DE102005004880A1 - Method and device for exhaust gas temperature control - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgastemperaturregelung für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Abgastemperatur, einer Vorgabe einer Maximal-Abgastemperatur und einer Steuerung für eine Gemischaufbereitung mit Parametern Verbrennungsluftverhältnis und Zylinderfüllung, wobei bei Überschreitung der vorgegebenen Maximal-Abgastemperatur im Gemisch das Verbrennungsluftverhältnis bis zu einem unteren Grenzwert stetig oder in mehreren Schritten abgesenkt und bei Erreichen dieses Grenzwertes die Zylinderfüllung stetig oder in mehreren Schritten reduziert wird. Damit kann erreicht werden, dass durch diese Maßnahmen die Abgastemperatur gesenkt werden kann, ohne dass daraus Fahrkomforteinbußen resultieren. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Abgastemperaturregelung für eine Brennkraftmaschine, die eine Vorrichtung zur Erfassung einer Abgastemperatur aufweist, wobei die Abgastemperatur von einer Maximalabgastemperatur in einer Differenz-Einheit abgezogen wird, wobei ein Differenzsignal der Differenz-Einheit einer ersten Integrator-Einheit und einer zweiten Integrator-Einheit zugeführt ist, wobei ein Integratorausgang der ersten Integrator-Einheit in Wirkverbindung mit einer Steuerung für ein Verbrennungsluftverhältnis steht und ein Integratorausgang der zweiten Integrator-Einheit in Wirkverbindung mit einer Steuerung für eine Zylinderfüllung steht.The invention relates to a method for exhaust gas temperature control for an internal combustion engine with a device for detecting an exhaust gas temperature, a specification of a maximum exhaust gas temperature and a control for mixture preparation with parameters combustion air ratio and cylinder filling, wherein when exceeding the predetermined maximum exhaust temperature in the mixture, the combustion air ratio up to Lowering a lower limit continuously or in several steps and the cylinder filling is reduced steadily or in several steps when this limit value is reached. This can be achieved by these measures, the exhaust gas temperature can be reduced without resulting in driving comfort losses. DOLLAR A The invention further relates to an apparatus for exhaust gas temperature control for an internal combustion engine having an apparatus for detecting an exhaust gas temperature, wherein the exhaust gas temperature is subtracted from a maximum exhaust gas temperature in a differential unit, wherein a difference signal of the differential unit of a first integrator unit and a second integrator unit, wherein an integrator output of the first integrator unit is in operative connection with a controller for a combustion air ratio and an integrator output of the second integrator unit is in operative connection with a controller for a cylinder filling.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgastemperaturregelung für eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung einer Abgastemperatur, einer Vorgabe einer Maximal-Abgastemperatur und einer Steuerung für eine Gemischaufbereitung mit Parametern Verbrennungsluftverhältnis und Zylinderfüllung.The The invention relates to a method for exhaust gas temperature control for an internal combustion engine with a device for detecting an exhaust gas temperature, a default a maximum exhaust gas temperature and a controller for a mixture preparation with parameters combustion air ratio and cylinder filling.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Abgastemperaturregelung für eine Brennkraftmaschine, die eine Vorrichtung zur Erfassung einer Abgastemperatur aufweist, wobei die Abgastemperatur von einer Maximalabgastemperatur in einer Differenz-Einheit abgezogen wird.The The invention further relates to a device for exhaust gas temperature control for one Internal combustion engine comprising a device for detecting an exhaust gas temperature wherein the exhaust gas temperature is from a maximum exhaust temperature is subtracted in a difference unit.
Das Abgas von Motoren kann bei hoher Last so heiß werden, dass der Abgaskrümmer und, bei aufgeladenen Motoren, die Abgasturbine, beschädigt werden können. Gleiches trifft auch für die Abgaskatalysatoren zu. Daher werden Abgastemperaturregelungen mit einem Temperatursensor eingesetzt.The Exhaust from engines can become so hot at high load that the exhaust manifold and, in turbocharged engines, the exhaust gas turbine, damaged can. The same applies to the catalytic converters to. Therefore, exhaust gas temperature regulations used with a temperature sensor.
Die
OS
Sobald die Abgastemperatur in einen kritischen Bereich steigt, wird bei den bisher bekannten Abgastemperaturregelungen das Gemisch angefettet, was eine kühlende Wirkung auf das Abgas ausübt. Die Kühlwirkung ist allerdings begrenzt. So können beispielsweise bei zu starkem Anfetten des Gemisches Verbrennungsaussetzer auftreten, was zu einer deutlichen Beeinträchtigung des Rundlaufes führen kann. Wenn, trotz Anfetten, die Aussetzergrenze erreicht wird, und die Abgastemperatur immer noch im kritischen Bereich liegt, dann erfolgt bei aufgeladenen Motoren ein Umschalten auf einen kleineren Ladedruck. Nachteilig ist hierbei, dass beim Umschalten auf den niedrigeren Ladedruck eine für den Fahrzeugführer spürbare Leistungseinbuße der Brennkraftmaschine auftreten kann.As soon as the exhaust gas temperature rises to a critical range is at the previously known exhaust gas temperature controls enriched the mixture, what a cooling Exerts an effect on the exhaust gas. The cooling effect is limited, however. So can for example, if too rich enrichment of the mixture combustion misfire occur, which can lead to a significant impairment of the concentricity. If, despite enrichment, the misfire limit is reached, and the Exhaust gas temperature is still in the critical range, then takes place with supercharged engines switching to a smaller boost pressure. The disadvantage here is that when switching to the lower Boost pressure one for the driver noticeable performance penalty the internal combustion engine can occur.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Abgastemperaturregelung bereitzustellen, welches rechtzeitig durch gezielte Eingriffe die Abgastemperatur senken kann, ohne dass daraus Fahrkomforteinbußen resultieren. Es ist weiterhin Aufgabe, eine entsprechende Vorrichtung bereit zustellen.It Object of the invention, a method for exhaust gas temperature control to provide, which timely by targeted interventions the Reduce exhaust gas temperature, without resulting in ride comfort losses. It is a further object to provide a corresponding device to deliver.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass bei Überschreitung der vorgegebenen Maximal-Abgastemperatur im Gemisch das Verbrennungsluftverhältnis bis zu einem unteren Grenzwert stetig oder in mehreren Schritten abgesenkt und bei Erreichen dieses Grenzwertes die Zylinderfüllung stetig oder in mehreren Schritten reduziert wird. Damit wird eine effiziente Regelung der Abgastemperatur erreicht, ohne dass daraus eine Fahrkomforteinbuße infolge sprunghafter Änderungen der Leistung oder des Drehmomentes der Brennkraftmaschine resultieren.The The object of the invention relating to the method is solved by when exceeded the predetermined maximum exhaust gas temperature in the mixture, the combustion air ratio up lowered to a lower limit steadily or in several steps and when this limit value is reached, the cylinder charge is steady or reduced in several steps. This will be an efficient scheme the exhaust gas temperature, without resulting in a loss of comfort due to sudden changes the power or the torque of the internal combustion engine result.
Vorteilhaft ist es, wenn das Verbrennungsluftverhältnis und/oder die Zylinderfüllung zeitlich linear abgesenkt werden, wodurch ein besonders gutes Regelverhalten erzielt werden kann und die Anpassung für den Fahrzeugführer wenig spürbar ist.Advantageous it is when the combustion air ratio and / or the cylinder filling time be linearly lowered, creating a particularly good control behavior can be achieved and the adaptation for the driver little noticeable is.
Eine lineare Absenkung des Verbrennungsluftverhältnisses und/oder der Zylinderfüllung ergibt sich mit geringem Aufwand, wenn die Differenz zwischen der Maximal- Abgastemperatur und der Abgastemperatur als Eingangsgröße Integrator-Einheiten zugeführt werden, aus deren Ausgangsgrößen Steuersignale für das Verbrennungsluftverhältnis und die Zylinderfüllung ermittelt werden.A Linear reduction of the combustion air ratio and / or the cylinder filling results with little effort, if the difference between the maximum exhaust gas temperature and the exhaust gas temperature are fed as input integrator units, from the output variables control signals for the Combustion air ratio and the cylinder filling be determined.
Die Variation des Verbrennungsluftverhältnisses und/oder der Zylinderfüllung kann insbesondere in digital arbeitenden Systemen in Stufen realisiert werden. Dabei haben sich mindestens 4 Stufen zwischen Minimalwert und Maximalwert als vorteilhaft erwiesen, wodurch eine quasi stetige Regelung erzielt werden kann.The Variation of the combustion air ratio and / or cylinder filling can realized especially in digitally operating systems in stages become. There are at least 4 levels between minimum value and maximum value proved to be advantageous, creating a quasi-steady Regulation can be achieved.
Wird bei Unterschreiten der Maximal-Abgastemperatur die Zylinderfüllung bis zu einem oberen Grenzwert stetig erhöht und anschließend das Verbrennungsluftverhältnis bis zu einem oberen Grenzwert erhöht, kann erreicht werden, dass zum frühest möglichen Zeitpunkt wieder die volle Leistung der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht. Weiterhin kann eine stetige Erhöhung der Zylinderfüllung während des normalen Fahrbetriebes erfolgen, während die sprunghafte Freigabe der Füllungsbegrenzung nach dem Stand der Technik nur im Leerlauf erfolgen kann.Becomes falls below the maximum exhaust gas temperature, the cylinder filling up steadily increased to an upper limit and then the Combustion air ratio increased to an upper limit, can be achieved that the earliest possible Time again, the full power of the internal combustion engine is available. Furthermore, a steady increase the cylinder filling while the normal driving operation, while the sudden release the filling limit after The prior art can only be done at idle.
Wird die erste Integrator-Einheit, die das Verbrennungsluftverhältnis steuert, bei Überschreitung der Maximal-Abgastemperatur aktiviert und wird eine Rücknahme der Anreicherung erst bei nicht verringerter Zylinderfüllung aktiviert, kann erreicht werden, dass unter möglichst vielen Betriebsbedingungen das anfetten des Abgases zur Verringerung der Abgastemperatur genutzt werden kann.Becomes the first integrator unit that controls the combustion air ratio, when exceeding the Maximum exhaust temperature activated and will be a withdrawal the enrichment is activated only when the cylinder filling has not been reduced, can be achieved that under as many operating conditions the enriching the exhaust gas used to reduce the exhaust gas temperature can be.
Wird die zweite Integrator-Einheit, die die Zylinderfüllung steuert, bei Überschreitung der Maximal-Abgastemperatur und Erreichen des unteren Grenzwertes des Verbrennungsluftverhältnisses aktiviert, kann erreicht werden, dass unter möglichst wenigen Betriebsbedingungen bei der Verringerung der Abgastemperatur eine Leistungseinbuße in Kauf genommen werden muß.Becomes the second integrator unit, which controls the cylinder filling, when exceeded the maximum exhaust gas temperature and reaching the lower limit of the combustion air ratio activated, can be achieved that under as few operating conditions in reducing the exhaust gas temperature, a loss of performance in purchasing must be taken.
Bei Saugmotoren kann beim Absenken der Zylinderfüllung eine reduzierte maximale Öffnung einer Drosselklappe erreicht werden. Bei aufgeladenen Motoren kann ein maximaler Soll-Ladedruck reduziert werden. Damit kann dieses Verfahren nicht nur bei Einspritz-Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, sondern ermöglicht eine effektive Abgastemperaturregelung ohne die Nachteile aus dem Stand der Technik auch bei Saugmotoren oder bei aufgeladenen Motoren in Kauf nehmen zu müssen.at Suction engines can reduce the cylinder filling a reduced maximum opening Throttle valve can be achieved. With supercharged engines can a maximum target boost pressure can be reduced. This can be done with this method not only be used in injection internal combustion engines, but allows an effective exhaust gas temperature control without the disadvantages of the State of the art also in naturally aspirated or supercharged engines to have to accept.
Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass ein Differenzsignal der Differenz-Einheit einer ersten Integrator-Einheit und einer zweiten Integrator-Einheit zugeführt ist, wobei ein Integratorausgang der ersten Integrator-Einheit in Wirkverbindung mit einer Steuerung für ein Verbrennungsluftverhältnis steht und ein Integratorausgang der zweiten Integrator-Einheit in Wirkverbindung mit einer Steuerung für eine Zylinderfüllung steht. Dies ermöglicht eine effektive Abgastemperaturregelung gemäß dem oben beschriebenen Verfahren.The The object of the invention relating to the device is achieved in that a difference signal of the difference unit of a first integrator unit and a second integrator unit, wherein an integrator output the first integrator unit in operative connection with a controller for a Combustion air ratio is and an integrator output of the second integrator unit in Active connection with a control for a cylinder filling is. this makes possible an effective exhaust gas temperature control according to the method described above.
Weist die erste Integrator-Einheit Vorgaben für einen unteren Grenzwert und einen oberen Grenzwert auf und weist die zweite Integrator-Einheit Vorgaben für einen unteren Grenzwert und einen oberen Grenzwert auf, wobei die oberen Grenzwerte auf den Wert "1" begrenzt sind, kann erreicht werden, dass bei der Verringerung der Abgastemperatur durch Anfetten Verbrennungsaussetzer vermieden werden können und bei der Rücknahme der Füllungsbegrenzung ein definiert wählbarer Übergangspunkt zur Rücknahme der Anfettung geschaffen werden kann.has the first integrator unit defaults to a lower limit and an upper limit and instructs the second integrator unit specifications for one lower limit and an upper limit, with the upper Limit values are limited to the value "1" be achieved that in reducing the exhaust gas temperature through Enriching misfiring can be avoided and when taking back the filling limit a defined selectable transition point to take back the enrichment can be created.
Zur Freigabe der zweiten Integrator-Einheit ist der Integratorausgang der ersten Integrator-Einheit mit dem unteren Grenzwert der ersten Integrator-Einheit in einer Vergleichseinheit verknüpft, wobei ein Freigabesignal der Vergleichseinheit in Wirkverbindung mit der zweiten Integrator-Einheit steht. Damit wird die zweite Integrator-Einheit zur Füllungssenkung erst freigegeben, wenn die Maßnahme Senkung des Verbrennungsluftverhältnisses einen unteren Grenzwert erreicht hat, der noch einen Rundlauf der Brennkraftmaschine ohne Aussetzer gewährleistet.to Release of the second integrator unit is the integrator output the first integrator unit with the lower limit of the first Integrator unit linked in a comparison unit, where a Release signal of the comparison unit in operative connection with the second Integrator unit stands. This will be the second integrator unit for filling reduction only released when the measure Lowering the combustion air ratio has reached a lower limit, which still has a run of the Internal combustion engine guaranteed without dropouts.
Zur Freigabe der ersten Integrator-Einheit ist der Integratorausgang der zweiten Integrator-Einheit mit dem oberen Grenzwert der zweiten Integrator-Einheit in einer Vergleichseinheit verknüpft. Ein Ausgangssignal der Vergleichseinheit ist dabei mit einem Komparatorausgang eines Komparators, dem das Differenzsignal der Differenzeinheit zugeführt ist, einem ODER-Glied zugeführt, wobei ein Freigabesignal als Ausgangssignal des ODER-Gliedes in Wirkverbindung mit der zweiten Integrator-Einheit steht. Damit wird erreicht, dass die erste Integrator-Einheit erst wieder freigegeben wird, wenn die Maßnahme Füllungsabsenkung nach Unterschreitung der Maximal-Abgastemperatur wieder vollständig zurückgenommen ist.to Release of the first integrator unit is the integrator output the second integrator unit with the upper limit of the second Linked integrator unit in a comparison unit. An output signal The comparison unit is with a comparator output of a Comparator, the difference signal is supplied to the difference unit, a Supplied OR element, wherein a release signal as the output signal of the OR gate in Active connection with the second integrator unit is. This is achieved that the first integrator unit is only released again, if the measure filling reduction after falling below the maximum exhaust gas temperature completely withdrawn is.
Die beiden oben genannten Maßnahmen zur Senkung der Abgastemperatur sind gegenseitig derart verriegelt, dass zuerst eine stetige oder quasi stetige Gemisch-Anfettung erfolgt, bis diese einen Grenzwert erreicht und anschließend die negative Differenz aus Maximal-Abgastemperatur und aktueller Abgastemperatur eine stetige oder quasi stetige Füllungsabsenkung bewirkt. Beim Absinken der Abgastemperatur unter die Maximal-Abgastemperatur wird zuerst der Füllungseingriff zurückgenommen und anschließend die Maßnahme Anfetten.The both measures mentioned above to lower the exhaust gas temperature are mutually locked so that at first a steady or quasi steady mixture enrichment takes place, until it reaches a limit and then the negative difference from maximum exhaust gas temperature and current exhaust gas temperature a steady or quasi steady filling reduction causes. When the exhaust gas temperature falls below the maximum exhaust gas temperature first the filling intervention withdrawn and subsequently the measure Enriching.
Um ein Lambda < 1 einstellen zu können und damit das Gemisch anzufetten, muss die berechnete Einspritzmenge mit dem Kehrwert aus einem Lambdakorrekturwert korrigiert werden. Dies wird erreicht, in dem der Integratorausgang der ersten Integrator-Einheit zusammen mit einem "1" – Signal einer Teiler-Einheit zugeführt ist. Das Ausgangsignal der Teiler-Einheit entspricht dem Kehrwert des Integratorausganges.Around a lambda <1 to be able to adjust and thus to grease the mixture, the calculated injection quantity be corrected with the reciprocal from a lambda correction value. This is accomplished by having the integrator output of the first integrator unit together with a "1" signal from a divider unit supplied is. The output signal of the divider unit corresponds to the reciprocal value of the integrator output.
Vorteilhaft ist es, wenn die Abgastemperaturregelung als Hardware-Steuerung und/oder als Software-Steuerung realisiert ist, wobei eine Software-basierte Lösung besonders flexibel hinsichtlich einer Einarbeitung neuer Versionen während der Produktlebensdauer („update-Funktion") und/oder einer Anpassung an andere Typen von Brennkraftmaschinen ist.Advantageous it is when the exhaust gas temperature control as hardware control and / or realized as software control, being software-based solution particularly flexible with regard to incorporating new versions while Product life ("update function") and / or adjustment to other types of internal combustion engines.
Hinsichtlich der Kostensenkung ist die teilweise oder vollständige Integration der Abgastemperaturregelung in eine Motor-Steuerung vorteilhaft.Regarding The cost reduction is the partial or complete integration of the exhaust gas temperature control advantageous in a motor control.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausfüh-rungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:The Invention will be described below with reference to one shown in the figure Exporting-insurance example explained in more detail. It shows:
Beschreibung des Ausführungsbeispielesdescription of the embodiment
Die
erste Integrator-Einheit
Zur
Freigabe der zweiten Integrator-Einheit
Das
Verfahren zur Abgastemperaturregelung
Steigt
der Wert der Abgastemperatur
Bei
einem aufgeladenen Motor wird mit dem Faktor, der durch den Wert
des Integratorausganges
Fährt der
Fahrzeugführer
mit geringerer Last, sinkt die Abgastemperatur
Mit
diesem Verfahren kann erreicht werden, dass die Abgastemperaturregelung
Die
zuvor beschriebene Abgastemperaturregelung
Vorteilhaft
ist für
den Fahrkomfort, dass der Fahrer von diesen Maßnahmen durch die stetige oder
in mehreren Stufen eingreifende Steuerung weniger spürt und zugleich
aber wirksam die Abgastemperatur
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