DE69926446T2

DE69926446T2 - Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69926446T2
Application number: DE69926446T
Authority: DE
Inventors: Naoki Toyota-shi Amano; Hideyuki Toyota-shi Takaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: EP0967377A3; JP3546703B2; EP0967377A2; US6155240A; EP0967377B1; DE69926446D1; JP2000008962A

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine, z.B. eine Steuervorrichtung für eine Abgasrückführung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei einer Steuervorrichtung für eine Abgasrückführung für eine Brennkraftmaschine ist in einem Abgasrückführkanal ein EGR-Ventil zur geeigneten Einstellung des EGR(Abgasrückführung)-Verhältnisses entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorgesehen (JP-A-1-295666 und JP-A-2-267357). Der Öffnungsgrad dieses EGR-Ventils wird durch den von einem elektronischen Unterdruckregelventil zugeführten, eingestellten Unterdruck gesteuert. In diesem Fall wird der Öffnungsgrad des EGR-Ventils durch einen Ausgleich des Unterdrucks von dem elektronischen Unterdrucksteuerventil und einem Rückdruck in dem Abgasrückführkanal bestimmt (US-A-4,625,702).
Wenn jedoch der Öffnungsgrad des EGR-Ventils zu klein ist, wird in dem EGR-Ventil infolge der Schwankungen des Rückdrucks ein Flattern erzeugt, und es können sich ein Geräusch und eine Änderung des EGR-Verhältnisses ergeben.
Um dies zu verhindern, wird, wie in 9 gezeigt, wenn der Öffnungsgrad des EGR-Ventils entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine eingestellt wird, ein elektrischer Strom zur Erreichung eines Öffnungsgrades, bei dem kein Flattern in dem EGR-Ventil erzeugt wird, über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine vorher als ein Stromwert als unterer Grenzwert MIN eingestellt, so dass nur Ströme, die größer als dieser untere Grenzwert MIN sind, dem EGR-Ventil zugeführt werden, und, wenn ein Strom niedriger als der untere Grenzwert MIN erforderlich ist, wird der Strom auf „0" gestellt, und es wird kein Strom zugeführt.
Wenn der Strom bei dem unteren Grenzwert eingestellt wird, bei dem kein Flattern im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine eingestellt wird, und der Öffnungsgrad des EGR-Ventils gleichförmig auf diese Weise gesteuert wird, ist es möglich, das Flattern des EGR-Ventils zu vermindern. Entsprechend dieser Steuerung besteht jedoch ein Betriebsbereich, in dem, auch wenn der Öffnungsgrad des EGR-Ventils durch einen Strom kleiner als dem unteren Grenzwert MIN gesteuert wird, der Öffnungsgrad ohne Erzeugen von Flattern im EGR-Ventil gesteuert werden kann.
Auf diese Weise erhält man jedoch, wenn in einem Betriebsbereich, in dem der Stromwert auf einen kleineren Wert als dem unteren Grenzwert MIN vermindert wird, keine Ströme kleiner als dem unteren Grenzwert MIN. Somit kann, obwohl es für den Kraftstoffwirkungsgrad, die Emissionssteuerung und ähnliches angestrebt wird, die EGR durchzuführen, keine EGR durchgeführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Betriebszustand einer Brennkraftmaschine mittels einer Steuervorrichtung, z.B. einer EGR-Steuerung, in einem weiteren Betriebsbereich (Zone) zu erreichen, indem man einen Grenzwert eines Steuersignals zur Steuerung des EGR-Ventils entsprechend dem Betriebszustand einstellt.
Diese Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 oder 8 gelöst, wobei die abhängigen Ansprüche weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung darstellen.
Eine Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung umfasst ein mittels eines Ausgleichs eines Steuerdrucks und eines Rückdrucks, der sich mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändert, betriebenes Stellglied, ein Steuerdruckzuführventil zur Zuführung des von einer Pumpe erzeugten Steuerdrucks zum Stellglied, entsprechend einem Befehlssignal mit einem Grenzwert, und einer Grenzwertänderungseinrichtung zur Änderung eines Grenzwerts des Befehlssignals entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine.
Der obere Grenzwert, bei dem das Stellglied kein Flattern bei dem Befehlssignal erzeugt, wird durch den Betriebszustand der Brennkraftmaschine beeinflusst. Die Grenzwertänderungseinrichtung stellt den Grenzwert des Befehlssignals entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein.
Der Grenzwert ist somit nicht über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine konstant, und das Stellglied kann bei einem von dem Steuerdruckzuführventil aufgebrachten Steuerdruck gesteuert werden, bis zu einem Zeitpunkt unmittelbar bevor das Flattern erzeugt wird. Das Stellglied kann somit in einem weiteren Betriebsbereich gesteuert werden, und man erreicht einen verbesserten Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Da die Datenwerte des Betriebszustands der Brennkraftmaschine zur Steuerung anderer Funktionen der Brennkraftmaschine erfasst wurden, ist keine besondere Vorrichtung erforderlich, und die Herstellungskosten werden nicht wesentlich erhöht.
Gemäß der Erfindung stellt die Grenzwertänderungseinrichtung einen Grenzwert des Befehlssignals entsprechend dem Rückdruck ein.
Der Grenzwert liegt so, dass das Stellglied bei dem vom Rückdruck des Stellglieds beeinflussten Befehlssignals kein Flattern erzeugt. Da sich der Rückdruck in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine verändert, nimmt die Grenzwertänderungseinrichtung direkt oder indirekt die Änderung in diesem Rückdruck auf und stellt den Grenzwert des Befehlssignals entsprechend dem Rückdruck ein.
Weiter verwendet die Grenzwertänderungseinrichtung die Drehzahl (Umdrehungsgeschwindigkeit) der Brennkraftmaschine als Betriebszustand und stellt einen Grenzwert des Befehlssignals entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine ein.
Durch Verwendung der Drehzahl der Brennkraftmaschine als Betriebszustand der Brennkraftmaschine auf diese Weise ist es möglich, in geeigneter Weise den Grenzwert des Befehlssignals entsprechend der Änderung im Rückdruck einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Stellglied vorzugsweise als EGR-Ventil zur Steuerung eines Öffnungsgrades eines Abgasrückführkanals ausgebildet, wobei das Steuerdruckzuführventil als ein elektrisches Steuerventil zur Steuerung eines von einer Vakuumpumpe dem EGR-Ventil zugeführten Drucks ausgebildet ist, und das Befehlssignal mit einem Grenzwert als ein gegenwärtiges Signal zum Antrieb des elektrischen Druckregelventils mit einem gegenwärtigen unteren Grenzwert ausgebildet wird.
Hiermit kann die EGR-Steuerung über einen weiteren Betriebsbereich durchgeführt werden und der Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird verbessert.
Weiter können ein Drehzahlsensor, ein Abgasdrucksensor, ein Ansaugdrucksensor, ein Luftdurchflussmengenmesser, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung und ähnliches als Einrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine vorgesehen sein.
Eine Funktion zur Verwirklichung der verschiedenen Arten der Stellgliedsteuervorrichtung für die Brennkraftmaschine ist in Form eines Programms vorgesehen, das auf einem Computersystem läuft. Im Fall eines derartigen Programms kann das Programm in einem Speichermedium, z.B. einem ROM, oder einem Sicherungs-RAM gespeichert werden, das mittels des Computers gelesen wird, und der ROM oder der Sicherungs-RAM ist in das Computersystem eingebaut und wird verwendet. Alternativ kann das Programm in einem Speichermedium, z.B. einer Floppydisk, einer magnetooptischen Disk, einem CD-ROM und einer Harddisk gespeichert sein, die mittels des Computers gelesen werden, und das Programm kann zum Start in das Computersystem eingelesen werden, wenn notwendig.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale, so dass die Erfindung ebenfalls als Unterkombination dieser beschriebenen Merkmale bestehen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Steuervorrichtung für einen Dieselmotor gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine schematische Darstellung der Umgebung eines EGR-Ventils der ersten Ausführungsform;
3 ist eine schematische Darstellung des elektrischen Aufbaus einer ECU, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird;
4 ist ein Fließbild zur Darstellung des EVRV Stromsteuervorgangs, der mittels der ECU in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
5 ist ein Fließbild zur Darstellung eines EGR-Betragsberechnungsprogramms, das mittels der ECU in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
6 ist ein Diagramm zur Darstellung des unteren Grenzstromwerts gemäß der ersten Ausführungsform;
7 ist ein Blockdiagramm der Umgebung eines EGR-Ventils einer zweiten Ausführungsform;
8 ist ein Diagramm eines unteren Grenzstromwerts für die zweite Ausführungsform; und
9 ist ein Diagramm zur Einstellung eines unteren Grenzstromwerts.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Steuervorrichtung 2 eines Dieselmotors mit der vorliegenden Erfindung.
Ein Dieselmotor 4 zum Antrieb eines Fahrzeugs ist in das Fahrzeug eingebaut. Der Dieselmotor 4 umfasst einen Turbolader 6 zum Aufladen der in einer Ansauggasleitung 10 durch einen Luftfilter 8 eingeführten Luft, die in eine Verbrennungskammer 18 in einem Zylinder 16 über einen Zwischenkühler 12 und ein Venturirohr 14 geleitet wird.
In die Verbrennungskammer 18 wird über ein Kraftstoffeinspritzventil 20 Kraftstoff eingespritzt, und nach der Verbrennung wird das Abgas in eine Abgasleitung 22 und weiter mittels des Turboladers 6, der dadurch angetrieben wird, nach außen abgegeben.
Eine Abgasrückführleitung 24 ist zwischen der Abgasleitung 22 stromaufwärts des Turboladers 6 und dem Einlassrohr 10 stromabwärts von dem Venturirohr 14 vorgesehen. Die Abgasrückführleitung 24 weist ein EGR-Ventil 26 auf, dessen Öffnungs- und Schließvorgänge durch einen Befehl einer ECU 51 (siehe weiter unten) über ein elektrisches Unterdrucksteuerventil (EVRV) eingestellt werden. Wenn das EGR-Ventil 26 geöffnet ist, liefert die Abgasrückführleitung 24 das Abgas von der Abgasleitung 22 zur Ansaugleitung 10, um die Abgasrückführung durchzuführen.
2 zeigt das EGR-Ventil 26 und seinen Antriebsmechanismus. Das EGR-Ventil 26 ist als ein sogenanntes nach außen geöffnetes EGR-Ventil ausgebildet, und umfasst einen Diaphragmamechanismus. Das Innere eines Gehäusekörpers 26a des EGR-Ventils 26 wird mittels eines Diaphragmas 26b in eine erste zur Atmosphäre geöffnete Diaphragmakammer 26c und eine zweite mit der Vakuumpumpe 27 verbundene Diaphragmakammer 26d unterteilt, wobei die Vakuumpumpe 27 von dem Dieselmotor 4 angetrieben wird.
An einer Oberfläche des Diaphragmas 26b ist an der Seite der zweiten Diaphragmakammer 26d ein Stößel 26e angebracht, der sich davon in Richtung eines in der Abgasrückführleitung 24 angeordneten Sitzabschnitts 26g erstreckt. Der Stößel 26e ist an seiner Spitze mit einem Ventil 26f zur Einstellung einer Abgasströmung in Verbindung mit dem Sitzabschnitt 26g versehen.
Das EVRV 74 erzeugt einen Unterdruck, der entsprechend eines Treiberstroms der ECU mit Hilfe eines von der Vakuumpumpe 27 zugeführten Unterdrucks und des von der atmosphärischen Seite gelieferten atmosphärischen Drucks eingestellt wird. Der so erzeugte Unterdruck wird der zweiten Diaphragmakammer 26d des EGR-Ventils 26 als Steuerdruck zugeführt. Somit wird eine Stellung des Diaphragmas 26b durch den atmosphärischen Druck an der Seite der ersten Diaphragmakammer 26c, dem Rückdruck (Abgasdruck in der Abgasrückführleitung 24), der auf das Spitzenende des Ventils 26f wirkt, und dem Steuerdruck an der Seite der zweiten Diaphragmakammer 26d bestimmt. Die Position des Diaphragmas 26b bestimmt eine Position des an der einen Oberfläche des Diaphragmas 26b angebrachten Stößels 26e und bestimmt ebenfalls eine relative positionsmäßige Beziehung zwischen dem Ventil 26f und dem Sitzabschnitt 26g (entsprechend dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 26). Entsprechend ist es naheliegend, dass der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 26 durch einen Ausgleich des Steuerdrucks von dem EVRV 74 und dem Abgasdruck in der Abgasrückführleitung 24 bestimmt wird.
Wie in 1 gezeigt, wird Hochdruckkraftstoff von einer Kraftstoffverteilereinspritzpumpe 28 dem Kraftstoffeinspritzventil 20 zugeführt, wobei der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt werden. Die Kraftstoffverteilereinspritzpumpe 28 ist mit einem Zeitpunktsteuerventil 30 versehen, das von der ECU 51 angetrieben wird, um den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt einzustellen. Weiter ist die Kraftstoffverteilereinspritzpumpe 28 mit einem elektromagnetischen Überlaufventil 32 versehen, das von der ECU 51 angetrieben wird, um die Kraftstoffeinspritzmenge einzustellen.
Eine erste Drosselklappe 34 in dem Venturirohr 14 wird in Verbindung mit dem Niederdrücken eines Fahrpedals 36 geöffnet und geschlossen. Eine Welle der ersten Dros selklappe 34 weist einen Fahrpedalsensor 38 auf, der einen Fahrpedalöffnungsgrad ACCP erfasst, d.h., einen Betriebsbetrag des Fahrpedals 36. Eine zweite Drosselklappe 40 befindet sich in dem Venturirohr 14 parallel zur ersten Drosselklappe 34 und wird durch die ECU 51 durch einen Diaphragmamechanismus 42 und ein Unterdruckschaltventil 72 eingestellt.
Der elektrische Aufbau der ECU 51 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm gemäß 3 erläutert.
Die ECU 51 wird von einer zentralen Rechnereinheit (CPU) 52, einem Nur-Lesespeicher (ROM) 53, in dem eine bestimmtes Programm oder eine Tabelle vorher gespeichert wurde, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 54, in dem ein Berechnungsergebnis der CPU 52 vorübergehend gespeichert wird, einem Sicherungs-RAM 55, in dem die vorher gespeicherten Daten oder ähnliches beibehalten werden, einem Taktzähler 56 und einer Eingangsschnittstelle 57 und einer Ausgangsschnittstelle 58 gebildet. Die oben beschriebenen Bauteile 52 bis 56 sind mit der Eingangsschnittstelle 57 und der Ausgangsschnittstelle 58 über einen Bus 59 verbunden.
Der Fahrpedalsensor 38, ein Ansaugdrucksensor 62 zur Erfassung eines Drucks der angesaugten Luft stromabwärts des Venturirohres 14, ein Kühlmitteltemperatursensor 64 zur Erfassung einer Motorkühlmitteltemperatur THW des Dieselmotors 4, ein Kraftstofftemperatursensor 66 zur Erfassung einer Temperatur eines Kraftstoffs in der Kraftstoffverteilereinspritzpumpe 28, ein Ansauglufttemperatursensor 67 in dem Ansaugrohr 10 zur Erfassung einer Ansauglufttemperatur, und andere Sensoren sind mit der Eingangsschnittstelle 57 über einen Puf fer, einen Multiplexer, einen A/D-Wandler (keiner von ihnen ist gezeigt) verbunden.
Weiter sind ein Drehzahlsensor 68 zur Erfassung der Drehzahl NE des Dieselmotors 4 auf der Grundlage einer Drehung der Kraftstoffverteilereinspritzpumpe 28, ein Kurbelwellenpositionssensor 70 zur Erfassung einer Bezugswinkelstellung einer Kurbelwelle des Dieselmotors 4, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 71 und andere Sensoren über einen Wellenformschaltkreis (nicht dargestellt) mit der Eingangsschnittstelle 57 verbunden. Ein Startschalter und ähnliches (nicht dargestellt) sind ebenfalls direkt mit der Eingangsschnittstelle 57 verbunden. Der oben beschriebene Mechanismus erlaubt es der CPU 52 Signale von den entsprechenden erwähnten Sensoren zu lesen.
Mit der Ausgangsschnittstelle 58 sind über entsprechende Treiberschaltkreise (nicht dargestellt) das oben beschriebene elektromagnetische Überlaufventil 32, das Unterdruckschaltventil 72 zum Einstellen des Öffnungsgrades der zweiten Drosselklappe 40 mittels Einstellen des Betriebs des Diaphragmamechanismus 42 in einem Zustand, in dem der Unterdruck von der Vakuumpumpe 27 und der atmosphärische Druck zugeführt werden, und das EVRV 74 zum Einstellen der Abgasrückführmenge der Abgasrückführleitung 24 mittels Einstellen des Öffnungsgrades des EGR-Ventils 26, in einem Zustand, in dem der atmosphärische Druck und der Unterdruck von der Vakuumpumpe 27 zugeführt werden, verbunden.
Die CPU 52 stellt somit in geeigneter Weise das elektromagnetische Überlaufventil 32, das Unterdruckschaltventil 72, das EVRV 74 und ähnliches über die Ausgangsschnittstelle 58 auf der Grundlage der erfassten Werte der Sensoren ein, die durch die Eingangsschnittstelle 57 gelesen wurden, und steuert in geeigneter Weise den Betriebszustand des Dieselmotors 4.
Neben den von der ECU 51 in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführten Steuerungen soll im Folgenden die EVRV Stromsteuerung als eine EGR-Betragssteuerung erläutert werden. 4 und 5 zeigen entsprechende Fließbilder. Dieses Programm wird in Intervallen alle 180° der Kurbelwelle (jeder Explosionshub) durchgeführt. Die Schritte in den Fließbildern, die den einzelnen Vorgängen entsprechen, werden durch den Zusatz „S" zu den entsprechenden Schrittzahlen wiedergegeben.
Nach dem Start der EVRV Stromsteuerung in 4 wird zuerst ein Stromwert eiefin für die EGR-Steuerung entsprechend dem EGR Betrag entsprechend einem Betriebszustand der Steuervorrichtung 2 für den Dieselmotor von einem Programm zur Berechnung des EGR Betrags (S100) berechnet.
In dem erwähnten EGR Betragsberechnungsprogramm gemäß 5 wird der Wert des Fahrpedalöffnungsgrades ACCP, der von dem Fahrpedalsensor 38 erfasst wird, gelesen (S102). Weiter wird ein von dem Drehzahlsensor 68 erfasster Wert der Motordrehzahl NE gelesen (S104). Weiter wird die von dem Kühlmitteltemperatursensor 64 erfasste Motorkühlmitteltemperatur THW gelesen (S106).
Auf der Grundlage der erfassten Werte ACCP, NE und THW wird der Stromwert eiefin für die EGR-Steuerung entsprechend dem EGR Wert aus einer Tabelle (nicht dargestellt) der laufenden Werte für die EGR-Steuerung unter Verwendung von Parametern, wie z.B. dem Fahrpedalöff nungsgrad, der Motordrehzahl und der Motorkühlmitteltemperatur abgeleitet.
Nach der Berechnung des laufenden Werts eiefin für die EGR-Steuerung (siehe 4) wird der untere Stromgrenzwert EIEOF aus dem Stromwert einer unteren Grenzwerttabelle (eindimensionale Tabelle) unter Verwendung der Motordrehzahl als Parameter auf der Grundlage der Motordrehzahl NE, die in Schritt S104 gelesen wurde, berechnet.
Ein Diagramm gemäß 6 stellt ein Beispiel des Stromwerts der unteren Grenzwerttabelle dar. Der Stromwert des unteren Grenzwerts EIEOF wird zunehmend eingestellt, wenn die Motordrehzahl NE vermindert wird. D.h., es ist möglich, den Stromwert des unteren Grenzwerts EIEOF auf einen Wert niedriger als den stationären Stromwert des unteren Grenzwerts MIN gemäß 9 (dargestellt durch eine gestrichelte Linie in 6) in dem Bereich einzustellen, in dem kein Flattern in dem EGR-Ventil 26 erzeugt wird. D.h., es ist möglich, den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 26 auf einen ausreichend kleinen Öffnungsgrad zu steuern, auch in einem Bereich, in dem die Motordrehzahl NE gering ist.
Im Folgenden wird bestimmt, ob der Stromwert eiefin für die in Schritt S100 berechnete EGR-Steuerung kleiner als der Stromwert des unteren Grenzwerts EIEOF gemäß Schritt S110 ist oder nicht (S120). Wenn eiefin < EIEOF ist (JA in Schritt S120), wird eiefin auf „0" eingestellt (z.B. mA als Einheit), da in dem EGR-Ventil 26 ein Flattern erzeugt würde, wenn der Stromwert eiefin für die EGR-Steuerung gemäß S100 verwendet würde, um das Flattern zu verhindern. Hierdurch ist der Vorgang vorübergehend beendet, so dass dem EVRV 74 kein Strom zugeführt wird, um das EGR-Ventil 26 geschlossen zu halten.
Zwischenzeitlich wird, wenn eiefin > EIEOF (NEIN in Schritt S120) ist, der gegenwärtige Vorgang vorübergehend beendet, und zwar mit dem Stromwert eiefin für die in Schritt S100 berechnete EGR-Steuerung, wobei eiefin unverändert bleibt. Mit diesem Vorgang wird der Strom, der dem Stromwert eiefin, der in Schritt S100 für die EGR-Steuerung berechnet würde, dem EVRV 74 zugeführt, und das EGR-Ventil 26 wird bei einem Öffnungsgrad entsprechend dem Betriebszustand des Dieselmotors 4 geöffnet.
Die oben beschriebene Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf.
Der Stromwert der unteren Grenze EIEOF, der in Bezug auf den Stromwert eiefin für die EGR-Steuerung so eingestellt wurde, dass das EGR-Ventil 26 kein Flattern erzeugt, wird durch einen Abgasdruck als Rückdruck des EGR-Ventils 26 beeinflusst. Da sich der Abgasdruck mit dem Betriebszustand des Dieselmotors 4 ändert, wird diese Änderung des Abgasdrucks indirekt unter Verwendung der Motordrehzahl NE aufgegriffen, und der untere Grenzstromwert EIEOF entsprechend der Motordrehzahl NE in Schritt S110 eingestellt. D.h., es ist möglich, den Stromwert eiefin für die EGR-Steuerung in einem Bereich einzustellen (eine Zone L unterhalb der gestrichelten Linie in 6), der nicht mit der üblichen Technik eingestellt werden kann.
Aus diesem Grund kann der untere Grenzstromwert EIEOF im gesamten Betriebsbereich des Dieselmotors 4 nicht konstant gehalten werden, und es ist möglich, den Öffnungsgrad des EGR-Ventils 26 im gesamten Betriebsbereich durch den Steuerdruck von dem EVRV 74 bis zu einem Moment kurz vor der Erzeugung des Flatterns im EGR-Ventil 26 einzustellen. Somit ist es möglich, das EGR-Ventil in einem breiteren Betriebsbereich einzustellen, um den verbesserten Betriebszustand des Dieselmotors 4 zu erhalten.
Da die untere Grenzstromwerttabelle nur die Motordrehzahl NE als Parameter verwendet, ist es lediglich notwendig, die Datenwerte der Motordrehzahl NE zu verwenden, die bereits für verschiedene Steuerungen verwendet wird, auch wenn kein Sensor zur Erfassung eines Parameterwertes neu hinzugefügt wird, so dass eine Steigerung der Herstellungskosten vermieden wird.
Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass ein EGR-Ventil 226 mit einer inneren Öffnung gemäß 7 statt des EGR-Ventils 26 gemäß 2 verwendet wird, und dass ein in 8 gezeigtes Diagramm für die Stromwerte des unteren Grenzwerts für den Schritt S110 verwendet wird. In 7 sind denen der ersten Ausführungsform ähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 das EGR-Ventil 226 und sein Antriebsmechanismus erläutert. Das EGR-Ventil 226 ist mit einem Diaphragmamechanismus versehen. Das Innere eines Gehäusekörpers 226a des EGR-Ventils 226 wird durch ein Diaphragma 226b in eine erste Diaphragmakammer 226c und eine zweite Diaphragmakammer 26d unterteilt. Die erste Diaphragmakammer 226c ist mit einer Vakuumpumpe 27 verbunden, die von dem Dieselmotor 4 angetrieben wird, und mit einer atmosphärischen Seite über ein EVRV 74 verbunden. Die zweite Diaphragmakammer 226d ist zu der Abgasrückführleitung 24 geöffnet.
Ein Stößel 226e ist an einer Oberfläche des Diaphragmas 226b an einer Seite der zweiten Diaphragmakammer 226d angebracht und erstreckt sich in Richtung eines Sitzabschnitts 226g, der in der Abgasrückführleitung 24 angeordnet ist. Der Stößel 226e ist an seiner Spitze mit einem Ventil 226f zum Einstellen einer Abgasströmung in Verbindung mit dem Sitzabschnitt 226g versehen.
Das EVRV 74 erzeugt einen Unterdruck, der entsprechend dem Strom zum Antrieb der ECU 51 von einem von der Vakuumpumpe 27 gelieferten Unterdruck und dem von der atmosphärischen Seite gelieferten atmosphärischen Druck eingestellt wird, und führt diesen Unterdruck der ersten Diaphragmakammer 226c des EGR-Ventils 226 als Steuerdruck zu. Eine Stellung des Diaphragmas 226b wird somit durch einen Steuerdruck an der Seite der ersten Diaphragmakammer 226c und einem Rückdruck (Abgasdruck in der Abgasrückführleitung 224) an der Seite der zweiten Diaphragmakammer 226d bestimmt. Die Position des Diaphragmas 226 bestimmt eine Position des Stößels 226e an der einen Oberfläche des Diaphragmas 226b und bestimmt ebenfalls eine relative Positionsbeziehung (entsprechend dem Öffnungsgrad des EGR-Ventils 226) zwischen dem Ventil 226f und dem Sitzabschnitt 226g. Man erkennt aus dem Obigen, dass der Öffnungsgrad des EGR-Ventils 226 durch einen Ausgleich des Steuerdrucks von dem EVRV 74 und dem Abgasdruck in der Abgasrückführleitung 24 bestimmt wird.
Das EGR-Ventil 226 hat eine dem EGR-Ventil 26 der ersten Ausführungsform entgegengesetzte Charakteristik, und wenn die Motordrehzahl NE, wie in 8 gezeigt, zunimmt, wird der untere Grenzstromwert EIEOF vermindert. Somit wird in Schritt S110 ein unteres Grenzstromwertdiagramm verwendet, bei dem der untere Grenzstromwert EIEOF vermindert wird, wenn die Motordrehzahl NE, wie in 8 gezeigt, zunimmt.
Entsprechend erhält man mit der zweiten Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie mit der ersten Ausführungsform.
Andere Ausführungsformen
Obwohl die Motordrehzahl NE als Parameter bei den unteren Grenzstromwertdiagrammen (6 und 8) der entsprechenden Ausführungsformen verwendet wird, kann ein Abgasdrucksensor vorgesehen sein, so dass ein Abgasdruck direkt als Rückdruck erfasst wird, und die untere Grenzwertstromtabelle kann unter Verwendung dieses Abgasdruckparameters verwendet werden. In diesem Fall wird bei dem Aufbau des EGR-Ventils 26 der ersten Ausführungsform, wenn der Abgasdruck vermindert wird, der untere Grenzstromwert EIEOF ebenfalls, wie in 6 gezeigt, vermindert, und in dem Aufbau des EGR-Ventils 226 der zweiten Ausführungsform wird, wenn der Abgasdruck erhöht wird, der untere Grenzstromwert EIEOF, wie in 8 gezeigt, ebenfalls vermindert.
Weiter kann als unterer Grenzstromwert statt der Motordrehzahl NE oder des Abgasdrucks als Parameter der untere Grenzstromwert EIEOF von einer unteren Grenzstromwerttabelle berechnet werden, indem man den Ansaugdruck des Ansaugdrucksensors 62 verwendet, der indirekt den Grad des Abgasdrucks anzeigt, eine Ansaugluftmenge, die man von dem Luftdurchflussmesser erhält, oder eine Kraftstoffeinspritzmenge verwendet werden. In diesem Fall wird bei dem EGR-Ventil 26 der ersten Ausführungsform, wenn der Abgasdruck vermindert wird, der untere Grenzstromwert EIEOF ebenfalls vermindert, wie in 6 gezeigt, und bei dem EGR-Ventil 226 der zweiten Ausführungsform wird, wenn der Abgasdruck zunimmt, der untere Grenzstromwert EIEOF vermindert, wie in 8 gezeigt.
Bei dem EVRV 74 wird der von der von dem Dieselmotor 4 angetriebenen Vakuumpumpe erzeugte Unterdruck durch einen atmosphärischen Druck eingestellt und der eingestellte Unterdruck wird dem EGR-Ventil 26 oder 226 bei den obigen Ausführungsformen zugeführt. Alternativ kann der Unterdruck in dem Ansaugrohr 10 unterhalb der ersten Drosselklappe 34 und der zweiten Drosselklappe 40 durch den atmosphärischen Druck eingestellt werden, und dem EGR-Ventil 26 oder 226 zugeführt werden.
Die obigen Ausführungsformen beschreiben das EGR-Ventil 26 oder 226 als das zu steuernde Objekt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenfalls bei einem Ventil der Art verwendet werden, bei dem der Öffnungsgrad durch eine Beziehung zwischen einem sich mit dem Betriebszustand des Dieselmotors 4 ändernden Rückdruck eingestellt wird, wenn der Öffnungsgrad des Ventils in einem Zustand eingestellt wird, in dem der von der Vakuumpumpe oder der Ansaugleitung erzeugte Unterdruck zugeführt wird. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei einer Ansaugdrosselklappe, wie die zweite Drosselklappe 40 oder ähnlichem, eine Abgasdrosselklappe zur Verwendung einer Abgasbremse, einer variablen Ladevorrichtung (VNT) und ähnlichem verwendet werden.
Obwohl jede der Ausführungsformen ein Beispiel der vorliegenden Erfindung für einen Dieselmotor darstellt, können sie ebenfalls bei einem Benzinmotor verwendet werden.
Obwohl der untere Grenzstromwert EIEOF von der eindimensionalen Tabelle der Motordrehzahl NE bei jeder der Ausführungsformen berechnet wird, kann der untere Grenzstromwert EIEOF aus einer zweidimensionalen Tabelle der Motordrehzahl NE und der Kraftstoffeinspritzmenge berechnet werden.
Bezüglich des Grenzwerts des Befehlssignals des Stromwerts (unterer Grenzstromwert EIEOF) bei jeder der Ausführungsformen kann ein unterer Grenzstromwert anstelle des unteren Grenzstromwertes EIEOF verwendet werden, wenn der Stromwert durch die Betriebssteuerung gesteuert wird, und wenn eine Rückkopplungssteuerung durch Erfassen eines Hubbetrags des EGR-Ventils 26 oder 226 durchgeführt wird, kann ein unterer Grenzhubbetrag verwendet werden.
Obwohl die obigen Ausführungsformen das EGR-Ventil 26 oder 226 der Diaphragmabauart verwenden, dessen Öffnungsgrad durch einen Ausgleich des Steuerdrucks und des Rückdrucks bestimmt wird, kann ein anderes EGR-Ventil verwendet werden, dessen Öffnungsgrad durch einen Ausgleich des Rückdrucks und der in einer Richtung entgegen des Rückdrucks wirkenden Antriebskraft bestimmt wird. Als Quelle der Antriebskraft ist es möglich, einen linearen Solenoid, einen Schrittmotor und ähnliches bekannter Konstruktion zu verwenden.
Es wurden oben Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Realisation der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann in Form eines Programms erfolgen, das auf dem Computersystem läuft. Bei den obigen Ausführungsformen kann das Programm auf einem Speichermedium, z.B. als ROM oder Sicherungs-RAM gespeichert werden, das von dem Computer gelesen wird, das in dem verwendeten Computersystem eingebaut ist.
Alternativ kann das Programm auf einem Speichermedium, z.B. einer Floppy Disk, einer magnet-optischen Disk, einer CD-ROM und einer Harddisk gespeichert werden, die von dem Computer gelesen werden können, die in das Computersystem nach Bedarf geladen werden.
Ein unterer Grenzwert EIEOF zur Steuerung eines EGR-Ventils wird verwendet, um zu verhindern, dass das EGR-Ventil flattert, und wird entsprechend einer Motordrehzahl NE eingestellt, die indirekt einen Abgasdruck, der auf das EGR-Ventil wirkt, anzeigt, wenn der untere Grenzstromwert EIEOF von dem Abgasdruck als Rückdruck des EGR-Ventils beeinflusst wird (S110). Es ist daher möglich, den Stromwert eiefin für die EGR-Steuerung in einem Bereich einzustellen, der üblicherweise nicht abgedeckt wurde. Die EGR-Steuerung kann auf einem weiteren Betriebsbereich ausgedehnt werden, so dass man einen verbesserten Betriebszustand eines Dieselmotors erreicht.

Claims

Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine mit einem mittels eines Ausgleichs eines Steuerdrucks und eines Rückdrucks, der sich mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändert, betriebenen Stellglied (26), und einem Steuerdruckzuführventil (74) zur Zuführung des Steuerdrucks zum Stellglied entsprechend einem Befehlssignal, gekennzeichnet durch eine Grenzwertänderungseinrichtung (51) zur Änderung eines Grenzwerts des Befehlssignals entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwerteinstelleinrichtung (51) einen Grenzwert des Befehlssignals entsprechend dem Rückdruck einstellt.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwerteinstelleinrichtung (51) einen Grenzwert des Befehlssignals entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine einstellt.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (26) als ein EGR Ventil zur Steuerung des Öffnungsgrades eines Abgasrückführkanals ausgebildet ist; das Steuerdruckzuführventil (74) als ein elektrisches Druckregelventil zur Steuerung eines dem EGR Ventil zugeführten Drucks ausgebildet ist; und das Befehlssignal mit einem Grenzwert ein Strom zum Antrieb des elektrischen Druckregelventils (74) ist und der Grenzwert eine untere Grenze des Treiberstroms darstellt.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Drehzahlsensor (68) zur Erfassung einer Drehzahl der Brennkraftmaschine, die als Signal zur Wiedergabe eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, und wobei die Grenzwerteinstelleinrichtung (51) einen unteren Grenzstromwert entsprechend einem vom Drehzahlsensor (68) ausgegebenen Signals einstellt.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Abgasdrucksensor zur Erfassung eines Abgasdrucks der Brennkraftmaschine, der als ein Signal zur Wiedergabe eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine ausgegeben wird, und wobei die Grenzwerteinstelleinrichtung (51) einen unteren Grenzstromwert entsprechend einem vom Abgasdrucksensor ausgegebenen Signals einstellt.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sreuerdruckzuführventil als ein elektrisches Unterdruckregelventil zur Steuerung eines dem EGR Ventil zuzuführenden Unterdrucks ausgebildet ist, und das Befehlssignal mit einem Grenzwert einen Strom zum Antrieb des elektrischen Unterdruckregelventils ist, und der Grenzwert eine untere Grenze des Stromwerts darstellt.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Stellglied (26) zur Erzeugung einer Antriebskraft, so dass die Antriebskraft gegen einen Rückdruck wirkt, der sich mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (4) ändert, eine Stellgliedsteuereinrichtung zur Zuführung eines Befehlssignals zu dem Stellglied zur Steuerung eines Antriebskraftbetrages, gekennzeichnet durch weiter umfassend eine Grenzwertänderungseinrichtung zur Änderung eines Grenzwerts des Befehlssignals entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied einen linearen Solenoid als Antriebskraftquelle aufweist.
Steuervorrichtung für ein Stellorgan einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied einen Schrittmotor als Antriebskraftquelle aufweist.