem wird die Drosselklappenöffnung vergrößert
oder kompensiert, wenn der obenerwähnte Differenzdruck
(Dpl) oberhalb einer vorgegebenen Konstante (DPLSL#)
liegt und/oder die Ist-Anhebung (Lifts) des EGR-Ventils
unterhalb einer vorgegebenen Konstante (Liftsl#) liegt.
Diese Steuerungsoperation für die Drosselklappe ist sehr
stabil, weshalb die Drosselklappenöffnungssteuerung
selbst dann optimiert werden kann, wenn eine
Umgebungsveränderung oder eine Veränderung der
Motorbetriebsbedingungen vorliegt.
Dritte Ausführungsform
In den Fig. 37 bis 42 und in den Fig. 43A bis 43F ist ein
Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung der dritten Ausfüh
rungsform für einen Dieselmotor mit Turbolader gezeigt.
Die Grundkonstruktion der in der Abgasregelvorrichtung
der dritten Ausführungsform verwendeten EGR-Steuerung ist
derjenigen der in den Fig. 1 bis 25 gezeigten ersten
Ausführungsform ähnlich. Lediglich die EGR-Steuerroutine,
die von einer in der Vorrichtung der dritten
Ausführungsform enthaltenen Steuereinheit ausgeführt
wird, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform.
Um die Offenbarung zu vereinfachen, wird im folgenden nur
die EGR-Steuerungungsroutine der dritten Ausführungsform
genauer beschrieben.
Die in der Vorrichtung der dritten Ausführungsform
verwendete Steuereinheit führt eine EGR-Steuerung gemäß
dem in Fig. 37 gezeigten Ablauf durch.
Im Schritt S241 werden Motorbetriebszustand-Anzeigedaten
gelesen. Genauer werden Motorlastanzeigedaten wie z. B.
ein Drosselklappenöffnungs-Anzeigesignal Acc und eine
Kraftstoffeinspritzmenge Qsol, sowie ein Motordrehzahl-
Anzeigedatum Ne als Motorbetriebszustand-Anzeigedaten
gelesen. Im Schritt S242 wird der Ansaugdruck Pm gelesen.
Der Ansaugdruck Pm wird mittels des Ansaugdrucksensors
35, der im Ansaugkrümmer oder im Zuführungsdurchlaß
angeordnet ist, gemessen oder direkt erfaßt. Alternativ
kann der Ansaugdruck Pm durch die Routine für die Arith
metikoperation abgeleitet werden, wie in Fig. 2 gezeigt
ist. Im Schritt S243 wird eine Soll-EGR-Anhebung (eine
gewünschte EGR-Anhebung) des EGR-Ventils 9 auf der Grund
lage sowohl der Motorbetriebszustands-Anzeigedaten als
auch des Ansaugdrucks Pm berechnet. Im Schritt S244 wird
das EGR-Ventil 9 betätigt oder die Öffnung des EGR-
Ventils gesteuert, so daß die im Schritt S243 abgeleitete
Soll-Ventilanhebung erreicht wird. In dem Fall, daß das
mittels Tastverhältnis gesteuerte Elektromagnetventil 12
wie in Fig. 1 gezeigt zum Ansteuern des
Ventilanhebungsmechanismus (der die Membrankammer
enthält) des EGR-Ventils 9 verwendet wird, wird das
Tastverhältnis des Elektromagnetventils 12 auf der
Grundlage der Abweichung zwischen der Ist-Anhebung des
EGR-Ventils 9 und der Soll-Ventilanhebung auf ein
geeignetes Tastverhältnis eingestellt. Alternativ werden
in dem Fall, daß ein Schrittmotor zur Einstellung der
Anhebung des EGR-Ventils 9 verwendet wird, die Winkel
schritte des Schrittmotors auf der Grundlage der obener
wähnten Abweichung auf eine geeignete Anzahl von Schrit
ten eingestellt.
In Fig. 38 ist eine Unterroutine zur Berechnung der
erwünschten Anhebung oder der Soll-Anhebung (Tlift) des
EGR-Ventils 9 gezeigt. Im Schritt S251 wird ein
Motorlastäquivalenzwert Qfe als Funktion der
Motorlastanzeigedaten und des Ansaugdrucks Pm berechnet.
Der Wert Qfe wird erhalten, indem ein Wert der
Motorlastanzeigedaten durch den Ansaugdruck Pm dividiert
wird. Das heißt, der Wert Qfe wird ausgedrückt durch
Qfe = (Wert der Motorlastanzeigedaten)/(Ansaugdruck
Pm). Wie aus dieser Gleichung deutlich wird, neigt in dem
Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzmenge (Qsol) in einem
Übergangszustand des Motors wie z. B. bei starker
Beschleunigung schnell zunimmt, der Wert der
Motorlastanzeigedaten aufgrund der Verzögerung der
Veränderung des Ansaugdrucks dazu, relativ zum
Ansaugdruck Pm anzusteigen. Im Schritt S252 wird eine
Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift sowohl aus der Motor
drehzahl Ne als auch dem Motorlastäquivalenzwert Qfe
entsprechend den in Fig. 40 gezeigten Kennlinien gewon
nen. Die Kennlinien der Motordrehzahl Ne über dem Motor
lastäquivalenzwert Qfe sind in einem Speicher der Steuer
einheit in Form eines Kennfeldes gespeichert. In Fig. 39
ist eine weitere Unterroutine zur Berechnung der Soll-
EGR-Ventilanhebung (Tlift) gezeigt. Im Schritt S261 wird
ein Soll-Ansaugdruck Pmt sowohl aus den Motorlastanzeige
daten wie z. B. dem Drosselklappenöffnungsanzeigesignal
Acc, der Kraftstoffeinspritzmenge Qsol oder dergleichen,
als auch dem Motordrehzahlanzeigesignal Ne entsprechend
dem in Fig. 42 gezeigten Kennfeld abgeleitet, das experi
mentell bestimmt worden ist. Im Schritt S262 wird ein
Differenzdruck dPm (= Pm - Pmt) zwischen dem erfaßten
oder berechneten Ansaugdruck Pm, der als Ist-Ansaugdruck
betrachtet wird, und dem Soll-Ansaugdruck Pmt berechnet.
Im Schritt S263 wird ein motorlastabhängiger Korrektur
faktor Kqf aus dem Differenzdruck dPm anhand der in
Fig. 41 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im
Schritt S264 wird der Motorlastäquivalenzwert Qfe sowohl
aus den Motorlastanzeigedaten als auch dem motorlastab
hängigen Korrekturfaktor Kqf gemäß der Gleichung
Qfe = (Wert der Motorlastanzeigedaten) × Kqf abgeleitet.
Im Schritt S265 wird die Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift
sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch dem Motorlast
äquivalenzwert Qfe anhand der in Fig. 40 gezeigten Nach
schlagtabelle abgeleitet.
Wie aus den zwei in den Fig. 37 und 39 gezeigten Routinen
deutlich wird, wird die Soll-EGR-Rate (oder deren Äquiva
lenzwert wie z. B. die Soll-EGR-Ventilanhebung Tlift) in
Abhängigkeit vom Ansaugdruck Pm geeignet korrigiert,
wodurch es möglich ist, eine optimale EGR-Steuerung
selbst dann auszuführen, wenn sich der Motor in einem
Übergangsbetriebszustand wie z. B. einer starken Be
schleunigung befindet. Dies verhindert, daß während des
Übergangsbetriebszustandes die Abgasregelungsleistung
verschlechtert wird. Die obenbeschriebene Vorrichtung der
dritten Ausführungsform kann insbesondere im Fall eines
Dieselmotors mit Turbolader eine hochgenaue EGR-Steuerung
schaffen. Bisher wird eine Soll-EGR-Rate oder deren
entsprechender Wert (die EGR-Ventilanhebung) unter der
Annahme eingestellt, daß der Ansaugdruck ein Standard
druck wie z. B. ein vorgegebener Druckpegel PA# ist,
weshalb die Soll-EGR-Rate, die von der EGR-Steuerung des
Standes der Technik berechnet wird, einem gewünschten
Wert unter einer bestimmten Bedingung entspricht, in der
der Ansaugdruck den Standarddruck erreicht, weshalb die
Neigung zu einer ungenügenden Menge an zugeführter
Frischluft besteht, bis der Ansaugdruck den Standarddruck
erreicht. In einem solchen Fall ist es notwendig, die
Soll-EGR-Rate, die von der Vorrichtung des Standes der
Technik abgeleitet worden ist, nach unten zu korrigieren.
Da andererseits in der Vorrichtung der dritten
Ausführungsform der Motorlastäquivalenzwert Qfe dazu
neigt, in einem Übergangsbetriebszustand des Motors wie
z. B. während einer Beschleunigung relativ zum
Ansaugdruck zuzunehmen. Wie aus dem in Fig. 40 gezeigten
Kennfeld deutlich wird, nimmt mit steigendem
Motorlastäquivalenzwert Qfe die Soll-EGR-Ventilanhebung
Tlift ab. Das heißt, die Soll-EGR-Ventilanhebung (die im
wesentlichen der EGR-Rate entspricht) wird in
Abhängigkeit von der Veränderung des Ansaugdrucks Pm
geeignet korrigiert. Somit kann die Vorrichtung der
dritten Ausführungsform selbst in einem Über
gangsbetriebszustand des Motors wie z. B. während starker
Beschleunigung eine optimale hochgenaue EGR-Steuerung
sicherstellen. In den Fig. 43A bis 43F sind zeitablauf
diagramme gezeigt, die die durch das System der dritten
Ausführungsform erhaltenen Wirkungen erläutern. Wie
allgemein bekannt ist, wird die Soll-EGR-Rate (oder die
Soll-EGR-Menge) unter Berücksichtigung des Kompromisses
zwischen der Unterdrückung der Bildung von NOx-Emissionen
und der Bildung von Partikeln, die vom Abgassystem abge
geben werden, oder zwischen der Erhöhung der NOx-Emissio
nen und der Verringerung der Partikel bestimmt. Ein
Einstellpunkt der EGR-Rate wird allgemein so festgelegt,
daß eine vergleichsweise geringe Empfindlichkeit gegen
über der Bildung von NOx-Emissionen und vergleichsweise
hohe Empfindlichkeit gegenüber der Bildung von Partikeln
besteht. Aus den oben genannten Gründen besteht im Ver
gleich zur Vorrichtung des Standes der Technik im Fall
der Vorrichtung der dritten Ausführungsform die Neigung,
daß in einem Motorübergangsbetriebszustand, d. h. im Fall
einer schnellen Erhöhung der Motorlast (der
Drosselklappenöffnung Acc oder der
Kraftstoffeinspritzmenge Qsol), die NOx-Emissionen leicht
zunehmen, während der Partikelausstoß deutlich abnimmt.
Vierte Ausführungsform
In den Fig. 44 bis 53 ist ein Kraftfahrzeug-Abgasrege
lvorrichtung der vierten Ausführungsform für einen
Dieselmotor mit Turbolader gezeigt. Die Grundkonstruktion
der Vorrichtung der vierten Ausführungsform ist
derjenigen der in den Fig. 1 bis 25 gezeigten ersten
Ausführungsform ähnlich. Lediglich die Arithmetik-
Operationsroutine für die Kraftstoffeinspritzmenge
(Qsol), die von einer in der Vorrichtung der vierten
Ausführungsform enthaltenen Steuereinheit ausgeführt
wird, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform.
Das heißt, in der Vorrichtung der vierten Ausführungsform
ist in die Arithmetikoperation für die Kraft
stoffeinspritzmenge Qsol zusätzlich eine Unterroutine für
eine genauere Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge
eingefügt. Für einen Vergleich zwischen den Vorrichtungen
der ersten und vierten Ausführungsformen werden im
folgenden diese Kraftstoffeinspritzmengen-Korrektur-
Unterroutinen genauer erläutert.
Wie in Fig. 44 gezeigt, führt die in der Vorrichtung der
vierten Ausführungsform eingesetzte Steuereinheit eine
Kraftstoffeinspritzmengensteuerung wie folgt durch:
Im Schritt S271 werden die Motordrehzahl Ne und die
Steuerhebelöffnung CL der Einspritzpumpe 7 eingelesen. Im
Schritt S272 wird eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge
Mqdrv sowohl aus der Motordrehzahl Ne als auch der Steu
erhebelöffnung CL gemäß der in Fig. 22 gezeigten Nach
schlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S273 wird die Grund-
Kraftstoffeinspritzmenge Mqdrv mittels verschiedener
Korrekturfaktoren wie z. B. eines wassertemperaturabhän
gigen Korrekturfaktors und dergleichen korrigiert, um
eine einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq zu
erhalten. Im Schritt S274 wird die einfach korrigierte
Kraftstoffeinspritzmenge Drvq gemäß einer in Fig. 45
gezeigten Korrekturunterroutine erneut korrigiert, um
eine zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb
zu erhalten. Im Schritt S275 wird in dem Fall, daß die
zweifach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb eine
Obergrenze (eine gegebene Maximal-Kraftstoffeinspritz
menge Qful, die von einer weiteren in Fig. 50 gezeigten
Unterroutine berechnet wird) überschreitet, die korri
gierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb durch die Ober
grenze ersetzt, um den aktuellen Ausgangswert der Kraftstoffeinspritzmenge
Qsol innerhalb der Obergrenze zu
halten. Wenn die zweifach korrigierte Kraftstoffein
spritzmenge Qsolb unterhalb der Obergrenze liegt, wird
die korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb als aktu
eller Ausgangswert der Einspritzmenge Qsol betrachtet.
In Fig. 45 ist eine Unterroutine zur Berechnung der
Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.
Im Schritt S281 wird die Soll-EGR-Rate Megr gelesen, wie
bereits in bezug auf die Fig. 19 und 20 beschrieben
worden ist. Im Schritt S282 wird eine Ist-EGR-Rate Regr
des durch das EGR-Ventil zurückgeführten Abgases gelesen.
Die Ist-EGR-Rate Regr wird üblicherweise in Form der Ist-
EGR-Ventilanhebung Lifts erhalten, die direkt vom EGR-
Ventilanhebungssensor 34 erfaßt wird, wie in Fig. 1
gezeigt ist. Im Schritt S283 wird die Abweichung
dEGR (= Megr - Regr) zwischen der Soll-EGR-Rate Megr und
der Ist-EGR-Rate Regr berechnet. Im Schritt S284 wird ein
Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Kqsolh aus der
EGR-Raten-Differenz dEGR anhand der in Fig. 46 gezeigten
Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S285 wird die
einfach korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq gele
sen. Im Schritt S286 wird die Abweichung
Dtq (= Drvq - Qsoln-1) zwischen der einfach korrigierten
Kraftstoffeinspritzmenge Drvq und dem vorangegangenen
Wert Qsoln-1 der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet. Im
Schritt S287 wird die zweifach korrigierte Kraftstoffein
spritzmenge Qsolb sowohl aus der Abweichung Dtq als auch
dem Kraftstoffeinspritzmengen-Korrekturfaktor Kqsolh
gemäß der folgenden Gleichung abgeleitet.
Qsolb = Qsoln-1 + Dtq × Kqsolh
Wie aus der in Fig. 46 gezeigten Kennlinie der EGR-Raten-
Abweichung (dEGR) über dem Kraftstoffeinspritzmengen-
Korrekturfaktor (Kqsolh) deutlich wird, ist der Korrek
turfaktor Kqsolh so beschaffen, daß er auf "1" einge
stellt ist, wenn die Abweichung dEGR der EGR-Rate gleich
"0" ist und allmählich auf einen vorgegebenen Dezimal
bruch kleiner als "1" und etwas größer als "0" längs
einer im wesentlichen parabolischen Kurve verringert
wird, wenn der Absolutwert |dEGR| der EGR-Raten-Abwei
chung dEGR zunimmt, und auf dem obenerwähnten vorgegebe
nen Dezimalbruchwert gehalten wird, wenn die EGR-Raten-
Abweichung dEGR ihre vorgegebene obere oder untere Grenze
überschreitet. In dem Fall, daß die EGR-Raten-Abweichung
dEGR gleich "0" ist, beträgt z. B. der Korrekturfaktor
Qsolh "1". In diesem Fall wird die zweifach korrigierte
Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb gleich der einfach korri
gierten Kraftstoffeinspritzmenge Drvq, da
Qsolb =
Qsoln-1 + Btq × Kqsolh = Qsoln-1 + Btq =
Qsoln-1 + Drvq - Qsoln-1 = Drvq.
In Fig. 47 ist eine weitere Unterroutine zur Korrektur
der Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.
Im Schritt S291 wird der Volumetrikeffizienz-Äquiva
lenzwert Kin eingelesen. Der Volumetrikeffizienz-Äquiva
lenzwert Kin kann als Produkt (Kinn × Kinp) des motor
drehzahlabhängigen Korrekturfaktors Kinn (siehe Fig. 10)
und des ansaugdruckabhängigen Korrekturfaktors Kinp
(siehe Fig. 9) im wesentlichen auf die gleiche Weise wie
oben in bezug auf die Fig. 8, 9 und 10 erläutert, berech
net werden. Im Schritt S292 wird die zweifach korrigierte
Kraftstoffeinspritzmenge (eine endgültige Kraftstoffein
spritzmenge/Zylinder/Ansaugtakt) Qsolb gemäß der
folgenden Verzögerungsgleichung erster Ordnung geschätzt.
Qsolb = Qsoln-1 × (1 - Kvol × Kin) + Drvq × Kvol × Kin
wobei Kvol das obenerwähnte vorgegebene volumetrische
Verhältnis (Vc/Vm) der volumetrischen Kapazität pro
Zylinder (Vc) zur volumetrischen Kapazität des Sammlers
und des Ansaugkrümmers im Zuführungssystem (Vm) bezeich
net, das Produkt (Kvl × Kin) angibt, welcher Prozentsatz
der derzeit berechneten einfach korrigierten Kraftstoff
einspritzmenge Drvq momentan in den Zylinder gesaugt
wird. Aufgrund der Verzögerung erster Ordnung entspricht
daher der erste Ausdruck {Qsoln-1 × (1 - Kvol × Kin)} im
wesentlichen der Rate der Kraftstoffeinspritzmenge, die
innerhalb des vorangehenden Werts Qsoln-1 der im vorange
henden Arithmetikoperationszyklus (siehe Fig. 44) berech
neten Kraftstoffeinspritzmenge in den Zylinder gesaugt
wird, während der zweite Ausdruck (Drvq × Kvol × Kin) im
wesentlichen der Rate der Kraftstoffeinspritzmenge ent
spricht, die von der im aktuellen Arithmetikoperationszy
klus (siehe Schritt S273 der Fig. 44) abgeleiteten ein
fach korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge in den Zylin
der gesaugt wird.
In den Fig. 48 und 49 ist eine weitere Unterroutine zur
Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge gezeigt.
Im Schritt S301 wird die zugeführte Frischluftströ
mungrate Qas0 eingelesen. Die Strömungsrate Qas0 wird als
gewichteter Mittelwert der Ansaugluftströmungsrate Qasn
durch den Ablauf vom Schritt S21 über Schritt S22 zu
Schritt S23 erhalten, wie oben in bezug auf Fig. 4 erläu
tert worden ist. In der gezeigten Ausführungsform wird
die Ansaugluftströmungsrate Qasn aus dem Spannungssignal
wert Qo vom Luftströmungsmesser gemäß der in Fig. 53
gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S302
die zugeführte Frischluftströmung/Zylinder/Zufüh
rungstakt (einfach als die Frischluftströmung pro
Zylinder Qac abgekürzt) gemäß der folgenden Gleichung
berechnet.
Qac = Qas0/Ne × 120/CYLN#
wobei Qas0 den gewichteten Mittelwert der Ansaugluftströ
mung Qasm bezeichnet, Ne die Motordrehzahl bezeichnet und
CYLN# die Anzahl der Motorzylinder bezeichnet.
Im Schritt S303 wird eine zulässige Kraftstoffeinspritz
menge Qsolc gemäß der folgenden Gleichung aus drei Para
metern abgeleitet, nämlich dem Luftüberschußfaktor-Äqui
valenzwert Lamb (einen Zyklus vorher im Schritt S307
berechnet), der zulässigen Luftüberschußfaktorveränderung
(Dlamb) (einen Zyklus vorher im Schritt S308 abgeleitet)
sowie der Frischluftströmung pro Zylinder Qac.
Qsolc = Qac/(Lamb - Dlamb)/14,6
Im Schritt S304 wird die zulässige Kraftstoffeinspritz
menge Qsolc mit der einfach korrigierten Kraftstoffein
spritzmenge Drvq verglichen. Im Fall von Qsolc ≧ Drvq
wird mit Schritt S305 fortgefahren, in dem die einfach
korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Drvq als die endgül
tige korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb betrach
tet wird. Im Gegensatz dazu wird im Fall von Qsolc < Drvq
mit Schritt S306 fortgefahren, in dem die zulässige
Kraftstoffeinspritzmenge Qsolc als die endgültige korri
gierte Kraftstoffeinspritzmenge Qsolb betrachtet wird.
Mit anderen Worten, es wird die kleinere der beiden
berechneten Kraftstoffeinspritzmengen Drvq und Qsolc
ausgewählt. Im Schritt S307 wird der Luftüberschußfaktor-
Äquivalenzwert Lamb als Funktion sowohl der endgültigen
korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge Qsol (genauer
Qsolb) als auch der Frischluftströmung pro Zylinder Qac
gemäß der folgenden Gleichung berechnet.
Lamb = Qac/Qsol/14,6
Im Schritt S308 wird die zulässige Luftüberschußfaktor
veränderung Dlamb aus dem im Schritt S307 berechneten
Luftüberschußfaktor-Äquivalenzwert Lamb anhand der in
Fig. 49 gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Wie aus
der in Fig. 49 gezeigten Kennlinie deutlich wird, ist die
zulässige Luftüberschußfaktorveränderung Dlamb so einge
stellt, daß sie im wesentlichen proportional zur Größe
des Luftüberschußfaktor-Äquivalenzwerts Lamb ist, wodurch
die Abgasregelleistung und die Fahreigenschaften geeignet
aufeinander abgestimmt sind.
In Fig. 50 ist die Unterroutine für die Berechnung der
maximalen Kraftstoffeinspritzmenge Qful gezeigt.
Im Schritt S311 wird die Frischluftströmung pro Zylinder
Qac eingelesen. Genauer wird im Schritt S311 zusätzlich
zur Frischluftströmung pro Zylinder Qac die Motordrehzahl
Ne und der Ansaugdruck (genauer der einen Zyklus vorher
abgeleitete Ansaugdruck Pmn-1) gelesen.
Im Schritt S312 wird zuerst der Grenz-Luftüberschußfaktor
Klamb als Produkt (Klambn × Klambp) des motordrehzahlab
hängigen Faktors Klambn (siehe die in Fig. 51 gezeigte
Nachschlagtabelle) und des ansaugdruckabhängigen Faktors
Klambp (siehe die in Fig. 52 gezeigte Nachschlagtabelle)
bestimmt. Anschließend wird die maximale Kraftstoffein
spritzmenge Qful als Funktion der Frischluftströmung pro
Zylinder Qac und des Grenz-Luftüberschußfaktors Klamb
(= Klambn × Klambp) gemäß der folgenden Gleichung berech
net.
Qful = Qac/Klamb/14,6
Gemäß der Vorrichtung der vierten Ausführungsform wird
die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von den
Motorbetriebsbedingungen wie z. B. dem Vorhandensein oder
Fehlen der Abgasrückführung und der Veränderung der EGR-
Rate (Megr) genau korrigiert, wodurch eine
unbeabsichtigte starke Verringerung des
Luftüberschußfaktors verhindert wird. Als Folge davon
werden das Fahrverhalten (eine Beschleunigungsleistung)
und die Abgasregelleistung gut aufeinander abgestimmt.
Ferner wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit
von einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq),
der Soll-EGR-Rate und der Ist-EGR-Rate (genauer der
Abweichung dEGR zwischen der Soll-EGR-Rate und der Ist-
EGR-Rate) genau korrigiert, wodurch die Lieferung der
Kraftstoffeinspritzmenge optimiert wird. In der ersten
Abwandlung der Einspritzmengenkorrektur unter
Berücksichtigung einer Verzögerung erster Ordnung bis die
unmittelbar berechnete Kraftstoffeinspritzmenge
tatsächlich in den Zylinder gelangt, wird jedoch die
gewünschte Einspritzmenge (entsprechend der einfach
korrigierten Kraftstoffeinspritzmenge) weiter korrigiert.
Dies verbessert eine Genauigkeit der Kraft
stoffeinspritzmengen-Korrektur. Um die Einspritzmenge in
der obenerwähnten Abwandlung genauer zu korrigieren,
werden als Verzögerungszeitkonstante erster Ordnung
(Kvl × Kin) mehrere Parameter verwendet, nämlich die
volumetrische Kapazität Vm des Sammlers und des Ansaug
krümmers, die volumetrische Kapazität pro Zylinder Vc
sowie der Volumetrikeffizienz-Äquivalenzwert Kin, der auf
der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pmn-1 beruht.
Die Verzögerungszeitkonstante erster Ordnung kann zumin
dest aus einen dieser drei Parameter Vm, Vc, Kin und
dergleichen abgeleitet werden. Außerdem kann in der
zweiten Abwandlung der Einspritzmengenkorrektur die
Kraftstoffeinspritzmenge in Abhängigkeit von der ge
wünschten Kraftstoffeinspritzmenge (Drvq) und dem berech
neten Luftüberschußfaktor (Lamb) genau berechnet werden.
Wie in Fig. 49 gezeigt, kann die Kraftstoffeinspritzmenge
unter Berücksichtigung der zulässigen Luftüberschußfaktorveränderung
(Dlamb), die anhand des berechneten
Luftüberschußfaktors (Lamb) berechnet wird und somit mit
diesem korreliert, genauer korrigiert und eingestellt
werden, wobei als Folge hiervon die Ist-Kraftstoffein
spritzmenge in Abhängigkeit von der Größe des berechneten
Luftüberschußfaktors Lamb geeignet eingestellt wird, so
daß die Veränderung des Luftüberschußfaktors nicht extrem
zunimmt, wodurch verhindert wird, daß der Luftüberschuß
faktor schnell absinkt. Somit werden die Abgasregelungs
leistung und das Fahrverhalten geeignet aufeinander
abgestimmt.
Fünfte Ausführungsform
In den Fig. 54 bis 72 ist eine Hauptroutine für die
arithmetische Operation einer gemittelten Ansaugluftströ
mungsrate oder eines gewichteten Mittelwerts der zuge
führten Frischluftströmungsrate gezeigt.
Im Schritt S341 wird das Spannungssignal Qo vom Luftströ
mungsmesser 16 (siehe Fig. 1) eingelesen. Im Schritt S342
wird das Spannungssignal Qo in eine Ansaugluftströmungs
rate (oder eine zugeführte Frischluftströmungsrate) Qas01
umgesetzt, indem gemäß der in Fig. 53 gezeigten Umset
zungstabelle eine Linearisierung durchgeführt wird. Im
Schritt S343 wird unter Berücksichtigung der Antwortver
zögerung, die der Luftströmungserfassungsvorrichtung wie
z. B. einem Hitzdraht-Luftströmungsmesser eigen ist, eine
sogenannte Vorverarbeitung auf die zugeführte Frischluft
strömungsrate (Qas01) angewendet, um eine vorverarbeitete
Frischluftströmungsrate Qas02 zu erzeugen. Im Schritt
S344 wird unter Verwendung der vorverarbeiteten Frisch
luftströmungsrate Qas02 eine Rückwärtsströmungserfassung
durchgeführt, wobei gleichzeitig eine Strömungsratenkor
rektur auf der Grundlage eines Ergebnisses der Rückwärts
strömungserfassung durchgeführt wird, um eine korrigierte
Frischluftströmungsrate (oder einen um die Rückwärtsströ
mung korrigierten Wert) Qas03 zu erzeugen. Im Schritt
S345 wird bezüglich der korrigierten Frischluftströmungs
rate Qas03 ein Mittelungsprozeß ausgeführt, um die gemit
telte Ansaugluftströmungsrate Qas0 zu erzeugen. Die
Vorverarbeitung des Schritts S343 wird im folgenden mit
Bezug auf die in Fig. 55 gezeigte Unterroutine genauer
beschrieben. Die in Fig. 55 gezeigte Vorverarbeitung wird
als zeitgesteuerte Unterbrechungsroutine ausgeführt, die
in vorgegebenen Zeitintervallen wie z. B. 4 ms gestartet
wird. Wie aus der in Fig. 56 gezeigten Luftströmungsmes
ser-Antwortkennlinie (Stufenantwort-Testdaten), die vom
Erfinder experimentell überprüft wurden, deutlich wird,
besitzt ein typischer Hitzdraht-Luftströmungsmesser eine
erste Zeitkonstante (oder einen ersten Verzögerungskoef
fizienten) T1, die durch die Zone A dargestellt ist,
sowie eine zweite Zeitkonstante (einen zweiten Verzöge
rungskoeffizienten) T2, die durch die Zone B dargestellt
ist.
Wie in Fig. 55 gezeigt, wird im Schritt S351 unter Be
rücksichtigung der ersten Zeitkonstante T1 eine erste
Vorverarbeitung gemäß der folgenden Gleichung durchge
führt.
Qa11 = Qas01n-1 + (Qas01 - Qas01n-1) × 0,004/T1
wobei Qas01n-1 den vorangegangenen Wert der zugeführten
Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im Schritt S342
umgesetzt worden ist, Qas01 den aktuellen Wert der zuge
führten Frischluftströmungsrate bezeichnet und T1 die
erste Zeitkonstante bezeichnet.
Im Schritt S352 wird unter Berücksichtigung der zweiten
Zeitkonstante T2 eine zweite Vorverarbeitung durchge
führt, um eine sekundäre vorverarbeitete Frischluftströmungsrate
Qas02 gemäß der folgenden Gleichung zu erzeu
gen.
Qas02 = Qa11n-1 + (Qa11 - Qa11n-1) × 0,004/T2
wobei Qa11n-1 den vorangehenden Wert der primären vorver
arbeiteten Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im
Schritt S351 einen Zyklus vorher berechnet worden ist,
Qas11 den aktuellen Wert der primären vorverarbeiteten
Frischluftströmungsrate bezeichnet, die im Schritt S351
im aktuellen Arithmetikoperationszyklus berechnet worden
ist, und T2 die zweite Zeitkonstante bezeichnet.
In den Fig. 57 und 58 ist ein Flußdiagramm gezeigt, das
zur Rückwärtsströmungserfassung und zur Rückwärtsströ
mungskorrektur erforderlich ist.
Im Schritt S361 wird ein Vergleichswert (oder ein oberes
Entscheidungsniveau) Qa2sl berechnet, das unter Berück
sichtigung der Motorbetriebsbedingungen mit einem Maxi
malwert der zugeführten Frischluftströmungsrate vergli
chen wird. Der Vergleichswert Qa2sl wird im folgenden mit
Bezug auf die in Fig. 59 gezeigte Unterroutine genauer
beschrieben.
Im Schritt S362 wird die Veränderung seit dem vorangehen
den Wert Qas02n-1 der sekundären vorverarbeiteten Frisch
luftströmungsrate, die im Schritt S352 einen Zyklus
vorher berechnet worden ist, zur laufenden sekundären
vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02 berechnet,
d. h. die Abweichung ΔQa2 (= Qas02 - Qas02n-1) zwischen
der aktuellen Strömungsrate Qas02 und der vorangegangenen
Strömungsrate Qas02n-1.
Im Schritt S363 wird bestimmt, ob die Abweichung ΔQa2
eine negative Zahl ist. Wenn die Antwort im Schritt S363
eine Bestätigung (JA) ist, d. h. im Fall von ΔQa2 < 0,
wird mit Schritt S364 fortgefahren, in dem überprüft
wird, ob der vorangegangene Wert ΔQa2n-1 der Abweichung
größer als oder gleich "0" ist. Im Fall von ΔQa2 ≧ 0 im
Schritt S363 oder im Fall von ΔQa2n-1 < 0 im Schritt S364
springt die Verarbeitung zum Schritt S366. Wenn die
Antwort auf Schritt S364 JA (ΔQa2n-1 ≧ 0) ist, wird mit
Schritt S365 fortgefahren, in dem die vorangegangene
Abweichung ΔQa2n-1 als Maximalwert Qa2m betrachtet wird,
wodurch der Maximalwert Qa2m mit der Abweichung ΔQa2n-1
aktualisiert wird. Im Schritt S363 bedeutet ΔQa2 < 0, daß
die aktuelle Strömungsrate Qas02 ausgehend von der voran
gegangenen Strömungsrate Qas02n-1 zum Zeitpunkt der
laufenden Arithmetikoperation absinkt. Ferner bedeutet
ΔQa2n-1 ≧ 0 im Schritt S364, daß die vorangegangene
Strömungsrate Qas02n-1 ausgehend von der sekundären
vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate Qas02n-2, die
zwei Zyklen vorher im Schritt S352 berechnet worden ist,
ansteigt. Das heißt, der Ablauf vom Schritt S363 über
Schritt S364 zu Schritt S365 bedeutet, daß die vorange
gangene Strömungsrate Qas02n-1 einem Maximalwert ent
spricht, da die sekundäre vorverarbeitete Frischluftströ
mungsrate Qas02 sich von der ansteigenden Richtung zur
abfallenden Richtung verändert. In dem Fall, daß die zwei
in den Schritten S363 und S364 definierten Bedingungen
gleichzeitig nicht erfüllt sind, wird der in der vorgege
benen Speicheradresse in der Steuereinheit der
Vorrichtung der fünften Ausführungsform gespeicherte
Maximalwert Qa2m nicht aktualisiert, wobei als Ergebnis
der vorangegangene Wert des Maximalwerts Qa2m als der
aktuelle Wert gehalten wird.
Im Schritt S366 wird bestimmt, ob der vorangegangene Wert
Flagsn-1 eines Vorzeichenentscheidungsmerkers Flags
gleich "1" oder gleich "0" ist. Wenn die Antwort im
Schritt S366 eine Bestätigung ist, d. h. im Fall von
Flagsn-1 = 1, wird mit Schritt S370 fortgefahren, in dem
ein Vorzeichenmerker Sign auf "1" gesetzt wird. Wenn im
Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S366 negativ (NEIN)
ist, d. h. im Fall von Flagsn-1 = 0, wird mit Schritt
S367 fortgefahren, in dem bestimmt wird, ob die vorange
gangene Abweichung ΔQa2n-1 eine negative zahl ist. Wenn
die Antwort im Schritt S367 eine Bestätigung ist, d. h.
im Fall von ΔQa2n-1 < 0, wird mit Schritt S368 fortgefah
ren, in dem bestimmt wird, ob die aktuelle Abweichung
ΔQa2 gleich oder größer als "0" ist. Wenn die Antwort im
Schritt S368 eine Bestätigung (JA) ist, fährt die Verar
beitung mit Schritt S370 fort, um den Merker Sign auf "1"
zu setzen. Wenn die Antwort im Schritt S368 negativ
(NEIN) ist, wird mit Schritt S369 fortgefahren, in dem
bestimmt wird, ob der Maximalwert Qa2m gleich oder größer
als das Entscheidungsniveau Qa2sl ist. Wenn die Antwort
im Schritt S367 negativ (NEIN) ist, fährt die Verarbei
tung mit Schritt S369 fort, um den Maximalwert Qa2m mit
dem Entscheidungsniveau Qa2sl zu vergleichen. Wenn die
Bedingung Qa2m ≧ Qa2sl im Schritt S369 erfüllt ist, wird
mit Schritt S370 fortgefahren, in dem der Vorzeichenmer
ker Sign auf "1" gesetzt wird. Im Fall von Qa2m < Qa2sl
wird mit Schritt S371 fortgefahren, in dem der Vorzei
chenmerker Sign auf "-1" gesetzt wird. Anschließend wird
im Schritt S372 die korrigierte Frischluftströmungsrate
Qas03 erhalten, in dem gemäß der folgenden Gleichung die
vorangehende sekundäre vorverarbeitete Frischluftströ
mungsrate Qas02n-1 mit dem Wert des aktuellen Vorzeichen
merkers Sign multipliziert wird.
Qas03 = Qas02n-1 × Sign
Im Schritt S373 wird die vorangegangene sekundäre vorver
arbeitete Frischluftströmungsrate Qas02n-1 mit der aktu
ellen sekundären vorverarbeiteten Frischluftströmungsrate
Qas02 aktualisiert, so daß der aktuelle Wert Qas02 an der
vorgegebenen Speicheradresse im Speicher der Steuerein
heit gespeichert wird.
Im Schritt S374 wird bestimmt, ob der Maximalwert Qa2m
gleich oder größer als das Entscheidungsniveau Qa2sl ist.
Im Fall von Qa2m ≧ Qa2sl läuft die Verarbeitung vom
Schritt S374 zu Schritt S376, in dem der Vorzeichenent
scheidungsmerker Flags auf "0" zurückgesetzt wird. Im
Fall von Qa2n < Qa2sl läuft die Verarbeitung vom Schritt
S374 zu Schritt S375, in dem festgestellt wird, ob der
Vorzeichenmerker Sign gleich "-1" ist. Im Fall von
Sign < 0 im Schritt S375 wird mit Schritt S377 fortgefah
ren, in dem der Vorzeichenentscheidungsmerker Flags auf
"1" gesetzt wird. Im Fall von Sign ≧ 0 im Schritt S375
bleibt der Wert des Vorzeichenentscheidungsmerkers Flags
unverändert, worauf ein Zyklus dieser Unterroutine been
det ist.
In Fig. 59 ist eine Arithmetikoperations-Unterroutine zur
Berechnung des obenerwähnten Vergleichswerts (dem Ent
scheidungsniveau) Qa2sl gezeigt. Im Schritt S381 wird als
Motorbetriebszustand die Motordrehzahl Ne eingelesen. Im
Schritt S382 wird der Vergleichswert Qa2sl anhand der in
Fig. 60 gezeigten Nachschlagtabelle aus der Motordrehzahl
Ne abgeleitet. Wie aus der in Fig. 60 gezeigten Kennlinie
deutlich wird, nimmt das Entscheidungsniveau Qa2sl mit
zunehmender Motordrehzahl Ne allmählich ab, da die Rück
wärtsströmungskomponente, die in dem vom Luftströmungs
messer erzeugten Spannungssignal enthalten ist, mit
zunehmender Motordrehzahl Ne abnimmt. Ferner ist bei der
herkömmlichen Vorrichtung erwünscht, die Genauigkeit der
Messung der zugeführten Frischluftströmungsrate insbeson
dere innerhalb eines niedrigen Motordrehzahlbereichs zu
verbessern.
In Fig. 61 ist eine weitere Arithmetikoperations-Unter
routine zur Berechnung des obenerwähnten Vergleichswerts
(dem Entscheidungsniveau) Qa2sl gezeigt. In einer weite
ren Routine wird auf die gleiche Weise wie bei dem in
Fig. 59 gezeigten Ablauf von Schritt S381 bis Schritt
S382 zuerst im Schritt S391 die Motordrehzahl Ne gelesen
und anschließend im Schritt S392 ein Grund-Entscheidungs
niveau (oder ein Grund-Vergleichswert) Qa2slb anhand der
in Fig. 60 gezeigten Nachschlagtabelle aus der Motordreh
zahl Ne abgeleitet. Anschließend wird im Schritt S393 die
Ansaugluftdrosselklappenöffnung TVO gelesen. Im Schritt
S394 wird ein Entscheidungsniveau-Korrekturfaktor Kqa2sl,
der von der Drosselklappenöffnung abhängt, aus der An
saugluftdrosselklappenöffnung TVO anhand der in Fig. 62
gezeigten Nachschlagtabelle abgeleitet. Im Schritt S395
wird ein endgültiger Vergleichswert oder ein endgültiges
Entscheidungsniveau Qa2sl berechnet, in dem das Grund-
Entscheidungsniveau Qa2slb mit dem Korrekturfaktor Kqa2sl
multipliziert wird. Wie aus der in Fig. 62 gezeigten
Kennlinie deutlich wird, ist der drosselklappenöffnungs
abhängige Entscheidungsniveau-Korrekturfaktor Kqa2sl so
beschaffen, daß das Entscheidungsniveau Qa2sl in dem
Fall, in dem die Drosselklappenöffnung TVO gering ist,
auf ein vergleichsweise niedriges Niveau eingestellt ist,
wodurch die zugeführte Frischluftströmung verringert wird
und die in der zugeführten Frischluftströmung enthaltene
Rückwärtsströmungskomponente aufgrund des Anstiegs der
Strömungsgeschwindigkeit der zugeführten Frischluftströ
mung verringert wird, während das Entscheidungsniveau
Qa2sl im Fall einer großen Drosselklappenöffnung, bei der
eine erhöhte Neigung zum Ansteigen der obenerwähnten
Rückwärtströmungskomponente besteht, auf ein vergleichs
weise hohes Niveau eingestellt ist.
In Fig. 63 ist die Arithmetikoperations-Unterroutine für
die Mittelung der rückwärtsströmungs-korrigierten Frischluftströmungsrate
Qas03 gezeigt. Um eine gemittelte
Ansaugluftströmungsrate Qas0 zu bilden, werden im Schritt
S401 das aktuelle rückwärtsströmungs-korrigierte Frisch
luftströmungsratendatum Qas03 und die anderen rückwärts
strömungs-korrigierten Frischluftströmungsratendaten
Qas031, Qas032, . . . ., Qas03N-2, Qas03N-1, die in den
vorangegangenen (n - 1) Zyklen an vorgegebenen Spei
cheradressen gespeichert wurden, gemittelt. Wie im Kasten
des Schritts S402 deutlich gezeigt ist, werden die in den
Speicheradressen gespeicherten Daten bei jedem Zyklus
verschoben. Wie oben ausgeführt ist, wird das erfaßte
Frischluftströmungsraten-Anzeigespannungssignal vom
Luftströmungsmesser unter Berücksichtigung der Antwort
verzögerung (der zwei Zeitkonstanten T1 und T2) des
Luftströmungsmessers geeignet vorverarbeitet, während die
Rückwärtsströmung der zugeführten Frischluftströmung
genau erfaßt wird und die im Ausgangssignal des Luftströ
mungsmesser enthaltene Rückwärtsströmungskomponente genau
korrigiert wird, woraufhin die genau korrigierten Frisch
luftströmungsraten (Qas03) unter Berücksichtigung der
pulsierenden Strömung der zugeführten Frischluft gemit
telt werden. Als Folge davon kann die zugeführte Frisch
luftströmungsrate auf der Grundlage des Ausgangs des
Luftströmungsmessers genau berechnet oder geschätzt
werden, wodurch ungeachtet der Veränderungen der Motorbe
triebsbedingungen einschließlich der Veränderung der
Umgebung sowie der Motorlast und der Motordrehzahl eine
hochgenaue Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung sicherge
stellt wird. Da wie oben erläutert insbesondere bei
Dieselmotoren sowohl die EGR-Steuerung als auch die
Kraftstoffeinspritzmengensteuerung auf der vom Luftströ
mungsmesser erfaßten zugeführten Frischluftströmungsrate
basieren, kann die rückwärtsströmungs-korrigierte und
geeignet gemittelte Frischluftströmungsrate (Qas0) eine
genauere EGR-Steuerung sicherstellen, wodurch die NOx-
Emissionen und der Partikelausstoß wirksam verringert
werden. Ferner kann die genau berechnete Frischluftströ
mungsrate (Qas0) eine genauere Kraftstoffeinspritzmengen
steuerung sicherstellen, wodurch die Zunahme von Ruß
verhindert wird.
In Fig. 64 ist eine vereinfachte erläuternde Ansicht
gezeigt, die die Rückwärtsströmungskorrektur darstellt.
Die obere Hälfte der Fig. 64 zeigt die durch Schritt S343
vorverarbeitete Signalform, während die untere Hälfte der
Fig. 64 die Signalform nach der Rückwärtsströmungskorrek
tur zeigt. Wie aus dem Ablauf vom Schritt S369 über
Schritt S371 zu Schritt S372 in Fig. 58 deutlich wird,
wird dann, wenn der Maximalwert Qa2m kleiner ist als das
Entscheidungsniveau Qa2sl, das vorverarbeitete Signal
Qas02 geeignet invertiert (siehe untere Hälfte der
Fig. 64), wodurch die zugeführte Luftströmungsrate genau
geschätzt wird. Wie in Fig. 64 durch die gestrichelte
Linie gezeigt, sind die in den Fig. 60 und 62 gezeigten
Kennlinien so vorgegeben, daß das Entscheidungsniveau
Qa2sl auf einen Wert kleiner als ein Maximalwert eines
vergleichsweise hohen Scheitels, der die Vorwärtsströ
mungskomponente der zugeführten Frischluft anzeigt, und
größer als ein Maximalwert eines vergleichsweise niedri
gen Scheitels, der die Rückwärtsströmungskomponente der
zugeführten Frischluft anzeigt, eingestellt ist. Fig. 65
zeigt Testergebnisse in Form des Zeitablaufdiagramms für
den Fall, daß die EGR-Steuerung in einem Dieselmotor
eingesetzt ist. Vom obersten Diagramm bis zum untersten
Diagramm zeigen die jeweiligen Diagramme die Ist-Ansaug
luftströmungsrate, das Rückwärtsströmungsanzeigesignal,
die gemessene Ansaugluftströmungsrate, die vom Luftströ
mungsmesser erfaßt worden ist, das vom System des Standes
der Technik erzeugte Ansaugluftströmungsraten-Anzeigesi
gnal, die durch die Vorverarbeitung der vorliegenden
Erfindung erhaltene Ansaugluftströmungsrate sowie den
endgültigen Ausgang des durch die Rückwärtsströmungs-
Korrekturverarbeitung erhaltenen Ansaugluftströmungsra
ten-Anzeigesignals. Wie aus dem Vergleich des obersten
Diagramms (der Ist-Ansaugluftströmungsrate) und dem
untersten Diagramm (dem endgültigen korrigierten Signal
nach der Rückwärtsströmungskorrektur) deutlich wird,
liegt das endgültige korrigierte Signal, das durch die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erhalten wird, im
Vergleich zum Stand der Technik näher an der Ist-Ansaug
luftströmungsrate. Fig. 66 zeigt die Testergebnisse unter
besonderen Bedingungen, in denen die Motordrehzahl bei
850 min-1 gehalten wird und die EGR-Steuerung in Betrieb
ist, wobei die in der zugeführten Luftströmung enthaltene
Rückwärtsströmungskomponente zehn Sekunden nach Beginn
des Tests allmählich zunimmt, während die Amplitude der
Pulsierung im wesentlichen konstant bleibt. Wie in
Fig. 66 gezeigt, weist die Vorrichtung des Standes der
Technik die Neigung auf, daß deren Testdaten (gezeigt
durch die Ein-Punkt-Linie) in der ersteren Hälfte der
Meßdauer der zugeführten Frischluftströmung auf einem
deutlich niedrigeren Pegel gehalten werden, während die
Daten in der letzteren Hälfte der Meßdauer im Vergleich
zur Ist-Strömungsrate (angezeigt durch die gestrichelte
Linie) auf einem deutlich höheren Pegel gehalten werden.
Andererseits weist die Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung die Neigung auf, daß die Daten (gezeigt durch
die durchgezogene Linie), die durch die Korrekturen der
vorliegenden Erfindung erhalten werden, im wesentlichen
in der Nähe der Ist-Strömungsrate liegen.
In Fig. 67 ist eine weitere Routine zur Feststellung
eines Extremwerts (eines Maximalwert oder eines Minimal
werts) des Ausgangsspannungssignals Qo des Hitzdraht-
Luftströmungsmessers 16 (siehe Fig. 1) gezeigt. Im
Schritt S411 werden der aktuelle Wert Qn des Luftströ
mungsmesserausgangs Qo und der vorangegangene Wert Qn-1
aus dem vorgegebenen Speicheradressen abgeleitet und
anschließend die Abweichung Dn (= Qn - Qn-1) zwischen dem
aktuellen Wert Qn und dem vorangegangenen Wert Qn-1
berechnet. Im Schritt S402 wird bestimmt, ob die aktuelle
Abweichung Dn eine positive Zahl ist, d. h. ob Dn < 0,
und zusätzlich die vorangegangene Abweichung Dn-1 eine
negative Zahl ist, d. h. Dn-1 < 0. Die durch die Unglei
chungen Dn < 0 und Dn-1 < 0 definierte Bedingung bedeu
tet, daß der Spannungssignalwert des Luftströmungsmessers
von einer absteigenden Richtung des Spannungssignals zu
einer ansteigenden Richtung des Spannungssignals wech
selt. In einem solchen Fall stellt die Steuereinheit
fest, daß der Signalwert des Spannungssignals, das der
zeit vom Luftströmungsmesser erzeugt wird, einem Minimal
wert entspricht. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, d. h.
in dem Fall, daß die Antwort im Schritt S412 eine Bestä
tigung (JA) ist, wird mit Schritt S413 fortgefahren, in
dem ein Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min auf "1"
gesetzt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im
Schritt S412 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S414
fortgefahren, in dem der Minimalzustandsanzeigemerker
Flg_min auf "0" gesetzt wird und anschließend mit Schritt
S415 fortgefahren wird. Im Schritt S415 wird bestimmt, ob
die aktuelle Abweichung Dn eine negative Zahl (Dn < 0)
und zusätzlich die vorangegangene Abweichung Dn-1 eine
positive Zahl (Dn-1 < 0) ist. Die durch die Ungleichungen
Dn < 0 und Dn-1 < 0 definierte Bedingung bedeutet, daß
der Spannungssignalwert des Luftströmungsmessers von
einer Anstiegsrichtung des Spannungssignals in eine
Abstiegsrichtung des Spannungssignals übergeht. Daher
stellt die Steuereinheit fest, daß der Signalwert des
momentan vom Luftströmungsmesser erzeugten Spannungs
signals einem Maximalwert entspricht. In dem Fall, in dem
die Antwort im Schritt S415 eine Bestätigung (JA) ist,
wird mit Schritt S416 fortgefahren, in dem ein Maximalzu
standsanzeigemerker Flg_max auf "1" gesetzt wird. Wenn im
Gegensatz dazu die Antwort im Schritt S415 negativ (NEIN)
ist, wird mit Schritt S417 fortgefahren, in dem der
Maximalzustandsanzeigemerker Flg_max auf "0" gesetzt
wird. Anschließend kehrt die Verarbeitung zur Hauptrou
tine zurück.
In Fig. 68 ist die Unterroutine zum Zählen sowohl eines
Signalwertanstiegszeitintervalls C_Inc als auch eines
Signalwertabstiegszeitintervalls C_Dec des Ausgangsspan
nungssignals Qo vom Luftströmungsmesser gezeigt.
Im Schritt S421 wird ein Zählwert C des Zählers (oder des
Zeitgebers) auf "0" gesetzt. Im Schritt S422 wird der
Zählwert C um "1" inkrementiert. Im Schritt S423 wird
bestimmt, ob der Minimalzustandsanzeigemerker Flg_min
gleich "1" ist. Wenn die Bedingung Flg_min = 1 erfüllt
ist, d. h. der Minimalzustand ist erreicht, wird mit
Schritt S424 fortgefahren, in dem das Signalwertabstiegs
zeitintervall C_Dec mit dem aktuellen Zählwert C aktuali
siert wird. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt
S423 negativ (NEIN) ist, wird mit Schritt S425 fortgefah
ren, in dem festgestellt wird, ob der Maximalzustandsan
zeigemerker Flg_max gleich "1" ist. In dem Fall, in dem
der Merker Flg_max bereits auf "1" gesetzt ist und somit
die Steuereinheit feststellt, daß der Maximalzustand zum
aktuellen Zeitpunkt erfüllt ist, wird mit Schritt S426
fortgefahren, in dem das Signalwertanstiegszeitintervall
C_Inc mit dem aktuellen Zählwert C aktualisiert wird. In
dem Fall, daß die Bedingung Flg_max = 1 nicht erfüllt
ist, d. h. sowohl die Antworten im Schritt S423 als auch
im Schritt S425 sind negativ und die Steuereinheit stellt
somit fest, daß weder der Minimalzustand noch der Maxi
malzustand erreicht sind, kehrt der Ablauf zu Schritt
S422 zurück, um den Zählwert des Zeitgebers kontinuier
lich hochzuzählen. Auf diese Weise können das Signalwert
abstiegszeitintervall C_Dec und das Signalwertanstiegs
zeitintervall C_Inc genau gemessen werden.
In Fig. 69 ist ein vereinfachtes erläuterndes Zeitablauf
diagramm gezeigt, das sich auf die in den Fig. 67 und 68
gezeigten Unterroutinen bezieht. Die erste Halbzeitperi
ode der Fig. 69 zeigt die vereinfachte Signalform einer
Grundsignalausgabe vom Luftströmungsmesser bei Fehlen der
Rückwärtsströmung im Zuführungsdurchlaß, während die
hintere Halbzeitperiode der Fig. 69 die vereinfachte
Signalform einer Grundsignalausgabe des Luftströmungsmes
sers im Fall des Auftretens der Rückwärtsströmung zeigt.
Bei Fehlen der Rückwärtsströmung (wie in der ersten
Hälfte gezeigt) schwingt das Grundsignal periodisch mit
einem im wesentlichen identischen Zyklus mit einer ver
gleichsweise langen Wellenlänge. Bei Vorhandensein der
Rückwärtsströmung (wie in der hinteren Hälfte gezeigt)
ist die Signalform des Luftströmungsmessers durch einen
mittleren Scheitel (der einer Vorwärtsluftströmung ent
spricht) und einen kleinen Scheitel (der einer Rückwärts
luftströmung entspricht), die miteinander kombiniert
sind, gekennzeichnet, da der Luftströmungsmesser die
Rückwärtsströmungskomponente als positiven Signalwert
erfaßt und ausgibt. Mittels der in Fig. 67 gezeigten
Routine werden der Minimalzustand (Flg_min = 1) und der
Maximalzustand (Flg_max = 1) erfaßt. Mittels der in
Fig. 68 gezeigten Routine werden das Signalwertanstiegs
zeitintervall C_Inc und das Signalwertabstiegszeitinter
vall C_Dec gemessen. Wie aus den Formen der oberen drei
Signale, d. h. dem Grundsignal, dem Signalwertabstiegs
zeitintervall-Anzeigesignal (C_Dec) und dem Signalwertan
stiegszeitintervall-Anzeigesignal C_Inc), deutlich wird,
beginnt zu dem Zeitpunkt (mit dem schwarzen Punkt mar
kiert) der Feststellung des Maximalwerts, d. h. wenn die
Bedingung (Flg_max = 1) erfüllt ist, die Messung für das
Signalwertabstiegszeitintervall C_Dec, wobei ausgehend
von diesem Maximalwert die Messung fortgesetzt wird, bis
der Minimalwert erreicht ist, d. h. bis der Merker
Flg_min auf "1" gesetzt ist. Sobald der Minimalwert
erreicht ist, wird das Signalwertabstiegszeitintervall
C_Dec mit einem neu gemessenen Zeitintervall aktuali
siert. Auf ähnliche Weise wird zu dem Zeitpunkt (mit dem
kleinen Kreis markiert) der Feststellung des Minimal
werts, d. h. wenn die Bedingung (Flg_min = 1) erfüllt
ist, die Messung für das Signalwertanstiegszeitintervall
C_Inc begonnen, wobei diese Messung ausgehend vom Mini
malwert fortgesetzt wird bis der Maximalwert erreicht
ist, d. h. bis der Merker Flg_max auf "1" gesetzt ist.
Sobald der Maximalwert erreicht ist, wird das Signal
wertanstiegszeitintervall C_Inc mit einem neu gemessenen
Zeitintervall aktualisiert. In Fig. 69 bezeichnet das
Signal DC die Abweichung zwischen den Signalwertabstiegs
zeitintervall-Anzeigesignal C_Dec und dem Signalwertan
stiegszeitintervall-Anzeigesignal C_Inc. während die
schattierten Bereiche entsprechende signalverarbeitete
Bereiche oder invertierte Signalbereiche zeigen, die in
Abhängigkeit vom Vergleich des Abstiegszeitintervalls
C_Dec und des Anstiegszeitintervalls C_Inc. genauer in
Abhängigkeit von der Abweichung DC (= C_Dec - C_Inc)
bestimmt werden können. Die Signalverarbeitung basiert
auf dem in Fig. 70 gezeigten Flußdiagramm. Die in Fig. 70
gezeigte Unterroutine arbeitet mit den in den Fig. 67 und
68 diskutierten Unterroutinen zusammen, um das Vorhanden
sein der Rückwärtsströmung festzustellen und das Zeitin
tervall der Rückwärtsströmung zu messen und einen Si
gnalumkehrmerker Flg_neg zeitgerecht auf "1" zu setzen,
wie später erläutert wird.
Wie in Fig. 70 gezeigt, wird im Schritt S431 durch den
Ausdruck (DC = C_Dec - C_Inc) die Abweichung DC zwischen
dem aktuellen Wert des Abstiegszeitintervalls C_Dec und
dem aktuellen Wert des Anstiegszeitintervalls C_Inc
berechnet. Im Schritt S432 wird festgestellt, ob die
aktuelle Abweichung (DC) eine positive Zahl ist, d. h. ob
DC ≧ 0 ist. Wenn die Antwort im Schritt S432 eine Bestä
tigung ist, wird mit Schritt S433 fortgefahren, in dem
der Signalinversionsmerker Flg_neg auf "1" gesetzt wird.
Wenn die Antwort im Schritt S432 negativ ist, wird mit
Schritt S434 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob
der Maximalzustandsanzeigemerker Flg_max und der Si
gnalinversionsmerker Flg_neg beide auf "1" gesetzt sind.
Wenn die Antwort im Schritt S434 eine Bestätigung ist,
wird mit Schritt S435 fortgefahren, so daß der Signalin
versionsmerker Flg_neg auf 0 gesetzt wird. Wenn die
Antwort im Schritt S434 negativ ist, wird mit Schritt
S436 fortgefahren, in dem festgestellt wird, ob der
vorangegangene Wert DC(n-1) der Abweichung eine negative
Zahl ist und zusätzlich der Minimalzustandsanzeigemerker
Flg_min gleich "1" ist. Wenn die Antwort im Schritt S436
eine Bestätigung (JA) ist, geht die Verarbeitung zum
Schritt S433 über, um den Merker Flg_neg auf "1" zu
setzen. Wenn im Gegensatz dazu die Antwort im Schritt
S436 negativ (NEIN) ist, fährt die Verarbeitung mit
Schritt S437 fort, in dem der vorangegangene Wert des
Merkers Flg_neg als der aktuelle Wert des Merkers Flg_neg
betrachtet wird, d. h. der vorangegangene Wert des Mer
kers Flg_neg bleibt in der laufenden Routine unverändert.
Wie aus dem Flußdiagramm der Fig. 70 deutlich wird,
stellt die Steuereinheit das Vorhandensein der Rückwärts
strömung fest und setzt anschließend in dem Fall, in dem
der aktuelle Wert der Abweichung DC eine positive Zahl
ist, oder z. B., wie aus den schattierten Zonen der
Fig. 69 deutlich wird, in dem Fall, daß die Abweichung DC
während der Zeitperiode von dem Zeitpunkt, zu dem die
Abweichung DC von der negativen Zahl zu Null übergeht und
gleichzeitig der Minimalwert erreicht wird, bis zu dem
Zeitpunkt, zu dem der nächste Maximalwert erreicht wird,
auf Null gehalten wird, den Signalinversionsmerker
Flg_neg auf "1". Daher wird der obenerwähnte Mittelungs
prozeß auf der Grundlage des umgesetzten oder invertierten
Signals der Fig. 69 durchgeführt, um das endgültige
Frischluftströmungsraten-Anzeigesignal (Qas0) zu erzeu
gen, wodurch eine hochgenaue EGR-Steuerung und eine
hochgenaue Kraftstoffeinspritzmengensteuerung (oder eine
hochgenaue Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung) sicherge
stellt werden.
Die Fig. 71A bis 71C zeigen Testergebnisse ähnlich dem in
Fig. 65 gezeigten Test für den Fall der Signalverarbei
tung des Signalausgangs vom Hitzdraht-Luftströmungsmesser
für die Rückwärtsströmungskorrektur, die sich auf die in
den Fig. 67, 68 und 70 gezeigten Flußdiagramme beziehen.
Die Fig. 71A, 71B und 71C zeigen jeweils die vom Luft
strömungsmesser ausgegebene Signalform, die Signalform
des vorverarbeiteten Signals und die Signalform des durch
die Rückwärtsströmungskorrektur geeignet konvertierten
oder invertierten Signals. Andererseits zeigt Fig. 72
Simulationsergebnisse für den Fall, daß die Vorrichtung
der fünften Ausführungsform auf einen Dieselmotor mit
einem EGR-Steuersystem wie in den Fig. 1 und 29 gezeigt
angewendet wird. Der Simulationstest wurde vom Erfinder
der vorliegenden Erfindung unter einer Bedingung durchge
führt, in der die Menge der Abgasrückführung (EGR) all
mählich entsprechend einem Anstieg der verstrichenen Zeit
während des Leerlaufs zunimmt, so daß die vom Hitzdraht-
Luftströmungsmesser gemessene Ist-Zuführungsfrischluft-
Strömungsrate allmählich abnahm. Außerdem wurde die
Motordrehzahl im Test auf 850 min-1 gehalten und die
Abtastperiode auf 1 ms festgelegt, wobei eine zugeführte
Frischluftpulsierungsströmung in Form einer sinusförmigen
Welle angewendet wurde. Wie in Fig. 72 gezeigt, sind die
Ist-Ansaugluftströmungsrate, ein durch das System des
Standes der Technik erhaltenes Strömungsraten-Anzeigesi
gnal sowie ein durch die in den Fig. 67, 68 und 70 ge
zeigte Verarbeitung erhaltenes, geeignet verarbeitetes
Strömungsraten-Anzeigesignal innerhalb eines vergleichsweise
hohen Strömungsratenbereichs im wesentlichen gleich
(bis zu einer verstrichenen Zeit von 14 s). Innerhalb
eines vergleichsweise niedrigen Strömungsratenbereichs
(innerhalb des Zeitintervalls von der verstrichenen Zeit
22 s bis zur verstrichenen Zeit 24 s) stimmt das durch
die vorliegende Erfindung erhaltene signalverarbeitete
Strömungsraten-Anzeigesignal mit der Ist-Strömungsrate
überein, während das durch die Vorrichtung des Standes
der Technik erhaltene Strömungsraten-Anzeigesignal als
ein deutlich höherer Signalpegel ausgegeben wird als die
Ist-Strömungsrate. Wie aus dem Obengenannten deutlich
wird, verwendet die Vorrichtung der fünften
Ausführungsform einen typischen kostengünstigen
Hitzdraht-Luftströmungsmesser, wodurch die
Gesamtproduktionskosten der integrierten Motorsteuerung
der Erfindung verringert werden. Außerdem kann die
Vorrichtung der fünften Ausführungsform, wie oben
ausgeführt ist, durch die Vorverarbeitung und die
Rückwärtsströmungskorrektur (die Signalverarbeitung)
eine hochgenaue Rückwärtsströmungserfassung und somit
eine hochgenaue Zuführungsluftströmungserfassung sicher
stellen.
Obwohl im Vorangegangenen die bevorzugten Ausführungsfor
men der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind,
ist klar, daß die Erfindung nicht auf diese besonderen
Ausführungsformen, die hier gezeigt und beschrieben
worden sind, beschränkt ist, sondern daß verschiedene
Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie durch
die folgenden Ansprüche definiert sind, abzuweichen.