DE4136024C2

DE4136024C2 - Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung

Info

Publication number: DE4136024C2
Application number: DE4136024A
Authority: DE
Inventors: Keiji Hosoi
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2011-11-01
Also published as: HUT61614A; JPH04166671A; DE4136024A1; HU913387D0; CA2053479C; JP2905822B2; US5183020A; CA2053479A1; HU216473B

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückfüh rung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 26 52 573 A1 bekannt, bei der der Durchsatz in der Abgasrückführungsleitung mittels eines Ventils gesteuert wird. Außerdem ist eine Steuer anlage zum Einstellen des Zündzeitpunktes vorgesehen.

In der DE 28 45 354 A1 ist eine weitere Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführungseinrichtung offenbart, die ein Programm zum Regeln des Zündvoreilwinkels aufweist. Der Zündvoreilwinkel wird dabei in Abhängigkeit der Kraftstoff-Einspritzdauer, der Drehzahl der Brennkraftmaschine und des Luft-Durchsatzes der Ansaugleitung oder des Unterdruckes der Ansaugleitung einge stellt. Der Zündvoreilwinkel wird hier völlig unabhängig vom Zustand der Abgasrückführung gesteuert. Dies ist jedoch ein erheblicher Nachteil, da der Zündvorgang stark von der Menge des rückgeführten Abgases abhängt.

Aus der DE 30 06 572 A1 ist eine Zündzeitpunktssteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführungssystem bekannt, bei der zwei unterschiedliche Zündzeitpunktsvoreilungs tabellen in Abhängigkeit davon verwendet werden, ob die Ab gasrückführung vorgenommen wird oder nicht. Ferner wird hier der Zündwinkel noch in Abhängigkeit vieler unterschiedlicher Größen, wie der Drehzahl, der Belastung, der Getriebestellung usw. bestimmt. Jedoch kann auch bei dieser Zündzeitpunktssteuer einrichtung keine optimale Ausnutzung des Abgasrückführungs systems erreicht werden, da der entsprechende Durchsatz in der Abgasrückführungsleitung nicht in die Steuerung des Zündzeitpunk tes eingeht.

Außerdem ist in der DE 28 21 578 A1 eine Signalverarbeitungs schaltung für Verbrennungsmaschinen beschrieben, die verschieden ste Rechenelemente und eine Zündzeiteinstellung aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung so auszubilden, daß der Kraftstoffverbrauch verringert und die Abgasemission bei gleicher Leistung verbessert wird.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.

Das Vorsehen einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung, bei der der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit des Durchsatzes an rückgeführten Abgasen eingestellt wird, ermöglicht eine optimale Abstimmung zwischen Zündzeitpunkt und Abgasdurchsatz in der Abgasrückführungsleitung, wodurch der Kraftstoffverbrauch gering, die Abgasemission verbessert und die Fahreigenschaften optimiert sind.

Ferner wird der Zündzeitpunkt bei der erfindungsgemäßen Vor richtung auf einfache Art und Weise bestimmt, da zuerst zwei Zündzeitpunkte für minimalen bzw. maximalen Gasdurchsatz in der Abgasrückführungsleitung bestimmt werden, wobei nur ein zweidi mensionales Feld (Maschinendrehzahl; Druck in der Ansaugleitung) notwendig ist. Der endgültige Zündzeitpunkt wird dann in Abhängigkeit vom Gasdurchsatz in der Abgasrückführungsleitung bestimmt. Dies erfordert somit nur eine geringen Aufwand und ermöglicht dennoch eine exakte Bestimmung des Zündzeitpunktes in Abhängigkeit von den drei Größen, Maschinendrehzahl, Druck in der Ansaugleitung und Gasdurchsatz in der Abgasrückführungsleitung.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Detail an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Zündzeitpunktssteuersystem vorrichtung für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Flußdiagramm, um den Betrieb des Systems aus Fig. 1 zu erklären,

Fig. 3 ein Diagramm eines Zündzeitpunktskennfeldes, wobei die EGR-Leistungsrate zwischen 0 und 100% liegt,

Fig. 4 einen Punkt eines Zündzeitpunktskennfeldes, wobei die EGR-Leistungsrate 0% ist, und

Fig. 5 einen Punkt eines Zündzeitpunktskennfeldes, wobei die EGR-Leistungsrate 100% ist.

In Fig. 1 bezeichnet die 2 eine Brennkraftmaschine, die 4 ein Ansaugrohr, die 6 eine Ansaugleitung, die 8 ein Abgasrohr und die 10 eine Abgasleitung. Das Ansaugrohr 4 und das Ab gasrohr 8 sind miteinander durch ein EGR-Rohr 14 verbunden, das einen Abgasrückführmechanismus 12 bildet.

Dieses EGR-Rohr 14 bildet eine EGR-Leitung 16 zum Mit einanderverbinden der Ansaugleitung 6 und der Abgasleitung 10. Das heißt, daß eine EGR-Einlaßöffnung 18 am Anfang der EGR- Leitung 16 in die Abgasleitung 10 und ein EGR-Zirkulations abschnitt 20 als Ende der EGR-Leitung 16 in die Ansaugleitung 6 mündet. Im Bereich dazwischen, längs dieser EGR-Leitung 16, ist ein leistungsgesteuertes EGR-Rate regulierendes Solenoid ventil 22 angeordnet, um die Rate der Abgasrückführung durch Öffnen und Schließen der EGR-Leitung 16 zu regulieren. Dieses EGR-Rate regulierende Solenoidventil 22 ist durch eine Steuer einheit (ECU) 24 leistungsgesteuert. Das heißt, daß das Ventil 22 durch die ECU 24 zwischen einem Zustand von 0% der EGR- Leistung bzw. des Durchsatzes (vollständig geschlossener Zu stand) und einem Zustand von 100% der EGR-Leistung (vollstän dig geöffneter Zustand) betätigt wird. Dabei kann die EGR- Rate durch die EGR-Leitung 16 bewirkt in einer stufenlosen Art und Weise durch die EGR-Leitung 16 gesteuert werden, so wie es durch das Kontinuum der Leistungsraten zwischen 0% und 100% begrenzt ist.

In diese Steuereinrichtung 24 werden Daten eingegeben, die die Kühlwassertemperatur, den absoluten Druck des Ansaugrohrs PM, Grad der Drosselöffnung, Drehzahl der Brennkraftmaschine NE und einen Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine darstellt, der von einem Winkelsensor 26 aufgenommen wird, der an die Brenn kraftmaschine 2 angebracht ist.

Ferner wird die Steuereinrichtung 24 betrieben, um die Akti vierung bzw. Betätigung eines Zündmechanismus 28 der Brenn kraftmaschine 2 zu steuern und um den Zündzeitpunkt gemäß der Leistungsrate einzustellen, die an das EGR-Rate regulierende Solenoidventil 22 angelegt wird. Die Steuereinrichtung 24 hat ein Zündzeitpunktskennfeld (siehe Fig. 4) für den Fall daß die EGR-Leistung 0% ist (EGR ist in einem vollständig ge schlossenen Zustand) und ein Zündzeitpunktskennfeld (siehe Fig. 5) für den Fall, daß die EGR-Leistung 100% ist (EGR ist im vollständig geöffneten Zustand). Diese Zündzeitpunktskenn felder aus Fig. 4 und 5 werden in Abhängigkeit von z. B. der Drehzahl der Brennkraftmaschine NE und des absoluten Druckes des Ansaugrohres PM verwendet. Gemäß dem Fall, daß die EGR- Leistung 100% ist, zeigt das Kennfeld der Fig. 5, daß der Zündzeitpunkt vorverlegt wird. Zum Beispiel ist der Zündzeit punkt 20° BPDC (= vor dem oberen Todpunkt), wenn die EGR- Leistung 0% ist und der Zündzeitpunkt 40° BTDC, wenn die EGR- Leistung 100% ist an einem bestimmten Gitterpunkt, der durch die Werte-von NE und PM (siehe Fig. 4 und 5) definiert ist. Das heißt, für bestimmte Werte von NE und PM ergeben Fig. 4 und 5 20° BTDC und 40° BTDC, jeweils als Funktion von NE und PM. Folglich gilt z. B. 20° BTDC = f (NE, PM).

Und im Fall, daß das Fahrzeug an diesem Gitterpunkt betrieben wird, wird die Zündzeitpunktssteuerung zu diesem Zeitpunkt, an dem die EGR-Leistung sich zwischen 0% und 100% bewegt, be züglich zu dem Zündzeitpunktskennfeld von Fig. 3 ausgewertet. Das heißt, für einen bestimmten Wert von NE und PM, wenn die EGR-Leistung etwas unterschiedlich von 0% und 100% ist, wird eine Interpolation bezüglich der Fig. 3 ausgeführt. Gemäß dem Fall, daß die EGR-Rate in einer stufenlosen Art und Weise geändert wird, kann der beste Zündzeitpunkt auf der Grundlage der Zündzeitpunktkennfelder der Fig. 3, 4 und 5 erhalten werden.

Es ist selbstverständlich aus der vorhergehenden und nachfol genden Diskussion, daß die ECU 24 einen herkömmlichen Mikro prozessor verwenden kann.

Der nächste Vorgang dieser Ausführungsform wird mit Bezug zum Flußdiagramm aus Fig. 2 beschrieben.

In der Steuereinrichtung 24, wenn ein Programm gestartet wird (Schritt 102), werden zuerst die Daten eingegeben, die die Drehzahl der Brennkraftmaschine NE, den absoluten Druck des Ansaugrohrs PM, den Grad der Drosselöffnung, die Kühlwasser temperatur, usw. darstellen (Schritt 104), und dann wird eine Leistungsrate für das die EGR-Rate regulierende Solenoid ventil 22 aus diesen Daten berechnet (Schritt 106).

Anschließend wird die Steuereinrichtung 24 betrieben, um die Betätigung des EGR-Rate regulierenden Solenoidventils 22 gemäß der berechneten Leistungsrate (Schritt 108) zu steuern.

Ferner wird die Steuereinrichtung 24 bei 110 betrieben, um die Betätigung des Zündzeitpunktmechanismus 28 zu steuern und dabei den Zündzeitpunkt auszuführen, der auf Grundlage der Zündzeitpunktskennfelder aus Fig. 3 bis 5 mit Bezug zu der EGR-Leistungsrate aus 106 berechnet wurde. Das heißt, die Steuereinrichtung 24, wird betrieben, um den Zündzeitpunkts mechanismus 28 auf den Zündzeitpunkt einzustellen, der durch das Zündzeitpunktskennfeld, das in Fig. 4 gezeigt wird, wenn die EGR-Leistung 0% ist, ermittelt wird, bzw. die Steuerein richtung 24 wird betrieben, den Zündmechanismus 28 auf den Zündzeitpunkt zu stellen, der gemäß des Zündzeitpunktskenn feldes, das in Fig. 5 gezeigt ist, ermittelt wird, wenn die EGR-Leistung 100% ist und die Steuereinrichtung 24 wird be trieben, um den Zündzeitpunktmechanismus 28 auf den Zündzeit punkt zu stellen, der gemäß des Zündzeitpunktskennfeldes aus Kennfeld 3 ermittelt wird, wenn die EGR-Leistung nicht gleich 0% oder 100% ist (Schritt 110).

Als ein Ergebnis, da das EGR-Rate regulierende Solenoidventil 22 durch die Steuereinrichtung 24 leistungsgesteuert ist, kann die EGR-Rate in einer stufenlosen Art und Weise geändert werden und da der Zündzeitpunkt gemäß der Leistungsrate opti mal eingestellt ist, die an das die EGR-Rate einstellende Solenoidventil 22 angelegt wird, kann die Fahreigenschaft verbessert werden und dabei eine äußerst günstige Abgasemis sion erhalten werden. Ferner kann, da der Zündzeitpunkt in Übereinstimmung mit der EGR-Rate geändert wird, die Fahreigen schaft durch positives Ändern der EGR-Rate verbessert werden (oder Ausschalten der Abgasrückführung).

Weiterhin, da die Zündzeitpunktskennfelder aus Fig. 4 und 5 beispielsweise nur zweidimensionale Felder in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine (NE) x Absolutdruck des An saugrohrs (PM) und keine dreidimensionalen Kennfelder benöti gen (Drehzahl der Brennkraftmaschine NE x Absolutdruck des Ansaugrohrs PM x EGR Leistungsrate) kann die Steuereinrichtung 24 vereinfacht und die Leistungsfähigkeit der Steuereinrich tung 24 verringert werden.

Claims

Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung umfassend eine Abgasrückführungsleitung (16), die eine Abgasleitung (10) mit einer Ansaugleitung (6) verbindet und deren Durchsatz durch ein Ventil (22) gesteuert ist, und Einrichtungen zum Einstellen des Zündzeitpunktes,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Einstellen des Zündzeitpunktes umfaßt:
Einrichtungen zum Bestimmen eines ersten und zweiten Zündzeit punktes für einen minimalen bzw. maximalen Durchsatz in der Abgasrückführungsleitung (16) in Abhängigkeit von der Maschinen drehzahl (NI) und dem Drucks (PM) in der Ansaugleitung (6), Einrichtungen zum Interpolieren des ersten und zweiten Zündzeit punktes in Abhängigkeit vom Durchsatz in der Abgasrückführungs leitung (16), und
einen Zündmechanismus (28) der auf den so erhaltenen Zündzeit punkt eingestellt ist.