DE10154151A1 - Process for operating an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger comprises producing and carrying out a boost pressure reduction mode - Google Patents
Process for operating an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger comprises producing and carrying out a boost pressure reduction modeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Abgasrückführungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a method for operating a Internal combustion engine with turbocharger and Exhaust gas recirculation device according to the preamble of claim 1.
Aus der Druckschrift AT 002 540 U1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem Abgasturbolader mit einer Abgasturbine im Abgasstrang und einem Verdichter im Ansaugtrakt ausgestattet ist und darüber hinaus eine Abgasrückführvorrichtung aufweist. Die Abgasturbine wird von den unter Überdruck stehenden Abgasen angetrieben und überträgt über eine Welle die Arbeitsbewegung auf den Verdichter, der angesaugte Verbrennungsluft auf einen erhöhten Ladedruck komprimiert, unter dem die Verbrennungsluft dem Zylindereinlass der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Zur Reduzierung der Stickstoffemissionen kann in bestimmten Betriebsweisen der Brennkraftmaschine, insbesondere bei hoher Last und Drehzahl, über die Abgasrückführungsvorrichtung ein Teilstrom des Abgases aus dem Abgasstrang zurück in den Ansaugtrakt geleitet werden. Die Abgasrückführungsleitung zweigt stromauf der Abgasturbine vom Abgasstrang ab und mündet stromab des Verdichters in den Ansaugtrakt. From the publication AT 002 540 U1 is an internal combustion engine known with an exhaust gas turbocharger with an exhaust gas turbine equipped in the exhaust system and a compressor in the intake system is and also has an exhaust gas recirculation device. The exhaust gas turbine is from the exhaust gases under pressure driven and transmits over a wave the working movement on the compressor, the intake of combustion air to one increased boost pressure compressed, under which the combustion air the cylinder inlet of the internal combustion engine is supplied. to Reduction of nitrogen emissions can be certain Operating modes of the internal combustion engine, especially at high Load and speed, via the exhaust gas recirculation device Partial flow of the exhaust gas from the exhaust system back into the Intake tract be routed. The exhaust gas recirculation line branches upstream of the exhaust gas turbine from the exhaust line and opens downstream of the compressor in the intake system.
Um einen Betrieb des Verdichters im Bereich der Pumpgrenze bzw. ein Überschreiten der Pumpgrenze, bei der die Strömung im Verdichter abreißt und ein periodisches Pulsieren der Strömung entstehen kann, zu verhindern, kann in bestimmten Situationen der Ladedruck stromab des Verdichters abgebaut werden, indem über die Abgasrückführungsvorrichtung ein Teil der verdichteten Verbrennungsluft vom Ansaugtrakt stromab des Verdichters in den Abgasstrang stromauf der Abgasturbine überführt wird. Die Abgasrückführungsvorrichtung weist hierzu zwei parallele Leitungen mit jeweils einem Ventil auf, von denen eines als Rückführventil und eines als Abblaseventil ausgeführt wird. Das Abblaseventil ist als druckgesteuertes Ventil ausgebildet, welches einen Strömungsweg von der Ansaugseite zur Abgasseite nur für den Fall freigibt, dass die Druckdifferenz einen Mindestwert übersteigt. To an operation of the compressor in the area of the surge limit or exceeding the surge limit at which the flow in Compressor breaks off and a periodic pulsation of the flow can arise, can prevent, in certain situations the boost pressure downstream of the compressor can be reduced by About the exhaust gas recirculation device part of the compressed Combustion air from the intake tract downstream of the compressor in the Exhaust line upstream of the exhaust gas turbine is transferred. The Exhaust gas recirculation device has for this purpose two parallel Lines each with a valve, one of which as Recirculation valve and one is executed as a blow-off valve. The Blow-off valve is designed as a pressure-controlled valve, which a flow path from the intake side to the exhaust side only for Releases the case that the pressure difference is a minimum value exceeds.
Dies ist aber insbesondere in dynamischen Übergangsbereichen mit plötzlichem Abfall der Einspritzung, beispielsweise bei abgebrochenen Anfahrvorgängen am Berg, nicht immer sicher gewährleistet, da trägheitsbedingte Verzögerungen beim Abbau des Abgasgegendruckes berücksichtigt werden müssen, die einem positiven Druckabfall von Ladedruck zu Abgasgegendruck entgegenstehen. In derartigen Situationen kann daher ein ungünstiges Druckverhältnis über den Verdichter entstehen, das zu einem Betrieb des Verdichters im Bereich der Pumpgrenze führt. But this is especially true in dynamic transition areas with sudden drop in injection, for example at broken starts on the mountain, not always safe ensures that inertia delays in the dismantling of the Exhaust counterpressure must be considered, the one positive pressure drop from boost pressure to exhaust back pressure conflict. In such situations, therefore, an unfavorable Pressure ratio across the compressor arise, the one to Operation of the compressor in the area of the surge line leads.
Ein weiterer Nachteil liegt in der vergleichsweise aufwendig gestalteten Abgasrückführungsvorrichtung, welche zusätzlich zu dem Leitungsstrang für die Abgasrückführung und dem darin angeordneten Abgasrückführventil einen parallelen Leitungsstrang für den Ladedruckabbau und dem darin angeordneten Abblaseventil enthält. Another disadvantage is the comparatively expensive designed exhaust gas recirculation device, which in addition to the wiring harness for the exhaust gas recirculation and the therein arranged exhaust gas recirculation valve a parallel wiring harness for the boost pressure reduction and the blow-off valve arranged therein contains.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine über eine lange Betriebsdauer einen störungsfreien Betrieb sicherzustellen. Es sollen insbesondere Schäden am Turbolader, welche auf einen Betrieb des Verdichters im Bereich der Pumpgrenze zurückzuführen sind, vermieden werden. The invention is based on the problem in a charged internal combustion engine over a long period of operation ensure trouble-free operation. It should in particular Damage to the turbocharger, which indicates an operation of the compressor are due to the surge line, avoided become.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This problem is inventively with the features of Claim 1 solved.
Das Verfahren unterscheidet sich von den aus dem Stand der Technik bekannten Betriebsweisen aufgeladener Brennkraftmaschinen mit Abgasrückführung durch eine Reihe von Merkmalen. Zum einen wird eine konventionelle, jedoch unabhängig von den Druckverhältnissen im Ansaugtrakt und im Abgasstrang steuerbare Abgasrückführungseinrichtung eingesetzt, um erhöhten Ladedruck abzublasen, wodurch sich der konstruktive Aufwand für die Abblasungseinrichtung erheblich reduziert, da auf eine bereits vorhandene Ventileinrichtung zurückgegriffen werden kann, die für die Abblasung lediglich in einer neuen Betriebsart verwendet wird. The procedure differs from the state of the art Technique known operations charged Internal combustion engines with exhaust gas recirculation through a number of features. To the one becomes a conventional, but independent of the Pressure conditions in the intake tract and in the exhaust system controllable Exhaust gas recirculation device used to increased boost pressure blow off, resulting in the design effort for the Abblasungseinrichtung significantly reduced, since on one already existing valve device can be used, the for the blow-off only in a new mode is used.
Zum anderen kann der Abgasgegendruck grundsätzlich in einem großen Betriebsbereich abgebaut werden, indem eine variable Turbinengeometrie der Abgasturbine - oder ein Bypass im Falle einer Klappenturbine - in Richtung der Öffnungsposition versetzt wird, wodurch der freie Strömungsquerschnitt zum Turbinenrad erweitert und in kurzer Zeit ein erhöhter Abgasmassenstrom abgeleitet werden kann. Dadurch kann ein eine Ladedruckabblasung ermöglichendes Druckgefälle von Ansaugseite in Richtung Abgasseite eingestellt werden. On the other hand, the exhaust back pressure basically in one large operating area are dismantled by a variable Turbine geometry of the exhaust gas turbine - or a bypass in the case a flapper turbine - in the direction of the opening position is offset, whereby the free flow cross-section to Turbine wheel extended and increased in a short time Exhaust gas mass flow can be derived. This can be a one Boost pressure enabling pressure drop from intake side into Direction exhaust side be adjusted.
Schließlich werden die Auslösebedingungen für die Umschaltung in den Ladedruckabbau-Modus präzise definiert, wodurch die Erkennung von Situationen, in denen eine Abblasung angezeigt ist, erleichtert wird. Die Brennkraftmaschine wird für den Fall in den Ladedruckabbau-Modus überführt, dass die in die Brennräume eingespritzte Kraftstoffmenge innerhalb eines definierten Zeitraumes in der Weise reduziert wird, dass der Betrag der Änderung der Kraftstoffmenge einen Referenzwert überschreitet. Mit dieser für den Ladedruckabbau zu erfüllenden Bedingung wird sichergestellt, dass bei transienten Verzögerungsvorgängen des Fahrzeuges - schneller Übergang vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb bei relativ geringer Motordrehzahl, z. B. ausgelöst durch einen abgebrochenen Anfahrvorgang am Berg mit einem Automatikfahrzeug - ein Luftmassenstau im Ansaugtrakt über die Abgasrückführeinrichtung abgebaut wird, so dass insbesondere bei den unter diesen Bedingungen herrschenden geringen Drehzahlen und kritischen Druckverhältnissen am Verdichter ein Verdichterpumpen vermieden werden kann. Finally, the triggering conditions for switching precisely defined in the boost pressure reduction mode, causing the Detecting situations where blowdown is indicated is relieved. The internal combustion engine is in case in the boost pressure mode transfers that into the combustion chambers injected fuel quantity within a defined Period is reduced in such a way that the amount of Change in fuel quantity exceeds a reference value. With This is to be met for the boost pressure reduction condition ensures that transient deceleration processes of the Vehicle - rapid transition from train operation in the Overrun at relatively low engine speed, z. B. triggered by a broken start on the mountain with a Automatic vehicle - an air mass congestion in the intake tract over the Exhaust gas recirculation device is degraded, so that in particular at the under these conditions prevailing low speeds and critical pressure conditions on the compressor Compressor pumps can be avoided.
Ein weiterer Vorteil des Kriteriums der Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge liegt darin, dass dieses Kriterium für sich genommen bereits ausreicht, um einen kritischen Verdichterzustand im Bereich der Pumpgrenze zu erkennen. Eine Druckmessung stromauf und/oder stromab des Verdichters und/oder im Abgasgegenstrang stromauf der Abgasturbine ist dagegen nicht erforderlich. Die Information über den Abgasgegendruck ist insbesondere aus dem Grunde entbehrlich, da der Abgasgegendruck durch eine Öffnung der variablen Turbinengeometrie - gegebenenfalls durch eine Ableitung über einen Bypass zur Turbine - reduziert wird, wodurch in zuverlässiger Weise ein Druckgefälle von Ansaug- zu Abgasseite einstellbar ist. Another advantage of the criterion of change of injected fuel amount is that this criterion in itself already sufficient to be critical Recognize compressor state in the area of the surge line. A Pressure measurement upstream and / or downstream of the compressor and / or in contrast, in the exhaust gas countercurrent upstream of the exhaust gas turbine is not required. The information about the exhaust back pressure is especially unnecessary for the reason that the exhaust back pressure through an opening of the variable turbine geometry - possibly by a discharge via a bypass to the turbine - is reduced, thereby reliably reducing a pressure gradient from intake to exhaust side is adjustable.
Die Kenntnis über den Ladedruck stromab des Verdichters ist zwar nicht zwingend erforderlich, kann jedoch hilfreich sein, um diejenigen Betriebszustände, in denen eine Abblasung des Ladedruckes über die Abgasrückführeinrichtung erfolgt, zu präzisieren. Hierbei wird insbesondere überprüft, ob der Ladedruck einen zugeordneten Referenzwert überschreitet. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, als zusätzliche Bedingung für die Überführung in den Ladedruckabbau-Modus zu überprüfen, ob die eingespritzte Kraftstoffmenge einen Referenzwert unterschreitet und der Abgasgegendruck stromauf der Abgasturbine ebenfalls einen zugeordneten Referenzwert unterschreitet. The knowledge about the boost pressure downstream of the compressor is While not mandatory, it may be helpful to those operating conditions in which a blowdown of the Boost pressure on the exhaust gas recirculation takes place, too specified. In particular, it is checked whether the boost pressure exceeds an assigned reference value. Furthermore It may be appropriate as an additional condition for the Transfer to the boost pressure mode to check if the injected fuel quantity falls below a reference value and the exhaust back pressure upstream of the exhaust turbine also falls below an assigned reference value.
Vorteilhaft werden die Öffnungsdauer und der Öffnungshub des Rückführventils im Ladedruckabbau-Modus gemäß einer vorgegebenen Öffnungsfunktion durchgeführt, die bevorzugt eine differentielle Funktion mit Verzögerung erster Ordnung ist, welche sich durch einen hohen Anfangshub auszeichnet, der mit einer applizierbaren Zeitkonstante abfällt. Die über die Zeitkonstante wählbare Öffnungsdauer wird hierbei so gewählt, dass das Ventil einerseits für einen ausreichenden Ladedruckabbau lange genug geöffnet ist, andererseits den Ladedruckabbau aber begrenzt, um nach einer Rückkehr in den Normalmodus in kurzer Zeit ein ausreichend hohes Druckniveau im Ansaugtrakt und im Abgasstrang herstellen zu können, welches ein zügiges Beschleunigen ermöglicht. Advantageously, the opening duration and the opening stroke of the Return valve in the boost pressure reduction mode according to a predetermined opening function performed, preferably a differential function with first order lag is which is characterized by a high initial stroke, which with a Applicable time constant drops. The over the time constant selectable opening time is chosen so that the valve on the one hand for a sufficient charge pressure reduction long enough is open, on the other hand, the boost pressure reduction but limited to after a return to normal mode in a short time sufficiently high pressure level in the intake tract and in the exhaust gas system to be able to produce, which is a rapid acceleration allows.
Der Ladedruckabbau-Modus wird vorteilhaft wieder verlassen und der Normalmodus wieder eingenommen, wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge innerhalb eines definierten Zeitraumes in der Weise erhöht wird, dass die Änderung der Kraftstoffmenge einen Referenzwert überschreitet. Dies entspricht dem Auslösekriterium für die Überführung in den Ladedruckabbau-Modus, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen, da nunmehr die Zunahme der Kraftstoffmengeneinspritzung als Kriterium für die Beendigung des Ladedruckabbau-Modus und Überführung in den Normalmodus herangezogen wird. The boost pressure reduction mode is advantageously left again and the normal mode resumed when the injected Fuel quantity within a defined period in the Way that increases the amount of fuel one Reference value is exceeded. This corresponds to the Tripping criterion for the transfer to the boost pressure reduction mode, but with opposite sign, since now the increase of the Fuel quantity injection as a criterion for the termination of Boost pressure reduction mode and transfer to normal mode is used.
Zweckmäßig wird als Abgasrückführventil in der Abgasrückführungseinrichtung ein hochdynamisches Ventil mit kurzen Reaktionszeiten verwendet, welche insbesondere weniger als 50 ms betragen, um sicherzustellen, dass das Rückführventil innerhalb der geforderten kurzen Zeiten geöffnet und geschlossen werden kann. It is useful as exhaust gas recirculation valve in the Exhaust gas recirculation device a highly dynamic valve with short Reaction times used, which in particular less than 50 ms be sure to ensure that the return valve is within the required short times are opened and closed can.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Further advantages and expedient designs are the further Claims, the description of the figures and the drawings remove. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Abgasrückführungseinrichtung, die über eine Regelungs- und Steuerungseinheit in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustandes der Brennkraftmaschine entweder in einem Normalmodus betrieben werden kann, in welchem eine Abgasrückführung von der Abgasseite in die Ansaugseite erfolgt, oder in einem Ladedruckabbau-Modus betrieben werden kann, in welchem Ladedruck aus der Ansaugseite über die Abgasrückführung in den Abgasstrang geleitet wird, Fig. 1 is a schematic representation of a supercharged internal combustion engine with exhaust gas recirculation device, which can be operated via a control and control unit depending on the current operating condition of the internal combustion engine either in a normal mode in which an exhaust gas recirculation from the exhaust gas side takes place in the intake, or in a boost pressure reduction Mode can be operated in which charge pressure is passed from the intake side via the exhaust gas recirculation into the exhaust line,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm mit den Einzelschritten zur Überführung der Betriebsweise der Brennkraftmaschine vom Normalmodus in den Ladedruckabbau-Modus und umgekehrt. Fig. 2 is a flow chart showing the individual steps for transferring the operating mode of the internal combustion engine from the normal mode to the boost pressure reduction mode and vice versa.
Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1, bei der es sich insbesondere um eine Diesel-Brennkraftmaschine, gegebenenfalls aber auch um eine Otto-Brennkraftmaschine handelt, umfasst einen Abgasturbolader 2 mit einer Abgasturbine 3 im Abgasstrang 4 der Brennkraftmaschine und mit einem Verdichter 5 im Ansaugtrakt 6, wobei der Verdichter 5 über eine Welle 7 von der Abgasturbine 3 angetrieben wird. Das Turbinenrad der Abgasturbine 3 wird von den unter dem Abgasgegendruck p3 stehenden Abgasen im Abgasstrang zwischen dem Zylinderauslass der Brennkraftmaschine 1 und der Abgasturbine 3 beaufschlagt und überträgt seine Drehbewegung über die Welle 7 auf ein Verdichterrad, welches Verbrennungsluft ansaugt, die unter dem Atmosphärendruck p1 steht, und auf einen erhöhten Druck p2 verdichtet. Nach dem Durchströmen der Abgasturbine 3 nimmt das Abgas einen entspannten Druck p4 ein, unter dem das Abgas einer katalytischen Reinigungseinheit zugeführt und anschließend in die Atmosphäre abgeleitet wird. The internal combustion engine shown in FIG. 1 1, which is in particular a diesel internal combustion engine, but optionally also is a spark-ignition internal combustion engine, comprising an exhaust gas turbocharger 2 with an exhaust gas turbine 3 in the exhaust line 4 of the internal combustion engine and a compressor 5 in the intake duct 6 , wherein the compressor 5 is driven via a shaft 7 of the exhaust gas turbine 3 . The turbine wheel of the exhaust gas turbine 3 is acted upon by the exhaust gases under the exhaust backpressure p 3 in the exhaust line between the cylinder outlet of the internal combustion engine 1 and the exhaust gas turbine 3 and transmits its rotary motion via the shaft 7 to a compressor wheel which draws in combustion air which is below the atmospheric pressure p 1 stands, and compressed to an increased pressure p 2 . After flowing through the exhaust gas turbine 3 , the exhaust gas assumes a relaxed pressure p 4 , under which the exhaust gas is fed to a catalytic purification unit and subsequently discharged into the atmosphere.
Auf der Luftseite wird die unter dem erhöhten Druck p2 stehende Verbrennungsluft stromab des Verdichters 5 einem Ladeluftkühler 9 zugeführt, in welchem die Verbrennungsluft gekühlt wird, und anschließend mit dem Ladedruck P2S den Zylindereinlässen der Brennkraftmaschine 1 zugeführt. On the air side, the combustion air under the increased pressure p 2 downstream of the compressor 5 is supplied to a charge air cooler 9 , in which the combustion air is cooled, and then supplied to the cylinder inlets of the internal combustion engine 1 with the boost pressure P 2S .
Die Abgasturbine 3 ist mit einer variablen Turbinengeometrie 8 ausgestattet, welche im Betrieb der Brennkraftmaschine - sowohl in der befeuerten Antriebsbetriebsweise als auch im Motorbremsbetrieb - eine veränderliche Einstellung des wirksamen Strömungseintrittsquerschnitts zum Turbinenrad der Abgasturbine erlaubt. Die variable Turbinengeometrie 8 ist zwischen einer Öffnungsstellung mit maximalem Strömungseintrittsquerschnitt und einer Schließstellung mit minimalem Strömungseintrittsquerschnitt zu verstellen. Die variable Turbinengeometrie ist beispielsweise als verstellbares Leitgitter ausgebildet, welches axial in den freien Strömungseintrittsquerschnitt einschiebbar ist oder über verstellbare Leitschaufeln verfügt. The exhaust gas turbine 3 is equipped with a variable turbine geometry 8 , which allows a variable setting of the effective flow inlet cross section to the turbine wheel of the exhaust gas turbine during operation of the internal combustion engine - both in the fired drive mode and in engine braking. The variable turbine geometry 8 is to be adjusted between an open position with a maximum flow inlet cross section and a closed position with a minimum flow inlet cross section. The variable turbine geometry is designed, for example, as an adjustable guide grid, which can be inserted axially into the free flow inlet cross section or has adjustable guide vanes.
Weiterhin ist eine Abgasrückführeinrichtung 10 vorgesehen, die eine Rückführleitung 11 zwischen dem Abgasstrang 4 stromauf der Abgasturbine 3 und dem Ansaugtrakt 6 stromab des Ladeluftkühlers 9 sowie ein einstellbares Rückführventil 12 und optional einen Kühler 13 umfasst. Furthermore, an exhaust gas recirculation device 10 is provided which comprises a return line 11 between the exhaust line 4 upstream of the exhaust gas turbine 3 and the intake 6 downstream of the charge air cooler 9 and an adjustable return valve 12 and optionally a cooler 13 .
In einer Regel- und Steuereinheit 14 sind in Abhängigkeit von Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 Stellsignale zur Einstellung des Rückführventils 12 in der Abgasrückführungseinrichtung 10 sowie der variablen Turbinengeometrie 8 der Abgasturbine 3 erzeugbar. Die Regel- und Steuereinheit 14kommuniziert über Signalleitungen 15, 16 und 17 mit der Brennkraftmaschine, dem Rückführventil sowie der variablen Turbinengeometrie. In a control and control unit 14 , control signals for adjusting the return valve 12 in the exhaust gas recirculation device 10 and the variable turbine geometry 8 of the exhaust gas turbine 3 can be generated as a function of state and operating variables of the internal combustion engine 1 . The control and control unit 14 communicates via signal lines 15 , 16 and 17 with the internal combustion engine, the return valve and the variable turbine geometry.
Im normalen Betriebsmodus wird in der befeuerten Antriebsbetriebsweise die Abgasrückführungseinrichtung 10 zur Rückführung eines Teilstromes des Abgases aus dem Abgasstrang 4 in den Ansaugtrakt 6 geöffnet, sofern der Abgasgegendruck p3 den Ladedruck p2S übersteigt. Die Rückführung von Abgas erfolgt insbesondere bei höheren Lasten und Drehzahlen mit dem Zwecke einer Reduzierung von Stickoxiden im Abgas. In the normal operating mode, the exhaust gas recirculation device 10 is opened in the fired drive mode for returning a partial flow of the exhaust gas from the exhaust line 4 in the intake manifold 6 , if the exhaust back pressure p 3 exceeds the boost pressure p 2S . The recirculation of exhaust gas takes place in particular at higher loads and speeds with the purpose of reducing nitrogen oxides in the exhaust gas.
Um bei kritischen Druckverhältnissen zwischen dem atmosphärischen Ansaugdruck p1 und dem erhöhten Verdichtungsdruck p2 ein Verdichterpumpen zu verhindern, bei dem es zu Strömungsablösungen am Verdichter kommt, welche mit einem unangenehmen, pulsierenden Geräusch sowie einer hohen mechanischen Belastung des Verdichterrades verbunden sind, kann in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einer plötzlichen Rücknahme der Gaspedalbetätigung, die Abgasrückführungseinrichtung 10 geöffnet werden, um Ladedruck P2S bzw. p2 abzubauen, indem ein Teilmassenstrom der Verbrennungsluft stromab des Ladeluftkühlers 9 und stromauf des Zylindereinlasses der Brennkraftmaschine über die Abgasrückführungseinrichtung 10 in den Abgasstrang 4 abgeleitet wird. Dieser Ladedruckabbau-Modus wird insbesondere während Verzögerungsvorgängen des Fahrzeuges eingenommen, beispielsweise bei einem schnellen Übergang vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb bei zugleich geringer Motordrehzahl. In order to prevent a compressor pumps at critical pressure conditions between the atmospheric intake pressure p 1 and the increased compression pressure p 2 , which leads to flow separations on the compressor, which are associated with an unpleasant, pulsating noise and a high mechanical load on the compressor, can in certain Operating conditions of the internal combustion engine, in particular in a sudden withdrawal of the accelerator pedal operation, the exhaust gas recirculation device 10 are opened to reduce boost pressure P 2S or p 2 by a partial mass flow of the combustion air downstream of the charge air cooler 9 and upstream of the cylinder inlet of the internal combustion engine via the exhaust gas recirculation device 10 in the exhaust system 4 is derived. This boost pressure reduction mode is in particular taken during deceleration processes of the vehicle, for example in the case of a rapid transition from the traction mode to the overrun mode and at the same time a low engine speed.
Zugleich wird die variable Turbinengeometrie 8 in ihre Öffnungsstellung überführt, in der der Strömungseintrittsquerschnitt zum Turbinenrad ein Maximum einnimmt, um den Abgasgegendruck abzusenken und ein positives Druckverhältnis vom Ansaugtrakt 6 hin zum Abgasstrang 4 einzustellen, der ein Abblasen verdichteter Verbrennungsluft aus dem Ansaugtrakt über die Abgasrückführungseinrichtung 10 ermöglicht. Sowohl das Rückführventil 12 als auch die variable Turbinengeometrie 8 werden hierbei über Stellsignale der Regel- und Steuereinheit 14 eingestellt. Dies gilt in gleicher Weise für die Beendigung des Ladedruckabbau-Modus. At the same time, the variable turbine geometry 8 is transferred to its open position, in which the flow inlet cross section to the turbine wheel assumes a maximum in order to lower the exhaust backpressure and to set a positive pressure ratio from the intake tract 6 to the exhaust tract 4 , which discharges compressed combustion air from the intake tract via the exhaust gas recirculation device 10 allows. Both the return valve 12 and the variable turbine geometry 8 are here set via control signals of the control and control unit 14 . This applies equally to the termination of the boost pressure reduction mode.
In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm zur Umschaltung vom normalen Betriebsmodus in den Ladedruckabbau-Modus und umgekehrt dargestellt. Ausgehend vom Normalbetriebsmodus gemäß Verfahrensblock 2.1, in welchem das Abgasrückführventil ("AGR-Ventil") und die variable Turbinengeometrie von der Regel- und Steuereinheit ("AGR-Regler") der Brennkraftmaschine nach verbrennungsmotorischen Gesichtspunkten bzw. zur Erzeugung von Bremsleistung eingestellt werden, werden vor der Überführung in den Ladedruckabbau-Modus gemäß Verfahrensschritt 2.5 drei Bedingungen in den Verfahrensschritten 2.2 bis 2.4 abgefragt, die zur Einstellung des Ladedruckabbau-Modus kumulativ erfüllt sein müssen. In Fig. 2 is a flow chart for switching from the normal operating mode in the boost pressure reduction mode and shown vice versa. Starting from the normal operating mode according to method block 2.1 , in which the exhaust gas recirculation valve ("EGR valve") and the variable turbine geometry are set by the control unit ("EGR controller") of the internal combustion engine according to internal combustion engine aspects or for generating braking power are prior to transfer to the boost pressure reduction mode according to method step 2.5, three conditions in the process steps 2.2 to 2.4 are queried, which must be cumulatively fulfilled in order to set the boost pressure reduction mode.
Im Verfahrensschritt 2.2 wird zunächst abgefragt, ob der Betrag der Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge | ≙K| größer ist als ein zugeordneter Referenzwert ≙K,Rn, welcher einen Referenzwert für den negativen Gradienten der Kraftstoffmenge darstellt. Über diese Bedingung soll der Zustand erfasst werden, dass die Gaspedalbetätigung vom Fahrer innerhalb kurzer Zeit zurückgenommen worden ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, wird der Nein-Verzweigung entsprechend wieder zum Normalbetriebsmodus nach Verfahrensschritt 2.1 zurückgekehrt; die Brennkraftmaschine verbleibt im Normalbetriebsmodus bis zu einer erneuten Abfrage der Bedingungen 2.2 bis 2.4. In method step 2.2 , it is first queried whether the amount of change in the injected fuel quantity | ≙ K | is greater than an associated reference value ≙ K, Rn , which represents a reference value for the negative gradient of the amount of fuel. About this condition, the condition is to be detected that the accelerator pedal operation by the driver has been withdrawn within a short time. If this condition is not met, the no-branching is correspondingly returned to the normal operating mode according to method step 2.1 ; the internal combustion engine remains in the normal operating mode until a renewed query of conditions 2.2 to 2.4 .
Für den Fall, dass die Abfrage nach Verfahrensschritt 2.2erfüllt ist, ist eine plötzliche Rücknahme der Gaspedalbetätigung durch den Fahrer festgestellt worden und es wird der Ja- Verzweigung entsprechend zur folgenden Abfrage im Verfaßhrensschritt 2.3 fortgefahren, in der abgefragt wird, ob die Motordrehzahl nMot einen zugeordneten Referenzwert nMot,R unterschreitet. Über diese Abfrage soll sichergestellt werden, dass der Ladedruckabbau-Modus nur in geringen Drehzahlbereichen erreicht wird. Ist die Bedingung nicht erfüllt, wird der Nein- Verzweigung entsprechend wiederum zum Verfahrensschritt 2.1 zurückgekehrt. Andernfalls wird der Ja-Verzweigung entsprechend zur folgenden Abfrage zum Verfahrensschritt 2.4 fortgefahren. In the event that the query in step 2.2 is met, a sudden withdrawal of the accelerator pedal operation has been determined by the driver and it is the branching Ya continued according to the following query in Veraßhrensschritt 2.3 , in which it is queried whether the engine speed n Mot an associated reference value n Mot, R falls below. This query is to ensure that the boost pressure reduction mode is only achieved in low speed ranges. If the condition is not met, the no-branch is again returned to method step 2.1 . Otherwise, the yes branch is continued according to the following query for method step 2.4 .
Im Verfahrensschritt 2.4 wird als weitere Bedingung abgefragt, ob die absolute Kraftstoffmenge mK, welche über einen gegebenen Einspritzzeitraum eingespritzt worden ist, einen zugeordneten Referenzwert mK,R unterschreitet, wobei über diese Abfrage sichergestellt werden soll, dass die Brennkraftmaschine sich in einem niedrigen Lastzustand befindet. Falls die Bedingung nicht erfüllt ist, wird wiederum der Nein-Verzweigung entsprechend zum Verfahrensschritt 1 zurückgekehrt. Falls die Bedingung erfüllt ist, wird der Ja-Verzweigung entsprechend zum folgenden Verfahrensschritt 2.5 fortgefahren und es wird der Ladedruckabbau-Modus eingestellt. In method step 2.4 , a further condition is queried as to whether the absolute quantity of fuel m K which has been injected over a given injection period falls below an assigned reference value m K, R , whereby it is to be ensured via this interrogation that the internal combustion engine is in a low load condition located. If the condition is not met, the no-branch is again returned to method step 1 accordingly. If the condition is met, the yes branch is continued according to the following step 2.5 and the boost pressure reduction mode is set.
Im Ladedruckabbau-Modus wird zunächst die variable Turbinengeometrie geöffnet, um den Abgasgegendruck zu reduzieren und zwischen Ansaugtrakt und Abgasstrang ein positives Druckgefälle herzustellen. Bei einer Öffnung des Abgasrückführventils wird ein Teil der unter Ladedruck stehenden Verbrennungsluft aus dem Ansaugtrakt in den Abgasstrang übergeleitet und dementsprechend Ladedruck abgebaut. Hierbei kann es zweckmäßig sein, die Öffnungsfunktion des Abgasrückführventils sowohl im Hinblick auf die Öffnungsdauer als auch im Hinblick auf den Öffnungshub gemäß einer vorgegebenen Funktion zu steuern. In the boost pressure reduction mode, first the variable Turbine geometry opened to reduce the exhaust back pressure and between intake and exhaust system a positive pressure gradient manufacture. At an opening of the exhaust gas recirculation valve is a part of the supercharged combustion air from the Intake tract transferred to the exhaust system and accordingly Boost pressure reduced. It may be appropriate, the Opening function of the exhaust gas recirculation valve both in terms of the opening time as well as with regard to the opening stroke to control according to a predetermined function.
Der Ladedruckabbau-Modus kann entweder nach einer regulären Schließung des Abgasrückführventils gemäß der vorgegebenen Funktion verlassen und der Normalbetriebsmodus gemäß Fig. 2.1 wieder eingenommen werden oder, wie in Verfahrensschritt 2.6 dargestellt, für den Fall verlassen werden, dass eine zusätzliche Bedingung erfüllt ist. Diese in Verfahrensschritt 2.6 dargestellte zusätzliche Bedingung betrifft eine Zunahme der eingespritzten Kraftstoffmenge ≙K innerhalb eines definierten Zeitraumes, die mit einem Referenzwert ≙K,Rp verglichen wird. Sofern die Kraftstoffmengenzunahme den Referenzwert überschreitet, wird der Ja-Verzweigung entsprechend in den Normalbetriebsmodus nach Verfahrensschritt 2.1 zurückgekehrt. Andernfalls ist die Bedingung für die Rückkehr in den Normalbetriebsmodus nicht erfüllt und es wird der Nein-Verzweigung entsprechend der Ladedruckabbau-Modus beibehalten. The boost pressure reduction mode can either be left after a regular closure of the exhaust gas recirculation valve in accordance with the predetermined function and the normal operation mode can be resumed as shown in FIG. 2.1 or, as shown in method step 2.6 , be left for the case that an additional condition is fulfilled. This additional condition shown in method step 2.6 relates to an increase in the injected fuel quantity ≙ K within a defined period of time, which is compared with a reference value ≙ K, Rp . If the fuel quantity increase exceeds the reference value, the yes branch is correspondingly returned to the normal operating mode according to method step 2.1 . Otherwise, the condition for returning to the normal operating mode is not met and the no branch is maintained according to the boost pressure reduction mode.
Als weitere Bedingungen, die für eine Einstellung des Ladedruckabbau-Modus erfüllt sein können, kann gegebenenfalls auch eine Abfrage der Druckwerte für den Ladedruck und den Abgasgegendruck erfolgen. Es kann abgeprüft werden, ob der Ladedruck einen zugeordneten Referenzwert überschreitet und/oder der Abgasgegendruck einen Referenzwert unterschreitet bzw. ein positives Druckverhältnis von Ladedruck zu Abgasgegendruck herrscht. As further conditions necessary for a setting of the Boost pressure reduction mode can be met, if necessary, too a query of the pressure values for the boost pressure and the Exhaust back pressure done. It can be checked if the boost pressure exceeds an assigned reference value and / or the Exhaust back pressure falls below a reference value or a positive pressure ratio of boost pressure to exhaust back pressure prevails.
Claims (8)
dass für den Fall, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge innerhalb eines definierten Zeitraumes in der Weise reduziert wird, dass der Betrag der Änderung der Kraftstoffmenge (| ≙K|) einen Referenzwert ( ≙K,Rn) überschreitet, die folgenden Maßnahmen zur Herbei- und Durchführung eines Ladedruckabbau-Modus getroffen werden:
eine variable Turbinengeometrie (8) der Abgasturbine (3) wird in Richtung einer den freien Strömungsquerschnitt zum Turbinenrad erweiternden Öffnungsposition verstellt,
das Abgasrückführventil (12) wird geöffnet. 1. A method for operating an internal combustion engine with exhaust gas turbocharger, comprising an exhaust gas turbine ( 3 ) and a compressor ( 5 ), and with an exhaust gas recirculation device ( 10 ), comprising a return line ( 11 ) between the exhaust line ( 4 ) upstream of the exhaust gas turbine ( 3 ) and the intake tract ( 6 ) downstream of the compressor ( 5 ) and an adjustable return valve ( 12 ), characterized
that, in the event that the injected fuel quantity is reduced within a defined period of time in such a manner that the amount of change of the fuel quantity (| ≙ K |) exceeds a reference value (≙ K, Rn ), the following action is taken a boost pressure reduction mode are taken:
a variable turbine geometry ( 8 ) of the exhaust gas turbine ( 3 ) is adjusted in the direction of an open position widening the free flow cross section to the turbine wheel,
the exhaust gas recirculation valve ( 12 ) is opened.
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