DE102009029176A1 - Method for determining exhaust gas recirculation rate of e.g. diesel engine, involves determining quantity of supplied exhaust gas portion by comparing absolute humidity of gas mass flow with water content of fresh air - Google Patents

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Abstract

The method involves determining absolute humidity of gas mass flow supplied to an internal combustion engine by a humidity sensor arranged in an intake section. Quantity of supplied exhaust gas portion is determined by comparing the absolute humidity of the gas mass flow with water content of fresh air. Water content of combustion residues of fuel is determined from the comparison result of the absolute humidity of the gas mass flow with the water content of the fresh air. Independent claims are also included for the following: (1) a method for determining fuel type of an internal combustion engine (2) a computer program comprising a set of instructions to perform a method for determining exhaust gas recirculation rate of an internal combustion engine and a method for determining fuel type of an internal combustion engine (3) a computer program product with program code, comprising a set of instructions to perform a method for determining exhaust gas recirculation rate of an internal combustion engine and a method for determining fuel type of an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Abgasrückführrate sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer in einer Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoffart bei bekannter Abgasrückführrate.The invention relates to a method for determining an exhaust gas recirculation rate and to a method for determining a type of fuel used in an internal combustion engine at a known exhaust gas recirculation rate.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, welche zur Durchführung der Verfahren geeignet sind.The subject matter of the present invention is also a computer program and a computer program product which are suitable for carrying out the methods.

Stand der TechnikState of the art

Abgasrückführsysteme werden zur Minderung von Stickstoffoxiden (NOx) bei einer Verbrennung von Kraftstoffen in Brennkraftmaschinen, beispielsweise in Otto- oder Dieselmotoren, verwendet, insbesondere um vorgeschriebene Emissionsgrenzwerte einzuhalten.Exhaust gas recirculation systems are used to reduce nitrogen oxides (NOx) during combustion of fuels in internal combustion engines, for example in gasoline or diesel engines, in particular to comply with prescribed emission limits.

Der Abgasmassenstrom stellt eine wichtige Größe zur Optimierung der Motorsteuerung dar.The exhaust gas mass flow is an important factor for optimizing engine control.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Abgasmassenstrom zu schätzen. Aus der DE 10 2007 046 146 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Schätzung einer externen Abgasrückführrate bekannt geworden, bei dem die externe Abgasrückführrate iterativ anhand einer aktualisierten Brennraumtemperatur geschätzt wird. Die aktualisierte Brennraumtemperatur wird hierbei aus einer vorgegebenen Brennraumtemperatur ermittelt.From the prior art, it is known to estimate the exhaust gas mass flow. From the DE 10 2007 046 146 A1 For example, a method for estimating an external exhaust gas recirculation rate has become known in which the external exhaust gas recirculation rate is iteratively estimated based on an updated combustion chamber temperature. The updated combustion chamber temperature is determined from a given combustion chamber temperature.

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Abgasrückführrate besteht darin, die dem Motor zugeführte Frischluft mit dem von dem Motor angesaugten Gasmassenstrom, der aus dem Hubraum der Gasdichte bestimmt wird, zu vergleichen. Eine direkte Messung des Abgasrückführstroms ist dagegen wegen der im Abgas vorhandenen Temperaturen und der Verschmutzung nicht ohne Weiteres möglich.Another possibility for determining the exhaust gas recirculation rate is to compare the fresh air supplied to the engine with the gas mass flow taken in by the engine, which is determined from the displacement of the gas density. A direct measurement of the exhaust gas recirculation flow, however, is not readily possible because of the existing exhaust gas temperatures and pollution.

Der Erfindung liegt daher zum einen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu vermitteln, welches eine möglichst exakte und zuverlässige Bestimmung der Abgasrückführrate mit technisch leicht umzusetzenden Mitteln ermöglicht. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu vermitteln, durch welches bei Kenntnis eines exakten Abgasrückführmassenstroms auf die verwendete Kraftstoffart geschlossen werden kann.The invention is therefore based on the one object of providing a method which allows the most accurate and reliable determination of the exhaust gas recirculation rate with technically easy to implement means. In addition, the invention has the object to provide a method by which can be closed with knowledge of an exact exhaust gas recirculation mass flow on the type of fuel used.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Aufgabe, ein Verfahren zur exakten und zuverlässigen Bestimmung einer Abgasrückführrate zu vermitteln, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die absolute Feuchtigkeit des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasmassenstroms bestimmt wird und durch einen Vergleich mit dem Wasseranteil von Frischluft auf die Menge des zugeführten Abgasanteils geschlossen wird. Der Wasseranteil von Frischluft wird zum Beispiel bestimmt, wenn die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist oder zumindest kein Ansaugvorgang erfolgt.The object of providing a method for the exact and reliable determination of an exhaust gas recirculation rate is inventively achieved in that the absolute humidity of the gas mass flow supplied to the engine is determined and is closed by comparison with the water content of fresh air to the amount of the supplied exhaust gas. The water content of fresh air is determined, for example, when the internal combustion engine is switched off or at least no intake takes place.

Eine erfindungsgemäße Lösung des Problems, in Kenntnis eines exakten Abgasmassenstroms auf die verwendete Kraftstoffart zu schließen, sieht vor, wiederum über den Wasseranteil der der Brennkraftmaschine zugeführten Gasmischung Aussagen über den Kraftstoff zu treffen, insbesondere eine Aussage dahingehend zu treffen, ob der Kraftstoff lang- oder kurzkettige Kohlenwasserstoffe oder Alkhohol enthält. Bei dieser Lösung wird mit anderen Worten von einem bekannten Abgasrückführmassenstrom ausgegangen und aufgrund der ermittelten absoluten Feuchtigkeit des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasmassenstroms durch Vergleich mit dem Wasseranteil von Frischluft auf die verwendete Kraftstoffart geschlossen.An inventive solution to the problem, to close in knowledge of a precise exhaust gas mass flow to the fuel used, provides, in turn, to make statements about the water content of the internal combustion engine gas mixture statements about the fuel, in particular to make a statement as to whether the fuel long or short-chain hydrocarbons or alkhohol contains. In other words, this solution is based on a known exhaust gas recirculation mass flow and, based on the determined absolute humidity of the gas mass flow supplied to the internal combustion engine, is closed to the type of fuel used by comparison with the water content of fresh air.

Der Vergleich des Wasseranteils des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasmassenstroms mit dem Wasseranteil von Frischluft dient gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dazu, auf den Wasseranteil der Verbrennungsrückstände des Kraftstoffs und hieraus auf die Abgasrückführrate zu schließen.The comparison of the water content of the gas mass flow supplied to the internal combustion engine with the water content of fresh air is used according to an advantageous embodiment to close on the water content of the combustion residues of the fuel and from there to the exhaust gas recirculation rate.

Die Bestimmung der absoluten Feuchtigkeit des der Brennkraftmschine zugeführten Gasmassenstroms erfolgt vorteilhafterweise mit Hilfe eines im Ansaugtrakt angeordneten Feuchtesensors. Durch den im Ansaugtrakt angeordneten Feuchtesensor kann die absolute Feuchtigkeit der Frischluft bestimmt werden, nämlich immer dann, wenn die Brennkraftmaschine ausgeschaltet oder wenn kein Ansaugvorgang stattfindet, es kann aber auch die absolute Feuchtigkeit des zugeführten Gasmassenstroms bestimmt werden. Mit nur einem Sensor können damit alle für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Daten erfasst werden. Es versteht sich aber, dass die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, sondern rein prinzipiell auch die Feuchtigkeitsbestimmung, insbesondere auch der Umgebungsluft, indirekt mit Hilfe beispielsweise anderer Sensordaten und entsprechender Kennfelder vorgenommen werden kann.The determination of the absolute humidity of the gas mass flow supplied to the internal combustion engine is advantageously carried out with the aid of a moisture sensor arranged in the intake tract. The absolute humidity of the fresh air can be determined by the moisture sensor arranged in the intake tract, namely whenever the internal combustion engine is switched off or when no intake process takes place, but it is also possible to determine the absolute humidity of the supplied gas mass flow. With only one sensor, all data required for carrying out the method can be detected. However, it is understood that the invention is not limited thereto, but purely in principle, the determination of moisture, in particular the ambient air, can be made indirectly with the help of, for example, other sensor data and corresponding maps.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Im Folgenden werden sowohl ein Verfahren zur Bestimmung einer Abgasrückführrate als auch ein Verfahren zur Bestimmung der Kraftstoffart, die in einer Brennkraftmaschine verwendet wird, anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.In the following, both a method for determining an exhaust gas recirculation rate and a method for determining the type of fuel used in an internal combustion engine will be described by means of exemplary embodiments.

Es wird für das nachfolgend beschriebene Verfahren davon ausgegangen, dass sich der einer Brennkraftmaschine, d. h. einem Verbrennungsmotor zugeführte Gasmassenstrom hauptsächlich aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser zusammensetzt. Diese Bestandteile können entweder aus der Frischluft (abgesehen von geringen Anteilen von Kohlendioxid) oder aus dem Abgas stammen. Der Wasseranteil, wie auch der Kohlendioxid-Anteil ergibt sich aus dem Wasseranteil, also aus der absoluten Feuchte der Frischluft und aus den Verbrennungsrückständen des Brennstoffs. It is assumed for the method described below that the gas mass flow supplied to an internal combustion engine, ie an internal combustion engine, mainly consists of nitrogen, oxygen, carbon dioxide and water. These components can come either from the fresh air (apart from small amounts of carbon dioxide) or from the exhaust gas. The proportion of water, as well as the carbon dioxide content results from the water content, ie from the absolute humidity of the fresh air and from the combustion residues of the fuel.

Ist die Art des Kraftstoffs, der im Verbrennungsmotor verbrannt wird, bekannt, kann der Wasseranteil, der durch den Verbrennungsvorgang entsteht, bestimmt werden. Durch Vergleich des Wasseranteils der Frischluft mit dem Wasseranteil des Abgasanteils kann die Menge des zugeführten Abgasanteils bestimmt werden. Ist der Massenstrom z. B. aus dem Liefergrad des Verbrennungsmotors bekannt, können hieraus der Abgasrückführmassenstrom und damit die Abgasrückführrate bestimmt werden. Die Erfassung der absoluten Feuchtigkeit erfolgt dabei durch einen in dem Ansaugtrakt angeordneten Feuchtesensor, der sowohl bei abgeschalteter Brennkraftmaschine als auch bei eingeschalteter Brennkraftmaschine betreibbar ist und Daten an ein Steuergerät ausgibt.If the type of fuel that is burned in the internal combustion engine is known, the proportion of water resulting from the combustion process can be determined. By comparing the water content of the fresh air with the water content of the exhaust gas portion, the amount of exhaust gas supplied can be determined. If the mass flow z. B. from the degree of delivery of the internal combustion engine, the exhaust gas recirculation mass flow and thus the exhaust gas recirculation rate can be determined from this. The absolute humidity is detected by a humidity sensor arranged in the intake tract, which can be operated both when the internal combustion engine is switched off and when the internal combustion engine is switched on and outputs data to a control unit.

Die Bestimmung des Wasseranteils der Frischluft kann beispielsweise bei abgestellter Brennkraftmaschine erfolgen. Die Bestimmung der absoluten Feuchtigkeit des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasmassenstroms erfolgt bei laufender Brennkraftmaschine.The determination of the water content of the fresh air can be done, for example, when the internal combustion engine. The determination of the absolute humidity of the internal combustion engine supplied gas mass flow takes place while the internal combustion engine.

Eine andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, die Art des verwendeten Kraftstoffs aus dem bekannten Abgasrückführmassenstrom zu bestimmen. Dabei wird der Abgasrückführmassenstrom beispielsweise durch direkte oder indirekte Messung oder durch Vergleich des Frischluftmassenstroms und des Massenstroms aus dem Liefergrad des Verbrennungsmotors bestimmt. Gleichzeitig wird wiederum die Feuchtigkeit des dem Verbrennungsmotor zugeführten Gasmassenstroms durch den Feuchtesensor bestimmt und durch einen Vergleich mit dem Wasseranteil von Frischluft auf die Art des verwendeten Kraftstoffs geschlossen. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Wasseranteil des dem Verbrennungsmotor zugeführten Gasmassenstroms von dem vewendeten Kraftstoff abhängt, insbesondere ob kurz- bzw. langkettige Kohlenwasserstoffe oder Alkhohol Bestandteile des Kraftstoffs sind.Another variant of the method according to the invention provides to determine the type of fuel used from the known exhaust gas recirculation mass flow. In this case, the exhaust gas recirculation mass flow is determined, for example, by direct or indirect measurement or by comparison of the fresh air mass flow and the mass flow from the delivery level of the internal combustion engine. At the same time, in turn, the moisture of the gas mass flow supplied to the internal combustion engine is determined by the humidity sensor and closed by a comparison with the water content of fresh air on the type of fuel used. It is assumed that the water content of the gas mass flow supplied to the internal combustion engine depends on the fuel used, in particular whether short- or long-chain hydrocarbons or alcohol are constituents of the fuel.

Zur Realisierung der Verfahren ist es lediglich erforderlich, einen Feuchtesensor im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine anzuordnen, dessen Ausgangssignale dem ohnehin vorhandenen Steuergerät zugeführt werden. Die Verfahrensschritte zur Bestimmung des Abgasrückführmassenstroms oder zur Bestimmung der Kraftstoffart bei bekanntem Abgasrückführmassenstrom können bevorzugt mit Hilfe eines Computerprogramms realisiert werden, das in dem Steuergerät implementiert ist. Das Programm kann auf einem Computerprogrammprodukt, wie einem Datenträger, einer DVD-ROM und dergleichen gespeichert sein. Auf diese Weise sind Updates leicht realisierbar oder das Verfahren ist nachrüstbar in einer Brennkraftmaschine, die bereits über einen Feuchtesensor verfügt.To implement the method, it is only necessary to arrange a humidity sensor in the intake tract of the internal combustion engine, whose output signals are supplied to the already existing control unit. The method steps for determining the exhaust gas recirculation mass flow or for determining the fuel type with known exhaust gas recirculation mass flow can preferably be realized with the aid of a computer program that is implemented in the control unit. The program may be stored on a computer program product such as a data carrier, a DVD-ROM and the like. In this way, updates are easily feasible or the method can be retrofitted in an internal combustion engine that already has a humidity sensor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007046146 A1 [0005] DE 102007046146 A1 [0005]

Claims (6)

Verfahren zur Bestimmung einer Abgasrückführrate, dadurch gekennzeichnet, dass die absolute Feuchtigkeit des einer Brennkraftmaschine zugeführten Gasmassenstroms bestimmt wird und durch Vergleich mit dem Wasseranteil von Frischluft auf die Menge des zugeführten Abgasanteils geschlossen wird.A method for determining an exhaust gas recirculation rate, characterized in that the absolute humidity of the gas mass flow supplied to an internal combustion engine is determined and is closed by comparison with the water content of fresh air to the amount of the supplied exhaust gas portion. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich der absoluten Feuchtigkeit des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasmassenstroms mit dem Wasseranteil von Frischluft auf den Wasseranteil der Verbrennungsrückstände des Brennstoffs und aus diesem sowie dem der Brennkraftmaschine zugeführten Massenstrom auf die Abgasrückführrate geschlossen wird.A method according to claim 1, characterized in that is closed from the comparison of the absolute humidity of the internal combustion engine gas mass flow supplied with the water content of fresh air to the water content of the combustion residues of the fuel and from this and the internal combustion engine supplied mass flow to the exhaust gas recirculation rate. Verfahren zur Bestimmung der in einer Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoffart aus einem Abgasrückführmassenstrom, dadurch gekennzeichnet, dass die absolute Feuchtigkeit des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasmassenstroms bestimmt wird und hieraus auf den verwendeten Kraftstoff, insbesondere auf das Vorhandensein kurz- bzw. langkettiger Kohlenwasserstoffe oder Alkhohol im verbrannten Kraftstoff geschlossen wird.Method for determining the type of fuel used in an internal combustion engine from an exhaust gas recirculation mass flow, characterized in that the absolute humidity of the gas mass flow supplied to the internal combustion engine is determined and deduced therefrom to the fuel used, in particular the presence of short or long-chain hydrocarbons or alcohol in the burnt fuel becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtigkeit des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasmassenstroms durch wenigstens einen im Ansaugtrakt angeordneten Feuchtesensor bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the moisture of the gas mass flow supplied to the internal combustion engine is determined by at least one humidity sensor arranged in the intake tract. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät, insbesondere dem Steuergerät einer Brennkraftmaschine abläuft.Computer program that executes all the steps of a method according to one of claims 1 to 4, when it runs on a computing device, in particular the control unit of an internal combustion engine. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät einer Brennkraftmaschine ausgeführt wird.Computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, when the program is executed on a computer or a control unit of an internal combustion engine.
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