DE10018308B4 - Method for controlling the proportion of exhaust gas recirculated to an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Regelung des Anteils der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an einer der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge, welche durch die rückgeführte Abgasmenge und eine Frischluftmenge gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) aus Messungen und/oder Berechnungen des Wasserdampfanteils (WL) der der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Frischluftmenge (L), des Wasserdampfanteils (WA) des gesamten von der Brennkraftmaschine (1) erzeugten Abgases (A) und des Wasserdampfanteils (WG) der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) ermittelt wird, und dass dieser Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an einen vorbestimmten Soll-Anteil (ARsoll) angepasst wird.A method for controlling the proportion of an internal combustion engine the recirculated amount of exhaust gas at one of the internal combustion engine, a total supplied amount of mixture, which is constituted by the recirculated exhaust gas quantity and the fresh air amount, characterized in that the actual proportion (AR) of the recirculated exhaust gas amount (R) at which the Internal combustion engine (1) total mixture amount supplied (G) from measurements and / or calculations of the water vapor content (W L ) of the internal combustion engine (1) supplied amount of fresh air (L), the water vapor content (W A ) of the total of the internal combustion engine (1) generated exhaust gas (a) and the water vapor content (W G) of the internal combustion engine (1) a total supplied amount of mixture (G) is determined, and that this actual proportion (AR) of the recirculated exhaust gas quantity (R) to a predetermined desired proportion (AR to ) is adjusted.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Anteils der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an einer der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for controlling the proportion of a Internal combustion engine recirculated exhaust gas amount on a total of the internal combustion engine supplied mixture amount after the in the preamble of claim 1 closer Furthermore, the invention relates to a device to carry out of the procedure.

Aus der DE 198 31 748 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, wobei ausgehend von mittels Sensoren erfassten Signalen Steuersignale zur Ansteuerung von Stellgliedern vorgegeben werden. Ausgehend von einem den Feuchtigkeitsgehalt der Luft charakterisierenden Signal wird eine erste, die angesaugte Luft charakterisierende Messgröße und/oder eine zweite, den Sauerstoffgehalt der Luft charakterisierende Messgröße und/oder eine Sollgröße für eine die zugeführte Luft beeinflussende Steuerung korrigiert. Dadurch sollen die Abgasemissionen der Brennkraftmaschine reduziert werden.From the DE 198 31 748 A1 For example, a method and a device for controlling an internal combustion engine are described, wherein control signals for actuating actuators are predetermined on the basis of signals detected by sensors. Starting from a signal characterizing the moisture content of the air, a first measured variable characterizing the intake air and / or a second measuring variable characterizing the oxygen content of the air and / or a setpoint for a control influencing the supplied air are corrected. This should reduce the exhaust emissions of the internal combustion engine.

Ein Verfahren zur Abgasrückführung ist aus der DE 42 38 068 A1 bekannt. Dabei wird der von einem Abgasrückführventil freigegebene Ventilquerschnitt bei einem Anstieg des Abgasdruckes verringert, wodurch die rückgeführte Abgasmenge annähernd konstant gehalten werden soll. Allerdings ist hierbei keine Rückinformation über die tatsächlich rückgeführte Abgas menge gegeben.A method for exhaust gas recirculation is from the DE 42 38 068 A1 known. In this case, the released from an exhaust gas recirculation valve cross-section is reduced with an increase in the exhaust gas pressure, whereby the recirculated exhaust gas amount should be kept approximately constant. However, in this case no feedback information about the actually recirculated exhaust gas quantity is given.

In der EP 0 574 614 A1 wird eine Bestimmung der rückgeführten Abgasmenge über eine Differenzdruckmessung an einer Venturi-Düse vorgenommen, die in der Abgasrückführleitung angeordnet ist. Dieses Verfahren zur Bestimmung der rückgeführten Abgasmenge ist bereits bei laminaren Strömungsverhältnissen in Frischluft nicht unproblematisch, bei der turbulenten Abgasströmung einer Brennkraftmaschine, insbesondere wenn diese mittels eines Abgasturboladers aufgeladen wird, handelt es sich jedoch um ein völlig unbrauchbares Verfahren. Darüber hinaus schränkt der an der Venturi-Düse entstehende Druckverlust das für die Rückführung von Abgas zur Verfügung stehende Druckpotential und somit den Bereich der möglichen Abgasrückführung ein.In the EP 0 574 614 A1 a determination of the amount of recirculated exhaust gas is made via a differential pressure measurement on a Venturi nozzle, which is arranged in the exhaust gas recirculation line. This method for determining the amount of recirculated exhaust gas is not unproblematic even with laminar flow conditions in fresh air, in the turbulent exhaust gas flow of an internal combustion engine, especially when it is charged by means of an exhaust gas turbocharger, but it is a completely useless process. In addition, the pressure loss occurring at the Venturi nozzle restricts the pressure potential available for the recirculation of exhaust gas and thus the range of possible exhaust gas recirculation.

In der DE 43 37 313 C1 ist ein Wärmespeicher zur Vergleichmäßigung der Abgastemperatur sowie eine Druckmesseinrichtung, eine Temperaturmesseinrichtung und ein Regelventil stromab des Wärmespeichers vorgesehen. Diese Anordnung soll dazu dienen, den rückgeführten Abgasmassenstrom zu ermitteln und auf diese Art und Weise ein Regelventil zu regeln.In the DE 43 37 313 C1 is a heat storage to equalize the exhaust gas temperature and a pressure measuring device, a temperature measuring device and a control valve provided downstream of the heat accumulator. This arrangement is intended to determine the recirculated exhaust gas mass flow and to regulate a control valve in this way.

Prinzipiell wird ein Teil des eine Brennkraftmaschine nach der erfolgten Verbrennung verlassenden Abgases rückgeführt, um es mit der zu der Brennkraftmaschine strömenden Frischluftmenge zu vermischen und somit eine Temperaturabsenkung während des Verbrennungsvorgangs zu erreichen. Dadurch ist es möglich, die NOx-Emissionen der Brennkraftmaschinen abzusenken bzw. auf einen bestimmten Wert einzustellen. Die rückgeführte Abgasmenge bzw. Abgasmasse stellt einen wichtigen Einflußfaktor für die in der Brennkraftmaschine ablaufenden Verbrennungsvorgänge dar. Unter anderem hängen von dieser rückgeführten Abgasmenge das Luftverhältnis λ, die von der Brennkraftmaschine ausgestoßenen Schadstoffe, insbesondere die ausgestoßene NOx-Menge sowie der Wirkungsgrad des Verbrennungsvorgangs ab. Ist die rückgeführte Abgasmenge nicht optimal eingestellt, so kann dies zu sehr hohen Schadstoffemissionen und gegebenenfalls auch einem hohen Kraftstoffverbrauch führen, weshalb es bei der Auslegung einer Brennkraftmaschine wichtig ist, für jeden Betriebspunkt die rückzuführende Abgasmenge sehr exakt festzulegen.In principle, a portion of the exhaust gas leaving an internal combustion engine after combustion has been recirculated in order to mix it with the amount of fresh air flowing to the internal combustion engine and thus to achieve a temperature reduction during the combustion process. This makes it possible to lower the NO x emissions of the internal combustion engine or set to a specific value. The recirculated exhaust gas amount or exhaust gas mass is an important influencing factor for the combustion processes taking place in the internal combustion engine. Among other things, the air ratio λ, the pollutants emitted by the internal combustion engine depend on this recirculated exhaust gas quantity, in particular the emitted NO x amount and the efficiency of the combustion process , If the amount of recirculated exhaust gas is not optimally adjusted, this can lead to very high pollutant emissions and possibly also to high fuel consumption, which is why it is important in the design of an internal combustion engine to set the recirculating exhaust gas quantity very precisely for each operating point.

Als Maß für die rückgeführte Abgasmenge wird die sogenannte Abgasrückführrate verwendet, welche durch den Quotienten aus der rückgeführten Abgasmenge und der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge definiert ist. Die der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführte Gemischmenge wird aus der rückgeführten Abgasmenge und der Frischluftmenge gebildet. Die Einstellung der rückgeführten Abgasmenge wird über von der Elektronik der Brennkraftmaschine gesteuerte Abgasrückführventile durchgeführt. Allerdings erfolgt bei den oben beschriebenen, teilweise lediglich gesteuerten Systemen keine Rückmeldung der tatsächlich eingestellten Abgasrückführrate bzw. des Ist-Anteils der rückgeführten Abgasmenge an der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge. Dadurch können systematische Fehler, wie beispielsweise von außen auf das System einwirkende Störungen, Fehlfunktionen oder auch die Hysterese eines Ventils nicht kompensiert werden. Bei sämtlichen oben angegebenen Lösungsansätzen kann somit die genaue Einstellung der rückgeführten Abgasmenge nicht gewährleistet sein.When Measure of the recirculated exhaust gas quantity is the so-called exhaust gas recirculation rate used which by the quotient of the recirculated exhaust gas quantity and defines the total amount of mixture supplied to the internal combustion engine is. The total amount of mixture supplied to the internal combustion engine becomes insufficient the recirculated exhaust gas amount and the amount of fresh air is formed. The setting of the recirculated exhaust gas quantity will over controlled by the electronics of the internal combustion engine exhaust gas recirculation valves carried out. However, in the case of the above described, partly only controlled systems no feedback the actual adjusted exhaust gas recirculation rate or the actual proportion of the recirculated exhaust gas amount on the total amount of mixture supplied to the internal combustion engine. Thereby can systematic errors, such as externally affecting the system disorders, Malfunction or even the hysteresis of a valve is not compensated become. In all above solutions can Thus, the exact setting of the recirculated exhaust gas quantity is not guaranteed be.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, den Anteil der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge in einfacher und insbesondere genauer Art und weise zu ermitteln und entsprechend diesem ermittelten Ist-Anteil die rückgeführte Abgasmenge auf einen vorbestimmten Soll-Anteil zu regeln.It It is therefore an object of the present invention to provide a method which makes it possible the proportion of an internal combustion engine recirculated exhaust gas at the Internal combustion engine total amount of mixture supplied in a simple and in particular to determine the exact way and accordingly this determined actual proportion, the recirculated exhaust gas quantity to a predetermined Target share to regulate.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention this Object by the mentioned in the characterizing part of claim 1 Characteristics solved.

Durch die erfindungsgemäßen Messungen und/oder Berechnungen des Wasserdampfanteils der der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmenge, des Wasserdampfanteils des gesamten von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgases und des Wasserdampfanteils der insgesamt zugeführten Gemischmenge kann die rückgeführte Abgasmenge auf einfache Weise ermittelt werden. Durch Ermittlung der genannten Werte auf die genannte Art und Weise ist nämlich eine sehr genaue Ermittlung des Ist-Anteils der rückgeführten Abgasmenge bzw. der Abgasrückführrate möglich, wodurch der Ist-Anteil an einen vorbestimmten Soll-Anteil angepasst und so stets auf die optimale Abgasrückführrate geregelt werden kann. Dadurch wird die Effizienz der Abgasrückführung beträchtlich gesteigert. Das Verfahren läßt sich vorteilhafterweise unabhängig von den Strömungsverhältnissen vor und nach der Brennkraftmaschine durchführen, was es zu einem universell verwendbaren Verfahren macht.By the measurements according to the invention and / or Calculations of the water vapor content of the fresh air supplied to the internal combustion engine, the water vapor content of the entire generated by the internal combustion engine Exhaust gas and the water vapor content of the total amount of mixture supplied can the recirculated exhaust gas amount be determined in a simple manner. By identifying the named Values in the manner mentioned is a very accurate determination the actual proportion of the recirculated exhaust gas amount or the exhaust gas recirculation rate possible, whereby the actual share adjusted a predetermined target proportion and so always on the optimal Exhaust gas recirculation rate regulated can be. As a result, the efficiency of the exhaust gas recirculation becomes considerable increased. The method can be advantageously independently from the flow conditions before and after the internal combustion engine perform, making it a universal makes usable method.

Eine konstruktive Lösung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 8.A constructive solution to carry out the inventive method arises from the characterizing part of claim 8.

Der erfindungsgemäß eingesetzte Sensor zur Messung des Wasserdampfes ist sehr schmutzunempfindlich, liefert hierdurch sehr genaue Signale, kann auch nachträglich an verschiedenen Arten von Brennkraftmaschinen adaptiert werden und ist darüber hinaus äußerst kostengünstig. Die Wirkungsweise von bislang gesteuerten Abgasrückführsystemen kann hierdurch in vorteilhafter Art und Weise stark ausgebaut werden, und zwar völlig unabhängig von der Bauart der jeweiligen Brennkraftmaschine und des zugehörigen Abgasrückführsystems.Of the used according to the invention Sensor for measuring the water vapor is very resistant to dirt, This provides very accurate signals, can also be retrofitted various types of internal combustion engines are adapted and is about it In addition, extremely cost-effective. The Mode of action of previously controlled exhaust gas recirculation systems can be characterized in be greatly expanded advantageous manner, and indeed completely independent of the Type of the respective internal combustion engine and the associated exhaust gas recirculation system.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung er eben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispielen.advantageous Embodiments and developments of the invention he just out the dependent claims as well as from the below in principle with reference to the drawing Embodiments.

Es zeigt:It shows:

1 eine erste Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a first device for carrying out the method according to the invention;

2 eine zweite Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 a second device for carrying out the method according to the invention;

3 eine dritte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 3 a third device for carrying out the method according to the invention; and

4 eine vierte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 a fourth device for carrying out the method according to the invention.

In 1 ist in schematischer Art und Weise eine Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Brennräumen 2 dargestellt. Eine Ansaugleitung 3, welche mit der Brennkraftmaschine 1 über einen Ansaugkrümmer 4 mit mehreren Zuleitungen 4a verbunden ist, versorgt dieselbe mit einer Frischluftmenge L. Von der Brennkraftmaschine 1 bzw. dem Ansaugkrümmer 4 ausgehend ist in der Ansaugleitung 3 ein Ladeluftkühler 5 sowie ein die Frischluftmenge L aus der Umgebung ansaugender Verdichter 6 als Teil eines Abgasturboladers 7 angeordnet. Der Abgasturbolader 7, auf welchen gegebenenfalls auch verzichtet werden kann, weist des weiteren in bekannter Weise eine Turbine 8 auf, welche innerhalb einer Abgasleitung 9 angeordnet ist. Die Abgasleitung 9 ist über einen Abgaskrümmer 10, welcher einen Teil der Abgasleitung 9 bildet und mehrere Ableitungen 10a aufweist, mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Durch die Abgasleitung 9 kann eine bei der Verbrennung in den Brennräumen 2 der Brennkraftmaschine 1 entstehende Abgasmenge A dieselbe in bekannter Weise verlassen.In 1 is a schematic way an internal combustion engine 1 with several combustion chambers 2 shown. A suction line 3 , which with the internal combustion engine 1 via an intake manifold 4 with several supply lines 4a connected, supplies the same with a fresh air amount L. From the internal combustion engine 1 or the intake manifold 4 Starting in the suction line 3 a charge air cooler 5 and a fresh air amount L from the environment ansaugender compressor 6 as part of an exhaust gas turbocharger 7 arranged. The turbocharger 7 , which may also be dispensed with, also has a turbine in a known manner 8th on which within an exhaust pipe 9 is arranged. The exhaust pipe 9 is over an exhaust manifold 10 , which is part of the exhaust pipe 9 forms and several derivatives 10a having, with the internal combustion engine 1 connected. Through the exhaust pipe 9 may be one during combustion in the combustion chambers 2 the internal combustion engine 1 Exhaust gas amount A leaving the same in a known manner.

Nach dem Abgaskrümmer 10 und vor der Turbine 8 zweigt von der Abgasleitung 9 eine Abgasrückführleitung 11 ab, welche kurz vor dem Ansaugkrümmer 4 in die Ansaugleitung 3 mündet. In der Abgasrückführleitung 11 befindet sich ein Abgasrückführventil 12 sowie ein Abgasrückführkühler 13. Um Stickoxidemissionen der Brennkraftmaschine 1 zu verringern, wird durch Öffnen des Abgasrückführventils 12 ein gewisser Anteil der in der Brennkraftmaschine 1 erzeugten Abgasmenge A über die Abgasrückführleitung 11, die Ansaugleitung 3 und den Ansaugkrümmer 4 wieder den Brennräumen 2 der Brennkraftmaschine 1 zugeleitet. Dieser Anteil des über die Abgasrückführleitung 11 rückgeführten Abgases an der insgesamt erzeugten Abgasmenge A wird als rückgeführte Abgasmenge R bezeichnet. Gemeinsam mit der über den Verdichter 6 in die Ansaugleitung 3 eintretenden Frischluftmenge L bildet sie eine der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführte Gemischmenge G.After the exhaust manifold 10 and in front of the turbine 8th branches off the exhaust pipe 9 an exhaust gas recirculation line 11 off, which is just before the intake manifold 4 in the intake pipe 3 empties. In the exhaust gas recirculation line 11 there is an exhaust gas recirculation valve 12 and an exhaust gas recirculation cooler 13 , To nitrogen oxide emissions of the internal combustion engine 1 is reduced by opening the exhaust gas recirculation valve 12 a certain proportion of the internal combustion engine 1 generated amount of exhaust gas A via the exhaust gas recirculation line 11 , the intake pipe 3 and the intake manifold 4 again the combustion chambers 2 the internal combustion engine 1 fed. This proportion of the exhaust gas recirculation line 11 recirculated exhaust gas to the total amount of exhaust gas generated A is referred to as recirculated exhaust gas amount R. Together with the over the compressor 6 in the intake pipe 3 entering fresh air amount L, it forms one of the internal combustion engine 1 Total amount of mixture G.

Durch die oben beschriebene Abgasrückführung wird die während des Verbrennungsvorganges in den Brennräumen 2 der Brennkraftmaschine 1 herrschende Temperatur gesenkt, was zu einer Verringerung des Stickoxidausstoßes der Brennkraftmaschine 1 führt. Des weiteren wird das Luftverhältnis λ und der Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses von der rückgeführten Abgasmenge R beeinflusst, weshalb es wünschenswert ist, die rückgeführte Abgasmenge R möglichst genau regeln zu können. Um nicht, wie bei bekannten Lösungen, lediglich eine Steuerung der rückgeführten Abgasmenge R erreichen zu können, ist es erforderlich, den Anteil der rückgeführten Abgasmenge R an der gesamten Gemischmenge G möglichst genau und während des gesamten Regelvorganges bestimmen zu können. Dieser Anteil der rückgeführten Abgasmenge R an der der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführten Gemischmenge G wird auch als Abgasrückführrate AR bezeichnet.The exhaust gas recirculation described above is used during the combustion process in the combustion chambers 2 the internal combustion engine 1 lower prevailing temperature, resulting in a reduction of the nitrogen oxide emissions of the internal combustion engine 1 leads. Furthermore, the air ratio λ and the efficiency of the combustion process is influenced by the recirculated exhaust gas amount R, which is why it is desirable to be able to regulate the recirculated exhaust gas amount R as precisely as possible. In order not to be able to achieve only a control of the recirculated exhaust gas amount R, as in known solutions, it is necessary to reduce the proportion of recirculated exhaust gas amount R to determine the total amount of mixture G as accurately as possible and throughout the control process. This proportion of the recirculated exhaust gas amount R of the internal combustion engine 1 Total mixture amount G supplied is also referred to as the exhaust gas recirculation rate AR.

Um dies zu ermöglichen sind mehrere Sensoren S vorgesehen, nämlich ein in der Ansaugleitung 3 nach der Einmündung der Abgasrückführleitung 11 und vor dem Ansaugkrümmer 4 angeordneter Sensor SG, der in der Lage ist, den Wasserdampfanteil WG der der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführten Gemischmenge G zu messen. In der Abgasleitung 9 bzw. im vorliegenden Fall in dem Abgaskrümmer 10 ist ein weiterer Sensor SA eingebaut, mit dem der Wasserdampfanteil WA des aus der Brennkraftmaschine 1 austretenden Abgases A gemessen werden kann. Schließlich ist noch in der Ansaugleitung 3, im vorliegenden Fall vor dem Verdichter 6, ein Sensor SL vorgesehen, mit dem der in der Frischluftmenge L enthaltene Wasserdampfanteil WL gemessen wird.To enable this, a plurality of sensors S are provided, namely one in the suction line 3 after the confluence of the exhaust gas recirculation line 11 and in front of the intake manifold 4 arranged sensor S G , which is capable of the water vapor content W G of the internal combustion engine 1 total amount of mixture G to be supplied. In the exhaust pipe 9 or in the present case in the exhaust manifold 10 a further sensor S A is installed, with which the water vapor content W A of the internal combustion engine 1 exiting exhaust gas A can be measured. Finally, it is still in the intake pipe 3 , in the present case before the compressor 6 , A sensor S L provided with which the contained in the fresh air amount L water vapor content W L is measured.

Mittels der drei Sensoren SG, SA und SL ergeben sich also drei Meßwerte WG, WA und WL, durch welche mit Hilfe der Formel ARist = (WG – WL)/(WA – WL) der Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R berechnet werden kann. Um diese Berechnung auszuführen sind die Sensoren SG, SA und SL mit einer elektronischen Steuereinrichtung 14 verbunden, und zwar der Sensor SG über eine Steuerleitung 15, der Sensor SA über eine Steuerleitung 16 und der Sensor SL über eine Steuerleitung 17. Des weiteren führt von der Steuereinrichtung 14 eine Steuerleitung 18 zu dem Abgasrückführventil 12 und eine weitere Steuerleitung 19 führt zu einer variablen Eintrittsgeometrie 20 der Turbine 8. Nachdem in der Steuereinrichtung 14 der Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R an der gesamten Gemischmenge G, also die Abgasrückführrate AR, auf die oben genannte Art und Weise berechnet worden ist, kann dieser Ist-Anteil ARist, ausgehend von der Steuereinrichtung 14, durch Verstellen des Abgasrückführventils 12 über die Steuerleitung 18 an einen vorbestimmten Soll-Anteil ARsoll der rückgeführten Abgasmenge R angepasst werden. In diesem Zusammenhang ist auch eine Verstellung der variablen Eintrittsgeometrie 20 der Turbine 8 über die Steuerleitung 20 möglich.Thus, by means of the three sensors S G, S A and S L resulting three values W G, W A and W L, by which with the aid of the formula AR = (W M - C L) / (W A - W L) the actual proportion AR is the recirculated exhaust gas amount R can be calculated. To carry out this calculation, the sensors S G , S A and S L with an electronic control device 14 connected, namely the sensor S G via a control line 15 , the sensor S A via a control line 16 and the sensor S L via a control line 17 , Furthermore, leads from the controller 14 a control line 18 to the exhaust gas recirculation valve 12 and another control line 19 leads to a variable entry geometry 20 the turbine 8th , After in the control device 14 the actual proportion AR is the recirculated exhaust gas amount R of the total mixture amount G, so the exhaust gas recirculation rate AR, has been calculated in the above manner, this actual proportion AR is , starting from the control device 14 , by adjusting the exhaust gas recirculation valve 12 over the control line 18 to a predetermined desired proportion AR should be adjusted to the recirculated exhaust gas quantity R. In this context is also an adjustment of the variable entry geometry 20 the turbine 8th over the control line 20 possible.

Die Sensoren SG, SA und SL messen hierbei kontinuierlich den jeweiligen Wasserdampfanteil WG, WA und WL, wobei die Sensoren SG, SA und SL auch an anderen Stellen als den dargestellten platziert sein können, der Sensor SG nämlich an einer beliebigen Stelle nach der Einmündung der Abgasrückführleitung 11 in die Ansaugleitung 3 und vor der Brennkraftmaschine 1, wobei eine vollständige Durchmischung der Abgasmenge A und der Frischluftmenge L gegeben sein sollte. Der Sensor SA kann an einer beliebigen Stelle nach der Brennkraftmaschine 1 in der Abgasleitung 9 oder dem Abgaskrümmer 10, jedoch vor der Abzweigung der Abgasrückführleitung 11 und der Sensor SL in der Ansaugleitung 3 an einer beliebigen Stelle vor der Einmündung der Abgasrückführleitung 11 angeordnet sein. Der Sensor SL könnte also beispielsweise, entgegen der Darstellung, auch zwischen dem Verdichter 6 und dem Ladeluftkühler 5 oder direkt nach dem Ladeluftkühler 5 angeordnet sein. Dies hängt von den jeweiligen Eigenschaften des verwendeten Sensors SL ab, d.h. ob dieser beispielsweise druck- oder temperaturanfällig ist.The sensors S G , S A and S L continuously measure the respective water vapor content W G , W A and W L , wherein the sensors S G , S A and S L can also be placed at locations other than those shown, the sensor S G namely at any point after the confluence of the exhaust gas recirculation line 11 in the intake pipe 3 and in front of the internal combustion engine 1 , wherein a complete mixing of the exhaust gas amount A and the fresh air amount L should be given. The sensor S A can at any point after the internal combustion engine 1 in the exhaust pipe 9 or the exhaust manifold 10 but before the diversion of the exhaust gas recirculation line 11 and the sensor S L in the intake pipe 3 at any point before the confluence of the exhaust gas recirculation line 11 be arranged. The sensor S L could thus, for example, contrary to the representation, between the compressor 6 and the intercooler 5 or directly after the intercooler 5 be arranged. This depends on the respective properties of the sensor S L used , that is, whether it is pressure-sensitive or temperature-sensitive, for example.

In 2 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit den daran angeschlossenen Bauteilen entsprechend 1 dargestellt, wobei jedoch auf den Sensor SL zur Messung des Wasserdampfanteils in der Frischluftmenge verzichtet wird. Der Wasserdampfanteil WL kann in dieser Ausführungsform dadurch ermittelt werden, dass das Abgasrückführventil 12 vollständig geschlossen wird, wodurch an dem Sensor SG nur die Frischluftmenge L ansteht. Der Sensor SG mißt in diesem Fall also den Wasserdampfanteil WL und speichert denselben.In 2 is an internal combustion engine 1 with the connected components accordingly 1 shown, but without the sensor S L for measuring the water vapor content in the fresh air amount. The water vapor content W L can be determined in this embodiment that the exhaust gas recirculation valve 12 is completely closed, whereby only the fresh air amount L is present on the sensor S G. The sensor S G in this case thus measures the water vapor content W L and stores the same.

Eine solche Messung des Wasserdampfanteils WL durch den Sensor SG kann beispielsweise vor oder nach dem Start der Brennkraftmaschine 1 oder während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 stattfinden, in dem das Abgasrückführventil 12 kurzfristig geschlossen ist und keine Abgasrückführung durchgeführt wird. Gegebenenfalls ist auch eine Messung des Wasserdampfanteils WL mittels des Sensors SG in definierten Zeitabständen möglich, indem die Rückführung von Abgas A für eine ausreichende Anzahl von Arbeitsspielen der Brennkraftmaschine 1 unterbrochen wird. Die Messung der Wasserdampfanteile WG und WA durch die Sensoren SG und SA wird jedoch während der Rückführung von Abgas A über die Abgasrückführleitung 11 weiterhin kontinuierlich durchgeführt, wodurch ständig der Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge AR gemäß der im Bezug auf 1 genannten Gleichung berechnet werden kann.Such a measurement of the water vapor fraction W L by the sensor S G may be, for example, before or after the start of the internal combustion engine 1 or during operation of the internal combustion engine 1 take place, in which the exhaust gas recirculation valve 12 closed at short notice and no exhaust gas recirculation is carried out. Optionally, a measurement of the water vapor content W L by means of the sensor S G in defined time intervals is possible by the return of exhaust gas A for a sufficient number of working cycles of the internal combustion engine 1 is interrupted. However, the measurement of the water vapor components W G and W A by the sensors S G and S A is during the return of exhaust gas A via the exhaust gas recirculation line 11 Continuously carried out, whereby constantly the actual proportion AR is the amount of recirculated exhaust gas AR according to in relation to 1 can be calculated.

Die beschriebenen Sensoren SG, SA und SL können sehr einfach auch nachträglich in die entsprechenden Leitungen, die zu der Brennkraftmaschine 1 führen bzw. von derselben ausgehen, eingebaut werden, ohne dass hier besonders hohe Kosten entstehen. Dadurch ergibt sich eine Möglichkeit, auch nachträglich, d.h. bei sich bereits im Einsatz befindlichen Brennkraftmaschinen 1, aus einem an sich gesteuerten Abgasrückführsystem ein geregeltes Abgasrückführsystem zu machen.The described sensors S G , S A and S L can very easily also subsequently in the corresponding lines leading to the internal combustion engine 1 lead or emanate from the same, be installed, without incurring particularly high costs. This results in a possibility, even subsequently, ie in already in use internal combustion engines 1 to make a regulated exhaust gas recirculation system a regulated exhaust gas recirculation system.

Bei der Brennkraftmaschine 1 gemäß 3 ist der Sensor SL wiederum vorgesehen, statt dessen wurde der Sensor SA zusammen mit seiner Steuerleitung 16 weggelassen. In diesem Fall wird der Wasserdampfanteil WA folgendermaßen bestimmt: Die Summe aus Frischluftmenge L und rückgeführter Abgasmenge R wird über eine Druck- und Temperaturmessung innerhalb des Ansaugkrümmers 4 bestimmt. Dadurch kann unter Einbeziehung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 und des Liefergradkennfeldes derselben die der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführte Gemischmenge G berechnet werden. Da auch die Menge des der Brennkraftmaschine 1 zugeführten Kraftstoffes prinzipiell bekannt ist, kann die Menge des aus dieser zugeführten Kraftstoffmenge entstehenden Verbrennungswasserdampfes berechnet werden. Aus der Gemischmenge G, der Kraftstoffmenge und dem Verbrennungswasserdampf kann dann der Wasserdampfanteil WA in der insgesamt erzeugten Abgasmenge A bestimmt werden. Auf diese Weise kann, wie bereits oben erwähnt, der Sensor SA entfallen.In the internal combustion engine 1 according to 3 the sensor S L is again provided, instead the sensor S A was together with its control line 16 omitted. In this case, the water vapor content W A is determined as follows: The sum of fresh air quantity L and recirculated exhaust gas quantity R is determined by a pressure and temperature measurement within the intake manifold 4 certainly. As a result, including the speed of the internal combustion engine 1 and the output degree map of the same of the internal combustion engine 1 total mixture amount G to be calculated. As well as the amount of the internal combustion engine 1 supplied fuel is known in principle, the amount of combustion water vapor resulting from this amount of fuel supplied can be calculated. From the mixture quantity G, the fuel quantity and the combustion water vapor, the water vapor fraction W A in the total amount of exhaust gas A produced can then be determined. In this way, as already mentioned above, the sensor S A can be omitted.

4 zeigt eine Kombination aus 2 und 3, d.h. es wurde hierbei auf die Sensoren SL und SA verzichtet. Die Funktionsweise ergibt sich aus dem in Bezug auf 2 und 3 Beschriebenen, wobei zu beachten ist, dass die in 1 dargestellte Ausführungsform als die optimale Lösung angesehen wird. 4 shows a combination 2 and 3 This means that the sensors S L and S A have been dispensed with. The operation results from in relation to 2 and 3 Described, it being noted that the in 1 illustrated embodiment is considered the optimal solution.

Claims (11)

Verfahren zur Regelung des Anteils der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an einer der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge, welche durch die rückgeführte Abgasmenge und eine Frischluftmenge gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) aus Messungen und/oder Berechnungen des Wasserdampfanteils (WL) der der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Frischluftmenge (L), des Wasserdampfanteils (WA) des gesamten von der Brennkraftmaschine (1) erzeugten Abgases (A) und des Wasserdampfanteils (WG) der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) ermittelt wird, und dass dieser Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an einen vorbestimmten Soll-Anteil (ARsoll) angepasst wird.A method for controlling the proportion of an internal combustion engine the recirculated amount of exhaust gas at one of the internal combustion engine, a total supplied amount of mixture, which is constituted by the recirculated exhaust gas quantity and the fresh air amount, characterized in that the actual proportion (AR) of the recirculated exhaust gas amount (R) at which the Internal combustion engine ( 1 ) total mixture amount (G) from measurements and / or calculations of the water vapor content (W L ) of the internal combustion engine ( 1 ) supplied amount of fresh air (L), the water vapor content (W A ) of the entire of the internal combustion engine ( 1 ) produced exhaust gas (A) and the water vapor content (W G ) of the internal combustion engine ( 1 ) total mixture quantity (G) is determined, and that this actual proportion (AR ist ) of the recirculated exhaust gas quantity (R) is adapted to a predetermined desired proportion (AR soll ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) nach der Formel ARist = (WG – WL)/(WA – WL) ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the actual proportion (AR) of the recirculated exhaust gas amount (R) at which the internal combustion engine ( 1 ) Total supplied amount of mixture (G) according to the formula AR = (W M - C L) / (W A - W L) is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampfanteil (WL) der zugeführten Frisch luftmenge (L), der Wasserdampfanteil (WA) des gesamten von der Brennkraftmaschine (1) erzeugten Abgases (A) und der Wasserdampfanteil (WG) der insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) kontinuierlich gemessen werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the water vapor content (W L ) of the supplied fresh air quantity (L), the water vapor content (W A ) of the entire of the internal combustion engine ( 1 ) and the water vapor content (W G ) of the total amount of mixture (G) supplied are measured continuously. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampfanteil (WA) des gesamten von der Brennkraftmaschine (1) erzeugten Abgases (A) und der Wasserdampfanteil (WG) der insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) kontinuierlich gemessen werden, und dass der Wasserdampfanteil (WL) der zugeführten Frischluftmenge (L) in definierten Zeitabständen gemessen wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the water vapor content (W A ) of the entire of the internal combustion engine ( 1 ) and the water vapor content (W G ) of the total amount of mixture (G) supplied continuously, and that the water vapor content (W L ) of the supplied fresh air quantity (L) is measured at defined time intervals. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des Ist-Anteils (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an den vorbestimmten Soll-Anteil (ARsoll) ein Abgasrückführventil (12) verstellt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for adapting the actual proportion (AR ist ) of the recirculated exhaust gas quantity (R) to the predetermined desired proportion (AR soll ) an exhaust gas recirculation valve ( 12 ) is adjusted. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge in einer elektronischen Steuereinrichtung (14) berechnet wird.A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the actual proportion (AR) of the recirculated exhaust gas amount in an electronic control device ( 14 ) is calculated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung des Ist-Anteils (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an den vorbestimmten Soll-Anteil (ARsoll) eine variable Eintrittsgeometrie (20) einer Turbine (8) eines Abgasturboladers (7) verstellt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that for adapting the actual proportion (AR ist ) of the recirculated exhaust gas quantity (R) to the predetermined desired proportion (AR soll ) a variable inlet geometry ( 20 ) a turbine ( 8th ) of an exhaust gas turbocharger ( 7 ) is adjusted. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Brennkraftmaschine, mit welcher mindestens eine Frischluftleitung und mindestens eine Abgasleitung verbunden sind, und mit einem in einer Abgasrückführleitung angeordneten Abgasrückführventil, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Wasserdampfanteils (WG) der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) ein erster Sensor (SG) vorgesehen ist.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, with an internal combustion engine, with which at least one fresh air line and at least one exhaust pipe are connected, and arranged in an exhaust gas recirculation line exhaust gas recirculation valve, characterized in that for measuring the water vapor content (W G ) that of the internal combustion engine ( 1 ) total mixture amount supplied (G) a first sensor (S G ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Wasserdampfanteils (WA) des gesamten von der Brennkraftmaschine (1) erzeugten Abgases (A) ein zweiter Sensor (SA) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 8, characterized in that for measuring the water vapor content (W A ) of the entire of the internal combustion engine ( 1 ) generated exhaust gas (A), a second sensor (S A ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Wasserdampfanteils (WL) der der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Frischluftmenge (L) ein dritter Sensor (SL) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that for measuring the water vapor content (W L ) of the internal combustion engine ( 1 ) supplied fresh air quantity (L), a third sensor (S L ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (SG), der zweite Sensor (SA) und der dritte Sensor (SL) über Steuerleitungen (15, 16, 17) mit einer elektronischen Steuereinrichtung (14) verbunden sind.Apparatus according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the first sensor (S G ), the second sensor (S A ) and the third sensor (S L ) via control lines ( 15 . 16 . 17 ) with an electronic Control device ( 14 ) are connected.
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