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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme zum Regeln der von einem Verbrennungsmotor erzeugten Abgasemissionen, und insbesondere Systeme zum Regeln der Abgasemissionen durch Regeln des dem Motor zugeführten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bzw. Luft-Kraftstoff-Gemisches in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebszuständen des Motors.
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Gegenwärtig gibt es eine Reihe von Systemen zum Steuern der von einem Verbrennungsmotor erzeugten Abgasemissionen. Bei solchen Systemen soll das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F) der Abgasemissionen gesteuert werden, indem die dem Motor zugeführte Luft und/oder der dem Motor zugeführte Kraftstoff so gesteuert wird/werden, dass ein Soll-A/F-Verhältnis erreicht wird. Das Erreichen des Soll-A/F-Verhältnisses führt zu einer Reihe von Vorteilen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, das Erzielen eines Soll-Erzeugungspegels an Stickstoffoxiden (NOx).
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Aus dem Dokument
EP 0 892 164 A2 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Abgasrückführung bekannt, bei der in einer ersten Ausführungsform eine Korrektur des Abgasrückführungsstroms basierend auf einem Differenzwert zwischen einer ermittelten Frischluftmenge und einer Soll-Frischluftmenge erreicht wird, während bei einer zweiten Ausführungsform die Soll-Abgasrückführung gemäß dem ermittelten Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert gebildet wird.
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Ein weiteres Regelungssystem ist aus dem Dokument
DE 696 27 218 T2 bekannt, bei dem mittels Lambdasensoren, die vor und zwischen den Katalysatoren in der Abgasleitung angeordnet sind, eine Regulierung der Abgasemission erreicht wird.
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Die vorliegende Erfindung kann ein oder mehrere Merkmale, die in den beigefügten Ansprüchen angeführt sind, oder ein oder mehrere der folgenden Merkmale sowie Kombinationen derselben aufweisen. Ein System zum Regeln eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das einem Verbrennungsmotor zugeführt wird, kann eine Lufteinlassleitung, die fluidleitend mit einem Ansaugkrümmer des Motors gekoppelt ist, eine Abgasrückführungs(EGR)-Leitung, die fluidleitend zwischen einen Abgaskrümmer des Motors und die Lufteinlassleitung oder den Absaugkrümmer gekoppelt ist, ein EGR-Ventil, das in Reihe mit der EGR-Leitung angeordnet sein kann und auf ein Ventilsteuersignal hin reagiert, um den Abgasstrom durch die EGR-Leitung zu steuern, einen Lambdasensor, der ein Lambdasignal erzeugt, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem Motor erzeugten Abgases angibt, und einen Steuerschaltkreis aufweisen. Der Steuerschaltkreis kann einen Soll-Wert eines Luftmassenstroms sowie einen Soll-Wert eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzeugen. Der Steuerschaltkreis kann ferner einen ersten Fehlerwert als eine Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert und dem Lambdasignal bestimmen. Zusätzlich kann der Steuerschaltkreis einen angepassten Luftmassenstromwert in Abhängigkeit des Soll-Luftmassenstromwerts und eines Luft-Kraftstoff angepassten Massestromwertes bestimmen, wobei ein erster Regler den ersten Fehlerwert aus einer Messung ohne Einheiten in den Luft-Kraftstoff angepassten Massestromwert umwandelt. Der Steuerschaltkreis kann das Ventilsteuersignal in Abhängigkeit des angepassten Luftmassenstromwerts erzeugen.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein System zum Regeln eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das einem Verbrennungsmotor zugeführt wird, eine Lufteinlassleitung, die fluidleitend mit einem Ansaugkrümmer des Motors gekoppelt ist, eine Abgasrückführungs(EGR)-Leitung, die fluidleitend zwischen einen Abgaskrümmer des Motors und die Lufteinlassleitung und/oder den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, ein EGR-Ventil, das in Reihe mit der EGR-Leitung angeordnet sein kann und auf ein Steuersignal hin reagiert, um den Abgasstrom durch die EGR-Leitung zu steuern, einen Lambdasensor, der ein Lambdasignal erzeugt, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem Motor erzeugten Abgases angibt, und einen Steuerschaltkreis aufweisen. Der Steuerschaltkreis kann einen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert erzeugen. Der Steuerschaltkreis kann ferner einen ersten Fehlerwert als eine Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert und dem Lambdasignal bestimmen. Der Steuerschaltkreis kann das erste Ventilsteuersignal in Abhängigkeit des ersten Fehlerwerts erzeugen. Der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert kann in Abhängigkeit eines Soll-Sauerstoffgehalts einer Ladung ausgedrückt sein, die dem Ansaugkrümmer zugeführt wird, wobei die Ladung Frischluft, die dem Ansaugkrümmer durch den Luftansaugkrümmer zugeführt wird, und zurückgeführtes Abgas, das dem Ansaugkrümmer durch die EGR-Leitung zugeführt wird, aufweist.
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1 ist eine schematische Darstellung einer illustrativen Ausführungsform eines Systems zum Bestimmen und Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des von einem Verbrennungsmotor erzeugten Abgases.
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2 ist eine schematische Darstellung einer illustrativen erfindungsgemäßen Ausführungsform des A/F-Regellogikblocks der 1.
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3 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des A/F-Regellogikblocks der 1.
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4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des A/F-Regellogikblocks der 1.
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Für ein besseres Verständnis der erfindungsgemäßen Prinzipien wird nun Bezug auf mehrere Ausführungsformen genommen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, und es werden spezielle Ausdrücke zur Beschreibung derselben verwendet.
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Bezugnehmend auf die 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Systems 10 zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Abgasemissionen gezeigt. Das System 10 umfasst einen Verbrennungsmotor 12, der einen Ansaugkrümmer 14 mit einer daran angebrachten Einlassleitung 20 besitzt.
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Die Einlassleitung 20 kann fluidleitend mit einer Lufteinlassleitung 22 gekoppelt sein, wobei der Einlassleitung 20 Frischluft durch die Lufteinlassleitung 22 zugeführt wird. Optional kann, wie gestrichelt dargestellt ist, die Einlassleitung 20 fluidleitend mit einem Auslass eines Verdichters 16 eines Turboladers 18 gekoppelt sein, wobei der Verdichter 16 einen Verdichtereinlass umfasst, der mit der Lufteinlassleitung 22 gekoppelt ist und hierdurch Frischluft bezieht. Das System 10 umfasst ferner eine Lufteinlassdrossel 66 bekannten Aufbaus, die in Reihe mit einer Einlassleitung 20 zwischen dem Ansaugkrümmer 14 und der Lufteinlassleitung 22 angeordnet ist. Optional, wie gestrichelt in 1 gezeigt ist, kann das System 10 einen Einlassluftkühler 24 bekannten Aufbaus umfassen, der in Reihe mit einer Einlassleitung 20 zwischen der Lufteinlassleitung 22 und der Lufteinlassdrossel 66 angeordnet ist. Der Motor 12 des Systems 10 umfasst ferner einen Abgaskrümmer 30 mit einer daran angebrachten Abgasleitung 32. Die Abgasleitung kann fluidleitend mit einer Abgasleitung 34 gekoppelt sein, wobei durch die Abgasleitung 34 Abgase aus dem Motor 12 abgegeben werden. Bei Ausführungsformen, bei denen das System 10 den Turbolader 18 umfasst, kann der Verdichter 16 auf mechanische Weise mit einer Turbine 26 über eine Antriebswelle 28 gekoppelt sein, wobei die Turbine 26 einen Turbineneinlass, der mit dem Abgaskrümmer 30 des Motors 12 über die Abgasleitung 32 fluidleitend gekoppelt ist, und ferner einen Turbinenauslass umfasst, der fluidleitend mit der Umgebung über die Abgasleitung 34 gekoppelt ist. Ein EGR-Ventil 36 ist in Reihe mit einer EGR-Leitung 38 angeordnet, die in fluider Verbindung mit der Einlassleitung 20 und der Abgasleitung 32 angeordnet ist, und ein EGR-Kühler 40 bekannten Aufbaus kann optional in Reihe mit der EGR-Leitung 38 zwischen dem EGR-Ventil 36 und der Einlassleitung 20 angeordnet sein, wie gestrichelt in 1 gezeigt ist.
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Das System 10 umfasst einen Steuerschaltkreis 42, der hier mikroprozessorgestützt und im Allgemeinen dergestalt betriebsfähig ist, um den gesamten Betrieb des Motors 12 zu steuern und zu verwalten. Der Steuerschaltkreis 42 kann bei einer Ausführungsform einer bekannten Steuereinheit entsprechen, die gelegentlich als elektronisches oder Motorsteuermodul ECM, als elektronische oder Motorsteuereinheit ECU oder dergleichen bezeichnet wird, oder kann alternativ einem allgemeinen oder applikationsspezifischen Steuerschaltkreis entsprechen, der in der Lage ist, den im Anschluss beschriebenen Betrieb auszuführen.
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Der Steuerschaltkreis 42 umfasst eine Reihe von Eingängen für den Empfang von Signalen von verschiedenen Sensoren oder Meßsystemen, die dem System 10 zuordnet sind. Zum Beispiel umfasst das System 10 einen Motorgeschwindigkeitssensor 44, der über eine Signalleitung 46 mit einem Motorgeschwindigkeitseingang ES des Steuerschaltkreises 42 elektrisch verbunden ist. Der Motorgeschwindigkeitssensor 44 ist betriebsmäßig dafür ausgebildet, die Drehgeschwindigkeit des Motors 12 zu messen und ein Motorgeschwindigkeitssignal ES in der Signalleitung 46 zu erzeugen, das die Motordrehgeschwindigkeit angibt. Bei einer Ausführungsform ist der Sensor 44 ein Halleffekt-Sensor, der betriebsmäßig die Motorgeschwindigkeit dadurch bestimmt, dass der Durchgang winkelmäßig gleich beabstandeter Zähne gemessen wird, die auf einem Zahnrad oder einem Resolverrad gebildet sind. Alternativ kann der Motorgeschwindigkeitssensor 44 ein beliebig anderer bekannter Sensor sein, der zu dem soeben beschriebenen Betrieb in der Lage ist, einschließlich, aber nicht beschränkt, auf einen Sensor mit variabler Reluktanz oder dergleichen.
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Das System 10 umfasst ferner einen Luftmassenstromsensor 48, der in fluider Verbindung mit der Einlassleitung 20 des Motors 12 angeordnet ist und über die Signalleitung 50 mit einem Luftmassenstromeingang MFA des Steuerschaltkreises 42 elektrisch verbunden ist. Der Luftmassenstromsensor 48 kann einen bekannten Aufbau besitzen und erzeugt betriebsmäßig ein Massenstromdurchflusssignal in der Signalleitung 50, das den Massenstromdurchfluss von Frischluft angibt, die in die Einlassleitung 20 strömt.
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Das System 10 umfasst ferner einen Lambdasensor 80, der in fluider Verbindung mit einer Abgasleitung 34 angeordnet und über eine Signalleitung 82 mit einem Lambdaeingang λ des Steuerschaltkreises 42 elektrisch verbunden ist, wie in 1 gezeigt ist. Bei einer Ausführungsform kann der Lambdasensor 80 ein Sauerstoffsensor sein, der ein Sauerstoffsignal in der Signalleitung 82 erzeugt, das dem Sauerstoffgehalt in dem Abgas entspricht. Der Lambdasensor 80 kann einen dem Fachmann bekannten Aufbau besitzen und erzeugt betriebsmäßig ein Luft-Kraftstoff-Signal in der Signalleitung 82, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des von dem Motor 12 erzeugten Abgases angibt.
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Der Steuerschaltkreis 42 umfasst ebenso eine Anzahl von Ausgängen zum Steuern von einem Lüftungsmechanismus oder mehreren Lüftungsmechanismen, der/die dem System 10 zugeordnet ist/sind. Zum Beispiel umfasst das EGR-Ventil 36 einen EGR-Ventilaktuator 62, der über eine Signalleitung 63 mit einem EGR-Ventilsteuerausgang EGRC des Steuerschaltkreises 42 elektrisch verbunden ist. Der Steuerschaltkreis 42 ist auf bekannte Weise betreibbar, um ein EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 zu erzeugen, und der EGR-Ventilaktuator 62 reagiert auf das EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63, um die Position des EGR-Ventils 36 relativ zu einer Referenzposition zu steuern. Zusätzlich umfasst eine Lufteinlassdrossel 66 einen Drosselaktuator 68, der über eine Signalleitung 70 mit einem Drosselsteuerausgang ATC des Steuerschaltkreises 42 elektrisch verbunden ist. Der Steuerschaltkreis 42 ist auf bekannte Weise betreibbar, um ein Drosselsteuersignal in der Signalleitung 70 zu erzeugen, und ein Drosselaktuator 68 reagiert auf das Drosselsteuersignal in der Signalleitung 70, um die Position der Lufteinlassdrossel 66 relativ zu einer Referenzposition zu steuern.
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Das System 10 umfasst ferner ein Kraftstoffzuführsystem 72, das über eine Signalleitung 74 mit einem Kraftstoffbefehlausgang FC des Steuerschaltkreises 42 elektrisch verbunden ist. Das Kraftstoffzuführsystem 72 reagiert auf die Kraftstoffzuführsteuersignale, die von dem Steuerschaltkreis 42 in der Signalleitung 74 erzeugt werden, um dem Motor Kraftstoff zuzuführen, und der Steuerschaltkreis 42 ist derart betreibbar, dass solche Kraftstoffzuführsignale auf bekannte Weise erzeugt werden.
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Der Steuerschaltkreis
42 erzeugt eine Anzahl herkömmlicher Steuerwerte, die von einem A/F-Regellogikblock
45 verwendet werden. Zum Beispiel erhält der A/F-Regellogikblock
45 einen Luftbefehlwert AC, der intern in dem Steuerschaltkreis
42 auf bekannte Weise erzeugt wird. Der Luftbefehlwert AC ist in dem Dokument
US 6 732 522 B2 beschrieben, das auf den Namen Wright et al. erteilt wurde und auf das hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Der A/F-Regellogikblock
45 erhält ebenso einen erforderlichen Drehmomentwert RT. Der erforderliche Drehmomentwert RT, der ebenso in dem Dokument
US 6 732 522 B2 , das auf den Namen Wright et al. erteilt wurde, beschrieben ist, stellt einen befohlenen Drehmomentwert dar, der auf einer von einer Bedienperson/Operator angeforderten Kraftstoffzufuhr basiert.
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Der Steuerschaltkreis 42 umfasst den A/F-Regellogikblock 45, der zur Regelung des dem Motor 12 zuzuführenden Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgebildet ist, wie im Anschluss im Detail beschrieben wird.
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Bezugnehmend auf die 2 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine illustrative erfindungsgemäße Ausführungsform eines A/F-Regellogikblocks 45 in dem Steuerschaltkreis 42 der 1 darstellt. Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst einen Kraftstoffbefehlfunktionsblock (FCF) 100, der das Motorgeschwindigkeitssignal ES von dem Motorgeschwindigkeitssensor 44 über die Signalleitung 46 sowie den intern in dem Steuerschaltkreis 42 erzeugten erforderlichen Drehmomentwert RT über die Signalleitung 78 erhält. Der Kraftstoffbefehlfunktionsblock 100 reagiert auf das ES-Signal in der Signalleitung 46 sowie auf den RT-Wert, um ein Kraftstoffzuführsteuersignal FC zu berechnen. Der Kraftstoffbefehlfunktionsblock 100 kann eine. beliebige Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere, dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um das Kraftstoffzuführsteuersignal zu berechnen.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen Luftbefehlfunktionsblock (ACF) 102, der das Motorgeschwindigkeitssignal ES von dem Motorgeschwindigkeitssensor 44 über die Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhält. Der Luftbefehlfunktionsblock 102 reagiert auf das Motorgeschwindigkeitssignal ES in der Signalleitung 46 sowie auf den erforderlichen Drehmomentwert RT, um einen Soll-Luftmassenstromwert DMAF zu berechnen. Alternativ, wie durch die gestrichelte Linie 76 gezeigt ist, kann der Luftbefehlfunktionsblock 102 den Luftbefehlwert AC sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhalten, um den Soll-Luftmassenstromwert DMAF zu berechnen. Der Luftbefehlfunktionsblock 102 kann eine beliebige Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um den Soll-Luftmassenstromwert DMAF zu berechnen. Der Soll-Luftmassenstromwert DMAF kann anschließend dazu verwendet werden, das EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 zu bestimmen, wie es im Anschluss beschrieben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen Lambdabefehlfunktionsblock (λCF) 106, der das Motorgeschwindigkeitssignal ES von dem Motorgeschwindigkeitssensor 44 in der Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhält. Der Lambdabefehlfunktionsblock 106 reagiert auf das Motorgeschwindigkeitssignal ES in der Signalleitung 46 sowie auf den erforderlichen Drehmomentwert RT, um einen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen. Alternativ, wie gestrichelt gezeigt ist, kann der Lambdabefehlfunktionsblock 106 den Luftbefehlwert AC sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhalten und darauf reagieren, um den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen. Der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F kann als ein Soll-Sauerstoffgehalt einer dem Ansaugkrümmer 14 zugeführten Ladung ausgedrückt werden, wobei die Ladung die durch die Lufteinlassleitung 22 zugeführte Frischluft und zurückgeführtes Abgas, das durch die EGR-Leitung 38 zugeführt wird, enthält. Der Lambdabefehlfunktionsblock 106 kann eine beliebige Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen. Der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F kann anschließend dazu verwendet werden, das EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 einzustellen, wie im Anschluss beschrieben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen ersten Rechenblock 110 mit einem Additonseingang, der den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F von dem Lambdabefehlfunktionsblock 106 erhält, und einen Subtraktionseingang, der das Lambdasignal von dem Lambdasensor 80 in der Signalleitung 82 erhält. Der erste Rechenblock 110, der einem standardmäßigen Addierer und Subtrahierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem anderen Mittel, das dem Fachmann bekannt ist, entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet den ersten Fehlerwert FE als die Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F und dem Lambdasignal in der Signalleitung 82. Der erste Rechenblock berechnet die Abweichung zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das von dem Abgas des Motors ausgegeben werden soll, und dem tatsächlichen oder Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das von dein Abgas des Motors ausgegeben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen ersten Regler 114. Der erste Regler 114 erhält einen ersten Fehlerwert FE und berechnet einen Luft-Kraftstoff angepassten Massestromwert A/FAF. Der erste Regler 114 kann den ersten Fehlerwert FE aus einer Messung ohne Einheiten in den Luft-Kraftstoff angepassten Massestromwert A/FAF umwandeln, der in lbs./min ausgedrückt werden kann. Der erste Regler 114 kann ein Proportional-Integral-Differential(PID)-Regler oder ein anderer, dem Fachmann bekannter geeigneter Regler sein, ist aber nicht auf einen solchen beschränkt.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen zweiten Rechenblock 120 mit einem Additionseingang, der den Soll-Luftmassenstromwert DMAF von dem Luftbefehlfunktionsblock 102 erhält, und einem Additionseingang, der den Luft-Kraftstoff angepassten Massestromwert A/FAF erhält. Der zweite Rechenblock 120, der einem standardmäßigen Addierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem anderem, dem Fachmann bekannten Mittel entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet einen angepassten Luftmassenstromwert AAF als die Summe des Soll-Luftmassenstromwerts DMAF und des Luft-Kraftstoff angepassten Massestromwerts A/FAF. Der zweite Rechenblock stellt den Soll-Luftmassenstromwert in einer äußeren Rückkoppelungsschleife des zwei Rückkoppelungsschleifen aufweisenden Systems durch den Fehlerwert ein, der aus dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgasemissionen gemessen wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen dritten Rechenblock 130 mit einem Additionseingang, der den angepassten Luftmassenstromwert AAF erhält, und einem Subtraktionseingang, der das Luftmassenstromsignal von dem Luftmassenstromsensor 48 in der Signalleitung 50 erhält. Der dritte Rechenblock 130, der einem standardmäßigen Addierer und Subtrahierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem anderen dem Fachmann bekannten Mittel entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet einen zweiten Fehlerwert SE als die Differenz zwischen dem angepassten Luftmassenstromwert AAF und dem Luftmassenstromsignal in der Signalleitung 50. Der dritte Rechenblock stellt ferner den Luftmassenstromwert in der inneren Rückkopplungsschleife des zwei Rückkoppelungsschleifen aufweisenden Systems durch den Ist-Massestrom an Frischluft ein, die dem Ansaugkrümmer zugeführt wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen zweiten Regler 134 und einen ersten Begrenzer (LIM) 138. Der zweite Regler 134 erhält den zweiten Fehlerwert SE und berechnet einen Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC. Der zweite Regler 134 kann dazu verwendet werden, den zweiten Fehlerwert SE derart zu regeln, dass der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC kontinuierlich bleibt, und nicht oszilliert. Zusätzlich kann der zweite Regler 134 dazu verwendet werden, den Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC zu berechnen, indem der momentane zweite Fehlerwert SE basierend auf einem vorbestimmten Einstellpunkt eingestellt wird und der eingestellte Wert zu dem zuletzt ausgegebenen Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC addiert wird. Der zweite Regler 134 kann ein Proportional-Integral-Differential(PID)-Regler oder ein anderer dem Fachmann bekannter Regler sein, ist allerdings nicht darauf beschränkt. Der erste Begrenzer 138 erhält von dem zweiten Regler 134 den Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC und erzeugt das Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63. Der erste Begrenzer 138 begrenzt das Ventilsteuersignal auf einen vordefinierten minimalen und maximalen Ventilpositionswert dergestalt, dass der erste Begrenzer 138 den vordefinierten maximalen Ventilpositionswert ausgibt, falls der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC den vordefinierten maximalen Ventilpositionswert überschreitet, und dass auf ähnliche Weise der erste Begrenzer 138 den vordefinierten minimalen Positionswert ausgibt, falls der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC unter den vordefinierten minimalen Ventilpositionswert abfällt. Der vordefinierte maximale und minimale Wert kann von der offenen und der geschlossenen Stellung des EGR-Ventils 36 abhängen, so dass das Steuersignal in der Signalleitung 63 nicht den Wert zum vollständigen Öffnen des Ventils überschreitet oder unter den Wert zum vollständigen Schließen des Ventils abfällt. Auf jeden Fall begrenzt der erste Begrenzer 138, wieweit das EGR-Ventil 36 geöffnet oder geschlossen werden kann, unter Verwendung des vordefinierten maximalen und minimalen Ventilpositionswerts.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen vierten Rechenblock 140 mit einem Additionseingang, der den Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC erhält, und einem Subtraktionseingang, der das Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 erhält. Der vierte Rechenblock 140, der einem standardmäßigen Addierer und Subtrahierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem anderem, dem Fachmann bekannten Mittel entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet einen dritten Fehlerwert TE als die Differenz zwischen dem Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlswert AAC und dem Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63. Der vierte Rechenblock 140 kann bei der Bestimmung verwendet werden, wann die Lufteinlassdrossel 66 betätigt werden kann, was im Anschluss beschrieben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45 umfasst ferner einen dritten Regler 144 und einen zweiten Begrenzer (LIM) 148. Der dritte Regler 144 erhält den dritten Fehlerwert TE und berechnet einen EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC. Der dritte Regler 144 kann dazu verwendet werden, den dritten Fehlerwert TE derart zu regeln, dass der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC kontinuierlich bleibt, und nicht oszilliert. Zusätzlich kann der dritte Regler 144 dazu verwendet werden, den EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC zu berechnen, indem der momentane dritte Fehlerwert TE basierend auf einem vorbestimmten Einstellpunkt eingestellt und der eingestellte Wert zu dem zuletzt ausgegebenen EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC addiert wird. Der dritte Regler 144 kann ein Proportional(P)-Regler sein, ist aber nicht darauf beschränkt, oder er kann ein anderer geeigneter Regler sein, der dem Fachmann bekannt ist. Der zweite Begrenzer 148 erhält den EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC von dem dritten Regler 144 und erzeugt das Drosselsteuer(ATC)-Signal in der Signalleitung 70. Der zweite Begrenzer 148 begrenzt das Drosselsteuersignal auf einen vordefinierten minimalen und maximalen Drosselpositionswert, so dass der zweite Begrenzer 148 den vordefinierten maximalen Drosselpositionswert ausgibt, falls der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC den vordefinierten maximalen Drosselpositionswert überschreitet, und auf ähnliche Weise der zweite Begrenzer 148 den vordefinierten minimalen Drosselpositionswert ausgibt, falls der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC unter den vordefinierten minimalen Drosselpositionswert abfällt. Der vordefinierte maximale und minimale Drosselpositionswert kann auf der offenen und der geschlossenen Position der Lufteinlassdrossel 66 basieren, um auf dem Fachmann bekannte Weise mehr Frischluft in die Einlassleitung 20 gelangen zu lassen. Auf jeden Fall begrenzt der zweite Begrenzer 148, wieweit die Lufteinlassdrossel 66 geöffnet oder geschlossen werden kann, unter Verwendung des vordefinierten maximalen und minimalen Drosselpositionswerts. Während des Betriebs wird die Lufteinlassdrossel 66 basierend auf dem EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 so betätigt, dass sich die Lufteinlassdrossel 66 öffnet, wenn das EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 seinen vordefinierten maximalen Ventilpositionswert beim Zurückführen in den vierten Rechenblock 140 erreicht, um einen größeren Frischluftstrom in die Einlassleitung 20 gelangen zu lassen.
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Bezugnehmend auf die 3 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine alternative Ausführungsform des A/F-Regellogikblocks 45 in dem Steuerschaltkreis 42 der 1 darstellt. Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst einen Kraftstoffbefehlfunktionsblock 100' (FCF), der das Motorgeschwindigkeitssignal ES von dem Motorgeschwindigkeitssensor 44 in der Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT über die Signalleitung 78 erhält. Der Kraftstoffbefehlfunktionsblock 100' reagiert auf das Motorgeschwindigkeitssignal ES in der Signalleitung 46 sowie auf den erforderlichen Drehmomentwert RT, um einen Soll-Kraftstoffsteuerwert DFC zu berechnen. Der Kraftstoffbefehlfunktionsblock 100' kann eine Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um den Soll-Kraftstoffsteuerwert DFC zu berechnen. Der Soll-Kraftstoffsteuerwert DFC hängt von dem Kraftstoffzuführsteuersignal in der Signalleitung 74 ab, das dazu verwendet wird, Kraftstoff dem Motor 12 zuzuführen. Der Soll-Kraftstoffsteuerwert DFC und das Kraftstoffzuführsteuersignal in der Signalleitung 74 werden im Anschluss detaillierter beschrieben.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen Luftbefehlfunktionsblock 102' (ACF), der das Motorgeschwindigkeitssignal von dem Motorgeschwindigkeitssensor 44 in der Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhält. Der Luftbefehlfunktionsblock 102' reagiert auf das Motorgeschwindigkeitssignal in der Signalleitung 46 sowie auf den erforderlichen Drehmomentwert RT, um einen Soll-Luftmassenstromwert DMAF zu berechnen. Alternativ, wie gestrichelt gezeigt ist, kann die Luftbefehlfunktion den Luftbefehlwert AC sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhalten, um den Soll-Luftmassenstromwert DMAF zu berechnen. Der Luftbefehlfunktionsblock 102' kann eine Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um den Soll-Luftmassenstromwert DMAF zu berechnen. Der Soll-Luftmassenstromwert DMAF kann anschließend dazu verwendet werden, das EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 zu bestimmen, wie es im Anschluss im Detail beschrieben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen Lambdabefehlfunktionsblock (λCF) 106', der das Motorgeschwindigkeitssignal ES von dem Motorgeschwindigkeitssensor 44 in der Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhält. Der Lambdabefehlfunktionsblock 106' reagiert auf das ES-Signal in der Signalleitung 46 sowie den RT-Wert, um einen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen. Alternativ, wie durch die gestrichelte Linie 76 gezeigt ist, kann der Lambdabefehlfunktionsblock 106' den Luftbefehlwert AC sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhalten und darauf reagieren, um den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen. Der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F kann als ein Soll-Sauerstoffgehalt einer Ladung ausgedrückt werden, die dem Ansaugkrümmer 14 zugeführt wird, wobei die Ladung Frischluft, die durch die Lufteinlassleitung 22 zugeführt wird, und zurückgeführtes Abgas, das durch die EGR-Leitung 38 zugeführt wird, aufweist. Der Lambdabefehlfunktionsblock 106' kann eine Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen. Der Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F kann anschließend dazu verwendet werden, das Kraftstoffzuführsteuersignal in der Signalleitung 74 einzustellen, wie dies im Anschluss im Detail beschrieben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen ersten Rechenblock 110' mit einem Additionseingang, der den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F von dem Lambdabefehlfunktionsblock 106 erhält, und einem Subtraktionseingang, der das Lambdasignal von dem Lambdasensor 80 in der Signalleitung 82 erhält. Der erste Rechenblock 110', der einem standardmäßigen Addierer und Subtrahierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem beliebig anderen dem Fachmann bekannten Mittel entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet den ersten Fehlerwert FE als die Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F und dem Lambdasignal in der Signalleitung 82. Der erste Rechenblock berechnet den Fehler zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das aus dem Abgas des Motors ausgegeben werden soll, und dem Ist-Luft-Kraftstoffverhältnis, das tatsächlich aus dem Abgas des Motors ausgegeben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen Regler 114' und einen Begrenzer (LIM) 118'. Der Regler 114' erhält den ersten Fehlerwert FE und berechnet einen Luft-Kraftstoff angepassten Kraftstoffsteuerwert A/FAFC. Der Regler 114' kann den ersten Fehlerwert FE aus einer Messung ohne Einheiten in den Luft-Kraftstoff angepassten Kraftstoffsteuerwert A/FAFC umwandeln, der auf dem Fachmann bekannte Weise ausgedrückt werden kann. Der Regler 114' kann ein Proportional-Integral-Differential(PID)-Regler oder ein anderer geeigneter, dem Fachmann bekannter Regler sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Begrenzer 118' erhält den Luft-Kraftstoff angepassten Kraftstoffsteuerwert A/FAFC von dem Regler 114' und erzeugt einen Luft-Kraftstoff begrenzten Kraftstoffsteuerwert A/FLFC. Der Begrenzer 118' begrenzt den Luft-Kraftstoff angepassten Kraftstoffsteuerwert A/FAFC auf einen vordefinierten minimalen und maximalen Wert, so dass der Begrenzer 118' den vordefinierten maximalen Kraftstoffsteuerwert ausgibt, falls der Luft-Kraftstoff ange passte Kraftstoffsteuerwert A/FAFC den vordefinierten maximalen Kraftstoffsteuerwert überschreitet, und auf ähnliche Weise den vordefinierten minimalen Kraftstoffsteuerwert ausgibt, falls der Luft-Kraftstoff angepasste Kraftstoffsteuerwert A/FAFC unter den vordefinierten minimalen Kraftstoffsteuerwert abfällt. Der vordefinierte maximale und minimale Kraftstoffsteuerwert kann so berechnet werden, dass der Soll-Kraftstoffsteuerwert DFC nur innerhalb eines begrenzten Bereichs eingestellt werden kann, der dem Luft-Kraftstoff begrenzten Kraftstoffsteuerwert A/FLFC entspricht, wenn das Kraftstoffzuführsteuersignal in der Signalleitung 74 berechnet wird. Auf jeden Fall begrenzt der Begrenzer 118' die Einstellung des Soll-Kraftstoffsteuerwerts DFC unter Verwendung des vordefinierten maximalen und minimalen Kraftstoffsteuerwerts.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen zweiten Rechenblock 120' mit einem Additionseingang, der den Soll-Kraftstoffsteuerwert DFC von dem Luftbefehlfunktionsblock 102' erhält, und einem Subtraktionseingang, der den Luft-Kraftstoff begrenzten Kraftstoffsteuerwert A/FLFC erhält. Der zweite Rechenblock 120', der ein standardmäßiger Addierer und Subtrahierer, eine Rechenlogikeinheit oder ein anderes dem Fachmann bekanntes Mittel sein kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet das Kraftstoffzuführsteuersignal in der Signalleitung 74 als die Differenz zwischen dem Soll-Kraftstoffsteuerwert DFC und dem Luft-Kraftstoff begrenzten Kraftstoffsteuerwert A/FLFC. Der zweite Rechenblock stellt das Kraftstoffzuführsteuersignal durch den Fehlerwert in einer äußeren Rückkoppelungsschleife des zwei Rückkoppelungsschleifen aufweisenden Systems ein, der aus dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgasemissionen gemessen wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen dritten Rechenblock 130' mit einem Additionseingang, der den Soll-Luftmassenstromwert DMAF erhält, und einem Subtraktionseingang, der das Luftmassenstromsignal von dem Luftmassenstromsensor 48 in der Signalleitung 50 erhält. Der dritte Rechenblock 130', der einem standardmäßigen Addierer und Subtrahierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem anderen dem Fachmann bekannten Mittel entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet einen zweiten Fehlerwert SE als die Differenz zwischen dem Luftmassenstromwert DMAF und dem Luftmassenstromsignal in der Signalleitung 50. Der dritte Rechenblock stellt den Soll-Luftmassenstromwert durch den Ist-Massestrom an Frischluft, die dem Ansaugkrümmer zugeführt wird, in der inneren Rückkoppelungsschleife des Systems mit zwei Rückkoppelungsschleifen ein.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen ersten Regler 134' und einen ersten Begrenzer (LIM) 138'. Der erste Regler 134' erhält den zweiten Fehlerwert SE und berechnet einen Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC. Der erste Regler 134' kann dazu verwendet werden, den zweiten Fehlerwert SE derart zu regeln, dass der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC kontinuierlich bleibt, und nicht oszilliert. Zusätzlich kann der erste Regler 134' dazu verwendet werden, den Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC durch Einstellen des momentanen zweiten Fehlerwerts SE basierend auf einem vordefinierten Einstellpunkt und Addieren des angepassten Werts zu dem zuletzt ausgegebenen Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC zu berechnen. Der erste Regler 134' kann einem Proportional-Integral-Differenzial(PID)-Regler oder einem anderen geeigneten Regler, der dem Fachmann bekannt ist, entsprechen, ist aber nicht darauf beschränkt. Der erste Begrenzer 138' erhält den Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC von dem ersten Regler 134' und erzeugt das Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63. Der erste Begrenzer 138' begrenzt das Ventilsteuersignal auf einen vordefinierten minimalen und maximalen Ventilpositionswert, so dass der erste Begrenzer 138' den vordefinierten maximalen Ventilpositionswert ausgibt, falls der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC den vordefinierten maximalen Ventilpositionswert überschreitet, und auf ähnliche Weise den vordefinierten minimalen Ventilpositionswert ausgibt, falls der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC unter den vordefinierten minimalen Ventilpositionswert abfällt. Der vordefinierte maximale und minimale Wert kann von der offenen und der geschlossenen Stellung des EGR-Ventils 36 abhängen, so dass das Steuersignal in der Signalleitung 63 den Wert zum vollständigen Öffnen des Ventils nicht überschreiten kann oder unter den Wert zum vollständigen Schließen des Ventils abfallen kann. Auf jeden Fall begrenzt der erste Begrenzer 138', wieweit das EGR-Ventil 36 geöffnet oder geschlossen werden kann, unter Verwendung des vordefinierten maximalen und minimalen Ventilpositionswerts.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen vierten Rechenblock 140' mit einem Additionseingang, der den Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC erhält, und einem Subtraktionseingang, der das Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 erhält. Der vierte Rechenblock 140', der einem standardmäßigen Addierer und Subtrahierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem anderen Mittel, das dem Fachmann bekannt ist, entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet einen dritten Fehlerwert TE als die Differenz zwischen dem Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC und dem Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63. Der vierte Rechenblock 140 kann bei der Bestimmung des Zeitpunktes verwendet werden, wann die Lufteinlassdrossel 66 betätigt werden kann, was im Anschluss im Detail beschrieben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45' umfasst ferner einen zweiten Regler 144' und einen zweiten Begrenzer (LIM) 148'. Der zweite Regler 144' erhält den dritten Fehlerwert TE und berechnet einen EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC. Der zweite Regler 144' kann dazu verwendet werden, den dritten Fehlerwert TE derart zu regeln, dass der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC kontinuierlich bleibt, und nicht oszilliert. Zusätzlich kann der zweite Regler 144' dazu verwendet werden, den EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC durch Einstellen des momentanen dritten Fehlerwerts TE basierend auf einem vordefinierten Einstellpunkt und Addieren des Ist-Werts zu dem zuletzt ausgegebenen EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC zu berechnen. Der zweite Regler 144' kann einem Proportional(P)-Regler oder einem anderen geeigneten Regler, der dem Fachmann bekannt ist, entsprechen, ist aber nicht darauf beschränkt. Der zweite Begrenzer 148' erhält den EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC von dem zweiten Regler 144' und erzeugt das Drosselsteuer(ATC)-Signal in der Signalleitung 70. Der zweite Begrenzer 148' begrenzt das Drosselsteuersignal auf einen vordefinierten minimalen und maximalen Drosselpositionswert, so dass der zweite Begrenzer 148' den vordefinierten maximalen Drosselpositionswert ausgibt, falls der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC den vordefinierten maximalen Drosselpositionswert überschreitet, und auf ähnliche Weise den vordefinierten minimalen Drosselpositionswert ausgibt, falls der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC unter den vordefinierten minimalen Drosselpositionswert abfällt. Der vordefinierte maximale und minimale Drosselpositionswert kann von der offenen und der geschlossenen Stellung der Lufteinlassdrossel 66 abhängen, um mehr Frischluft durch die Einlassleitung 20 auf eine Weise zu gestatten, die dem Fachmann bekannt ist. Auf jeden Fall begrenzt der zweite Begrenzer 148', wieweit die Lufteinlassdrossel 66 geöffnet und geschlossen werden kann, unter Verwendung des vordefinierten maximalen und minimalen Drosselpositionswerts. Während des Betriebs wird die Lufteinlassdrossel 66 basierend auf dem EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 betätigt, so dass die Lufteinlassdrossel 66 sich öffnet, wenn das EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 seinen vordefinierten maximalen Ventilpositionswert beim Zurückführen in den vierten Rechenblock 140 erreicht, um einen größeren Frischluftstrom durch die Einlassleitung 20 zu erlauben.
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Bezugnehmend nun auf die 4 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine weitere alternative Ausführungsform des A/F-Regellogikblocks 45 in dem Steuerschaltkreis 42 der 1 darstellt. Der A/F-Regellogikblock 45'' umfasst einen Kraftstoffbefehlfunktionsblock (FCF) 100'', der das Motorgeschwindigkeitssignal ES von dem Motorgeschwindigkeitssensor 44 in der Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT erhält. Der Kraftstoffbefehlfunktionsblock 100'' reagiert auf das Motorgeschwindigkeitssignal in der Signalleitung 46 sowie auf den erforderlichen Drehmomentwert RT, um ein Kraftstoffzuführsteuersignal FC zu berechnen. Der Kraftstoffbefehlfunktionsblock 100'' kann eine Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um das Kraftstoffzuführsteuersignal zu berechnen. Das Kraftstoffzuführsteuersignal, FC, wird anschließend in der Signalleitung 74 durch den Kraftstoffbefehlfunktionsblock 100'' vorgesehen, um Kraftstoff dem Motor 12 zuzuführen.
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Der A/F-Regellogikblock 45'' umfasst ferner einen Lambdabefehlsfunktionsblock 106'', der das Motorgeschwindigkeitssignal ES von dem Motorgeschwindigkeitssensor 44 in der Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT über die Signalleitung 78 erhält und einen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F berechnet. Um den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen, umfasst der Lambdabefehlfunktionsblock 106'' ferner einen Lambda-stationären-Steuerfunktionsblock (λSSCF) 200'' und einen Lambda-transienten-Steuerfunktionsblock (λTCF) 204''. Der Lambdastationäre-Steuerfunktionsblock 200'' erhält das Motorgeschwindigkeitssignal in der Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT und reagiert darauf, um einen Luft-Kraftstoff-stationären-Wert A/FSS zu erzeugen. Der Lambdastationäre-Steuerfunktionsblock 200'' kann eine Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaublidern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um den Luft-Kraftstoff-stationären-Wert A/FSS zu berechnen. Auf ähnliche Weise erhält der Lambda-transiente-Steuerfunktionsblock 204'' das Motorgeschwindigkeitssignal in der Signalleitung 46 sowie den erforderlichen Drehmomentwert RT und reagiert darauf, um eine Luft-Kraftstoff-transienten-Wert A/FT zu erzeugen. Der Lambda-transiente-Steuerfunktionsblock 204'' kann eine Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um den Luft-Kraftstoff-transienten-Wert A/FT zu berechnen. Der Lambdabefehlsfunktionsblock 106'' umfasst ferner einen Lambdasteuerinterpolationsblock (λCL) 208'', der den Luft-Kraftstoff-stationären-Wert A/FSS sowie den Luft-Kraftstoff-transienten-Wert A/FT erhält. Der Lambdasteuerinterpolationsblock 208' reagiert auf den Luft-Kraftstoff-stationären-Wert A/FSS sowie auf den Luft-Kraftstoff-transienten-Wert A/FT, um den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen. Der Lambdasteuerinterpolationsblock 208'' kann eine beliebige Anzahl von Abbildungsfunktionen, Gleichungen, Schaubildern, Tabellen oder andere dem Fachmann bekannte Techniken umfassen, um den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F zu berechnen. Bei einer Ausführungsform kann der Lambdasteuerinterpolationsblock 208'' den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F gemäß der folgenden Gleichung erzeugen: DA/F = α·(A/FSS) + (1 – α)·(A/FT), wobei α ein Wert zwischen [0 1] ist.
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Der A/F-Regellogikblock 45'' umfasst ferner einen ersten Rechenblock 110'' mit einem Additionseingang, der den Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F von dem Lambdasteuerfunktionsblock 106'' erhält, und einem Subtraktionseingang, der das Lambdasignal von dem Lambdasensor 80 über die Signalleitung 82 erhält. Der erste Rechenblock 110'', der einem standardmäßigen Addierer und Subtrahierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem beliebig anderen Mittel, das dem Fachmann bekannt ist, entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet den ersten Fehlerwert FE als die Differenz zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältniswert DA/F und dem Lambdasignal in der Signalleitung 82. Der erste Rechenblock berechnet die Abweichung zwischen dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das aus dem Abgas des Motors ausgegeben werden soll, und dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das aus dem Abgas des Motors ausgegeben wird, in der Rückkopplungsschleife des Systems.
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Der A/F-Regellogikblock 45'' umfasst ferner einen ersten Regler 134'' und einen ersten Begrenzer (LIM) 138''. Der erste Regler 134'' erhält den ersten Fehlerwert FE und berechnet einen Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC. Der erste Regler 134'' kann den ersten Fehlerwert FE aus einer Messung ohne Einheiten in den Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC umwandeln, der in lbs./min ausgedrückt werden kann. Der erste Regler 134'' kann dazu verwendet werden, den ersten Fehlerwert FE derart zu regeln, dass der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC kontinuierlich bleibt und nicht oszilliert. Zusätzlich kann der erste Regler 134'', dazu verwendet werden, den Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC durch Einstellen des momentanen ersten Fehlerwerts FE basierend auf einem vordefinierten Einstellpunkt und durch Addieren des Ist-Werts zu dem zuletzt ausgegebenen Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC zu berechnen. Der erste Regler 134'' kann einem Proportional-Integral-Differenzial(PID)-Regler oder einem anderen geeigneten Regler, der dem Fachmann bekannt ist, entsprechen, ist aber nicht darauf beschränkt. Der erste Begrenzer 138'' erhält den Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC von dem ersten Regler 134'' und erzeugt das Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63. Der erste Begrenzer 138'' begrenzt das Ventilsteuersignal auf einen vordefinierten minimalen und maximalen Ventilpositionswert, so dass der erste Begrenzer 138'' den vordefinierten maximalen Ventilpositionswert ausgibt, falls der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC den vordefinierten maximalen Ventilpositionswert überschreitet, und auf ähnliche Weise den vordefinierten minimalen Ventilpositionswert ausgibt, falls der Luftmassenstrom angepasste Aktuatorbefehlwert AAC unter den vordefinierten minimalen Ventilpositionswert abfällt. Der vordefinierte maximale und minimale Wert kann von der offenen und geschlossenen Stellung des EGR-Ventils 36 abhängen, so dass das Steuersignal in der Signalleitung 63 nicht den Wert zum vollständigen Öffnen des Ventils überschreitet oder unter den Wert zum vollständigen Schließen des Ventils abfällt. Auf jeden Fall begrenzt der erste Begrenzer 138'', wieweit das EGR-Ventil 36 geöffnet und geschlossen werden kann, unter Verwendung des vordefinierten maximalen und minimalen Ventilpositionswerts.
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Der A/F-Regellogikblock 45'' umfasst ferner einen zweiten Rechenblock 140'' mit einem Additionseingang, der den Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC erhält, und einem Subtraktionseingang, der das Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 erhält. Der zweite Rechenblock 140'', der einem standardmäßigen Addierer und Subtrahierer, einer Rechenlogikeinheit oder einem anderen Mittel, das dem Fachmann bekannt ist, entsprechen kann, aber nicht darauf beschränkt ist, berechnet einen zweiten Fehlerwert SE als die Differenz zwischen dem Luftmassenstrom angepassten Aktuatorbefehlwert AAC und dem Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63. Der vierte Rechenblock 140 kann zur Bestimmung des Zeitpunktes verwendet werden, zu dem die Lufteinlassdrossel 66 betätigt werden kann, was im Anschluss im Detail beschrieben wird.
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Der A/F-Regellogikblock 45'' umfasst ferner einen zweiten Regler 144'' und einen zweiten Begrenzer (LIM) 148''. Der zweite Regler 144'' erhält den zweiten Fehlerwert SE und berechnet einen EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC. Der zweite Regler 144'' kann dazu verwendet werden, den zweiten Fehlerwert SE derart zu regeln, dass der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC kontinuierlich bleibt und nicht oszilliert. Zusätzlich kann der zweite Regler 144'' dazu verwendet werden, den EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC durch Einstellen des momentanen zweiten Fehlerwerts SE basierend auf einem vorbestimmten Einstellpunkt und durch Addieren des Ist-Werts zu dem zuletzt ausgegebenen EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC zu berechnen. Der zweite Regler 144'' kann einem Proportional(P)-Regler oder einem anderen geeigneten Regler, der dem Fachmann bekannt ist, entsprechen, ist aber nicht auf diesen beschränkt. Der zweite Begrenzer 148'' erhält den EGR-Ventilbefehl angepassten Aktuatorbefehlwert EGRAC von dem zweiten Regler 144'' und erzeugt das Drosselsteuer(ATC)-Signal in der Signalleitung 70. Der zweite Begrenzer 148'' begrenzt das Drosselsteuersignal auf einen vordefinierten minimalen und maximalen Drosselpositionswert, so dass der zweite Begrenzer 148'' den vordefinierten maximalen Drosselpositionswert ausgibt, falls der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC den vordefinierten maximalen Drosselpositionswert überschreitet, und auf ähnliche Weise den vordefinierten minimalen Drosselpositionswert ausgibt, falls der EGR-Ventilbefehl angepasste Aktuatorbefehlwert EGRAC unter den vordefinierten minimalen Drosselpositionswert abfällt. Der vordefinierte maximale und minimale Drosselpositionswert kann von der offenen und geschlossenen Stellung der Lufteinlassdrossel 66 abhängen, um mehr Frischluft durch die Einlassleitung 10 auf eine Weise gelangen zu lassen, die dem Fachmann bekannt ist. Auf jeden Fall begrenzt der zweite Begrenzer 148'', wieweit die Lufteinlassdrossel 66 geöffnet und geschlossen werden kann, unter Verwendung des vordefinierte maximalen und minimalen Drosselpositionswerts. Bei der Benutzung wird die Lufteinlassdrossel 66 basierend auf dem EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 derart betätigt, dass die Lufteinlassdrossel 66 sich öffnet, wenn das EGR-Ventilsteuersignal in der Signalleitung 63 seinen vordefinierten maximalen Ventilpositionswert beim Zurückführen zum vierten Rechenblock 140'' erreicht, um einen größeren Frischluftstrom durch die Einlassleitung 20 zu erlauben.
