DE102019116929A1 - Agr-steuerungsverfahren, angewendet mit einem feuchtigkeitssensor, zur verhinderung von kondensation - Google Patents

Abstract

Ein Abgasrückführung(AGR)-Steuerungsverfahren, angewendet mit einem Feuchtigkeitssensor, zur Verhinderung von Kondensation, um Korrosion durch Abgas in einem Fahrzeug zu verhindern, kann umfassen einen ersten Schritt (S10) des Messens einer Temperatur, der Feuchtigkeit und des atmosphärischen Drucks der Ansaugluft, welche von außerhalb des Fahrzeugs eingeführt wird und in die AGR strömt, einen zweiten Schritt (S20) des Ermittelns eines molaren Anteils an Wasserdampf, welcher in der Ansaugluft enthalten ist, mittels einer Verbrennungsgleichung des Wasserdampfs und des Ermittelns des Wasserdampfdrucks in der AGR und einen dritten Schritt (S30) des Öffnens eines AGR Ventils, sodass AGR Gas strömt, wenn der Wasserdampfdruck in der AGR niedriger ist als gesättigter Wasserdampfdruck in der AGR.

Description

• QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
• Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2018-0159472 , eingereicht am 11. Dezember 2018, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein AGR Steuerungsverfahren (Abgasrückführung-Steuerungsverfahren), angewendet mit einem Feuchtigkeitssensor, zur Verhinderung von Kondensation und insbesondere ein Verfahren zur variablen Steuerung einer Betriebstemperatur eines Kühlmittels der AGR durch Messen einer Temperatur oder der Feuchtigkeit der Außenluft.
• Beschreibung der bezogenen Technik
• Jüngst gibt es eine Nachfrage für eine neue Technologie zur Verbesserung von Kraftstoffeffizienz zur Bewältigung der CO₂ Abgasvorschriften, welche in vielen Ländern strenger werden, und zur Erfüllung des Verlangens der Verbraucher nach hocheffizienten Fahrzeugen. Wärmeverlust und Reibungsverlust sind hoch aufgrund der niedrigen Temperatur, wenn ein Verbrennungsmotor anfangs gestartet wird, und aus diesem Grund verschlechtert sich die Kraftstoffeffizienz. Folglich hat sich die Entwicklung der Wärmemanagement Technologien gesteigert, weil es möglich ist die Kraftstoffeffizienz durch schnelles Aufwärmen des Verbrennungsmotors, wenn der Motor anfangs gestartet wird, zu verbessern.
• Unterdessen wird eine Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung konfiguriert, welche am hinteren Endabschnitt eines Katalysators angeordnet ist und auch als Niederdruck-AGR Kühler bei Thermomanagement-Systemen, angewendet in Fahrzeugen, benutzt wird, um Temperaturen einer Verbrennungsmotorkühlflüssigkeit (bzw. eines Kühlmittels) und von Öl mittels schnellen Aufwärmens des Verbrennungsmotors, wenn der Motor anfangs gestartet wird, zu erhöhen.
• Jedoch, aufgrund eines Problems mit der Verbrennungsstabilität und eines Problems mit Kondensation, wird Niederdruck-AGR nicht im kalten Zustand des Verbrennungsmotors, wenn der Motor anfangs gestartet wird, genutzt, sondern die Niederdruck-AGR wird genutzt, wenn eine Temperatur des Kühlmittels eine vorgegebene Temperatur oder höher erreicht hat.
• In dieser Hinsicht kann die koreanische Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 2005-0070259 in der bezogenen Technik (AGR-Vorrichtungsteuerungsverfahren für ein Fahrzeug) ein Verfahren zum Steuern einer Abgasrückführung(AGR) Vorrichtung, konfiguriert für ein Fahrzeug, aufweisen, welches einen Ansteuertakt der AGR Vorrichtung basierend auf der Ansauglufttemperatur steuert, wodurch verhindert wird, dass eine Temperatur eines AGR Ventils steigt, während das Fahrzeug im Sommer oder in einer tropischen Region fährt.
• Jedoch betätigt das Verfahren in der bezogenen Technik eine AGR nur durch Ermitteln, ob die Ansauglufttemperatur gleich oder höher ist als eine vorgegebene Referenztemperatur (festgesetzte Temperatur), und deshalb gibt es Probleme dahingehend, dass das Einsatzgebiet der EGR verkleinert ist und Kondensation entsprechend der Außenluft und der Kraftstoffqualität auftritt.
• Die Informationen, welche in dem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als Bestätigung oder in irgendeiner Weise als Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik gehören, wie dieser dem Fachmann (schon) bekannt ist.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein AGR-Steuerungsverfahren, angewendet mit einem Feuchtigkeitssensor, zur Verhinderung von Kondensation bereitzustellen, welches eine Temperatur zum Betätigen der AGR bei allen Wetterbedingungen misst, anstatt einer festgesetzten Temperatur.
• Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet ein Abgasrückführung(AGR)-Steuerungsverfahren, angewendet mit einem Feuchtigkeitssensor, zur Verhinderung von Kondensation bereitzustellen, um Korrosion durch Abgas in einem Fahrzeug zu verhindern, wobei das AGR-Steuerungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt des Messens der Feuchtigkeit der Ansaugluft, welche von außerhalb des Fahrzeugs eingeführt wird und in die AGR strömt, einen zweiten Schritt des Ermittelns eines molaren Anteils an Wasserdampf, welcher in der Ansaugluft enthalten ist, mittels einer Verbrennungsgleichung des Wasserdampfes und des Ermittelns des Wasserdampfdrucks in der AGR und einen dritten Schritt des Öffnens eines AGR Ventils, sodass AGR Gas strömt, wenn der Wasserdampfdruck in der AGR niedriger ist als gesättigter Wasserdampfdruck in der AGR.
• Der erste Schritt kann des Weiteren umfassen: einen Schritt des Messens der Temperatur, der Feuchtigkeit und des atmosphärischen Drucks der Ansaugluft und einen Schritt des Ermittelns eines Feuchtigkeitsgehalts der Ansaugluft bezogen auf die Temperatur, die Feuchtigkeit und den atmosphärischen Druck.
• Der zweite Schritt kann des Weiteren umfassen: einen Schritt des Ermittelns eines Zusammensetzungsverhältnisses von Gas, welches in der Ansaugluft enthalten ist, mittels der Verbrennungsgleichung, einen Schritt des Ermittelns einer Gesamtzahl an Molen basierend auf dem Zusammensetzungsverhältnis und des Ermittelns eines molaren Anteils des Gases, welches in der Ansaugluft enthalten ist, mittels Verwendens einer Massenerhaltungsgleichung und einen Schritt des Ermittelns des Wasserdampfdrucks in der AGR durch Multiplizieren des Drucks in der AGR mit dem molaren Anteil.
• Der dritte Schritt kann des Weiteren umfassen: einen Schritt des Messens einer Temperatur in der AGR und einen Schritt des Ermittelns des gesättigten Wasserdampfdrucks in der AGR durch Ermitteln des gesättigten Wasserdampfdrucks, wenn Gas, welches identisch zu in der AGR vorhandenem Gas ist, bei einer Temperatur in der AGR vorhanden ist.
• Die Temperatur in der AGR kann gemessen werden basierend auf einer Temperatur eines Kühlmittels in einem Verbrennungsmotor und gemessen werden mittels eines Motoreneinlass-Kühlmitteltemperatursensors oder eines Motorauslass-Kühlmitteltemperatursensors basierend auf der Anschlussposition zwischen der AGR und dem Verbrennungsmotor.
• Der dritte Schritt kann des Weiteren einen Schritt des Schließens des AGR Ventils umfassen, sodass das AGR Gas nicht strömt, wenn der Wasserdampfdruck in der AGR gleich oder höher ist als der gesättigte Wasserdampfdruck in der AGR.
• Der dritte Schritt kann des Weiteren umfassen einen Schritt des Zuführens des Kühlmittels zu einem Abgasrückführung (AGR) Kühler durch Betätigen eines Kühlmittelströmungsratensteuerventils vor dem Öffnen des AGR Ventils.
• Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, konfiguriert wie oben beschrieben, ist der Betriebsbereich der AGR nicht auf eine Temperatur beschränkt, sondern kann vergrößert werden, und daraus folgend ergibt sich ein Vorteil dahingehend, dass es möglich ist Wetteränderungen zu bewältigen.
• Außerdem, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gibt es Vorteile darin, dass es möglich ist die Entwicklungskosten und Managementkosten zu reduzieren, welche aufgrund von der Entwicklung der Dualisierung des Fahrzeugs/Dualisierung des Verbrennungsmotors entstehen, und dass die Marktfähigkeit nicht durch Kraftstoffqualität beschränkt wird.
• Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
• Figurenliste
• 1 ist eine Ansicht, welche einen allgemeinen Aufbau eines Steuerungsverfahrens einer AGR Vorrichtung in der bezogenen Technik beispielhaft veranschaulicht.
• 2 ist eine Ansicht, welche einen Zustand beispielhaft veranschaulicht, in welchem Kondensation auftritt, wenn der gesättigte Wasserdampfdruck des Abgases in der AGR Vorrichtung in der bezogenen Technik unter den Wasserdampfdruck gesenkt wird.
• 3 ist ein Ablaufplan eines AGR-Steuerungsverfahrens, angewendet mit einem Feuchtigkeitssensor, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 4 ist eine Ansicht, welche einen detaillierten Prozess des Ablaufplans des AGR-Steuerungsverfahrens, angewendet mit dem Feuchtigkeitssensor, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulicht.
• Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung aufzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
• In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen über die verschiedenen Figuren der Zeichnung hinweg auf die gleichen oder wesensgleichen Teile der vorliegenden Erfindung.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
• Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Trotzdem ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt oder begrenzt durch die beispielhaften Ausführungsformen. Gleiche Bezugszeichen in den jeweiligen Zeichnungen beziehen sie sich auf Elemente, welche im Wesentlichen die gleichen Funktionen ausüben.
• Eine Aufgabe und ein Effekt der vorliegenden Erfindung können durch die folgende Beschreibung verstanden werden oder klarer werden, und die Aufgabe und ein Effekt der vorliegenden Erfindung sind nicht durch die folgende Beschreibung beschränkt. Weiterhin werden genaue Beschreibungen von öffentlich bekannten Technologien, die im Zusammenhang zur vorliegenden Erfindung stehen, in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung weggelassen, wenn festgestellt ist, dass die genauen Beschreibungen den Inhalt der vorliegenden Erfindung unnötig unklar machen könnten.
• 1 ist eine Ansicht, welche einen allgemeinen Aufbau eines Steuerungsverfahrens einer AGR Vorrichtung in der bezogenen Technik beispielhaft veranschaulicht. Bezogen auf 1 verhindert die bezogene Technik das Auftreten von Kondensation in einem Abgasrückführung (AGR) Kühler durch Starten eines AGR Betriebs nur dann, wenn eine Temperatur eines Kühlmittels, welches in die AGR strömt, eine vorgegebene Temperatur oder höher erreicht hat, um Kondensation im EGR Kühler zu verhindern.
• Im vorliegenden Fall wird ein festgesetzter Temperaturwert gesetzt und die AGR wird benutzt, nachdem ein Verbrennungsmotor auf eine vorgegebene Temperatur oder höher erwärmt wurde. Jedoch gibt es ein Problem dahingehend, dass Kondensation gemäß einem Außenluftzustand und einer Kraftstoffqualität auftritt, weil die AGR nur dann betätigt wird, wenn die festgesetzte Temperatur des Kühlmittels gleich oder höher ist als die vorgegebene Temperatur.
• Zusätzlich als Problem (1) wird der Betriebsbereich der AGR verringert. Die Steuerung der Temperatur des Kühlmittels, festgesetzt um verschiedene Umweltbedingungen zu bewältigen, verzögert folglich einen Zeitpunkt zur Benutzung der AGR im MODUS oder in zertifizierten-Kraftstoffverbrauch-Bereichen oder in praktischen-Kraftstoffverbrauch-Bereichen, und aus diesem Grund wird ein Effekt der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz halbiert. Zum Beispiel kann sich die Kraftstoffeffizienz verschlechtern, um ungefähr 0.2% im Fall eines Gamma-Verbrennungsmotors, in einem Fall, in welchem eine Referenztemperatur bezüglich einer Betriebstemperatur des Kühlmittels angehoben ist um 52°C∼60°C in einem FTP (Federal Test Procedure, z.B. FTP-75 proper, HWFET, SFTP US06, SFTP SC03) Zertifizierungsmodus. (2) Es ist nicht möglich das Auftreten von Kondensation unter allen Wetterbedingungen grundsätzlich zu verhindern. Normalerweise liegt eine Betriebstemperatur des Kühlmittels der AGR näherungsweise bei 55°C bis 60°C unter einer Bedingung, in der die Umgebungstemperatur, welche eine zertifizierte Kraftstoffeffizienzmessungsbedingung ist, bei 20°C bis 30°C liegt (basierend auf einer Luftfeuchtigkeit von 40%-50%). Kondensation tritt selbst bei einem Maximum von 66°C unter Berücksichtigung eines Standortes auf, wo ein Discomfort Index (Taupunkttemperatur) hoch ist unter Standorten überall auf der Welt. (3) Die Nutzung eines gekühlten AGR Systems ist aufgrund der Kraftstoffqualität beschränkt. Wie oben beschrieben kann ein Problem mit der Qualität folglich auftreten, weil es grundsätzlich schwierig ist Kondensation vollkommen zu verhindern und ein Schwefelgehalt hoch ist an einer Örtlichkeit, wo die Kraftstoffqualität gering ist. Daher kann das AGR System nicht an einem Standort angewendet werden, wo die Kraftstoffqualität gering ist, oder in einem Land, wo der genutzte Kraftstoff von geringer Qualität ist. Das heißt, es gibt Probleme dahingehend, dass die Entwicklungskosten und Managementkosten erhöht sind und die Marktfähigkeit verschlechtert ist aufgrund der Entwicklung der Dualisierung von Fahrzeugen/Dualisierung von Verbrennungsmotoren. Am gegenwärtigen Ort (z.B. Südkorea) wurde die Betriebstemperatur des Kühlmittels stark erhöht (60°C~70°C) und hochwertiger SUS (z.B. rostfreier Stahl), welcher ein Material eines Wärmetauschers ist und hohe Korrosionsresistenz aufweist, wurde angewendet, und die Fahrzeuge sind massengefertigt, sodass Kosten stark erhöht (3000 KRW ↑) wurden und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs sich um ungefähr 0.3% verschlechtert hat.
• 2 ist eine Ansicht, welche einen Zustand beispielhaft veranschaulicht, in dem Kondensation auftritt, wenn gesättigter Wasserdampfdruck von Abgas in der AGR Vorrichtung in der bezogenen Technik verringert wird, sodass er geringer wird als Wasserdampfdruck. Bezüglich 2, veranschaulicht 2A eine Kurve des gesättigten Wasserdampfdrucks des AGR Gases und 2B veranschaulicht einen Zustand, in dem keine Kondensation auftritt, wenn die AGR verwendet wird.
• 2A veranschaulicht einen Zustand, in welchem Kondensation im AGR Kühler auftritt, wenn das Kühlmittel von 60°C auf 40°C runtergekühlt wurde, und 2B veranschaulicht einen Zustand, in welchem keine Kondensation auftritt, wenn die Temperatur des Kühlmittels, wenn der AGR Betrieb gestartet wird, höher eingestellt wird als eine Temperatur, bei welcher gesättigter Wasserdampfdruck und Wasserdampfdruck gleich zueinander werden. Die vorliegende Erfindung kann die Temperatur des Kühlmittels zur Steuerung des AGR Starts anpassen basierend auf einem Zustand der Ansaugluft durch das vorliegende Prinzip, wie veranschaulicht in 3 und 4.
• 3 ist ein Ablaufdiagramm eines AGR-Steuerungsverfahrens, angewendet mit einem Feuchtigkeitssensor, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezüglich 3 kann das vorliegende Steuerungsverfahren drei Schritte aufweisen.
• In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ablaufdiagramm eines AGR-Steuerungsverfahrens dazu konfiguriert, von einer Steuervorrichtung durchgeführt zu werden.
• Die Steuervorrichtung kann aus mindestens einem Microprozessor aufgebaut sein, der durch ein vorgegebenes Programm betrieben wird, welches eine Reihe von Befehlen zum Ausführen eines Verfahrens gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweist.
• In dem ersten Schritt S10 werden eine (bzw. die) Temperatur, die Feuchtigkeit und der atmosphärische Druck der Ansaugluft, welche von außerhalb des Fahrzeugs eingeführt wird und in die AGR strömt, gemessen. In dem ersten Schritt wird ein Feuchtigkeitsgehalt der Ansaugluft ermittelt basierend auf der Temperatur, der Feuchtigkeit und dem atmosphärischen Druck.
• In dem zweiten Schritt S20 wird ein molarer Anteil an Wasserdampf, welcher in der Ansaugluft enthalten ist, mittels einer Verbrennungsgleichung des Wasserdampfes ermittelt, und wird der Wasserdampfdruck in der AGR ermittelt. Der zweite Schritt S20 kann des Weiteren umfassen einen Schritt des Ermittelns eines Zusammensetzungsverhältnisses von Gas, welches in der Ansaugluft enthalten ist, mittels der Verbrennungsgleichung, einen Schritt (S201) des Ermittelns der Gesamtzahl an Molen basierend auf einem Zusammensetzungsverhältnisses und des Ermittelns eines molaren Anteils von Gas, welches in der Ansaugluft enthalten ist, mittels Verwendens einer Massenerhaltungsgleichung und einen Schritt (S202) des Ermittelns des Wasserdampfdrucks in der AGR durch Multiplizieren des Drucks in der AGR mit dem molaren Anteil.
• In dem dritten Schritt S30 wird, wenn der Wasserdampfdruck in der AGR geringer ist als der gesättigte Wasserdampfdruck in der AGR, ein AGR Ventil geöffnet, sodass das AGR Gas strömt. Der dritte Schritt S30 kann des Weiteren einen Schritt des Schließens des AGR Ventils umfassen, sodass das AGR Gas nicht strömt, wenn der Wasserdampfdruck in der AGR gleich oder höher ist als der gesättigte Wasserdampfdruck in der AGR. Außerdem kann der dritte Schritt S30 des Weiteren umfassen einen Schritt des Zuführens des Kühlmittels zum AGR Kühler durch Betätigen eines Kühlmittelströmungsratensteuerungsventils vor dem Öffnen des AGR Ventils.
• 4 ist ein Ablaufdiagramm des AGR-Steuerungsverfahrens, angewendet mit einem Feuchtigkeitssensor, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 veranschaulicht Details des ersten bis dritten Schritts S10 bis S30, veranschaulicht in 3.
• In dem ersten Schritt S10 wird der Feuchtigkeitsgehalt der Ansaugluft ermittelt durch Messen der Temperatur, der Feuchtigkeit und des atmosphärischen Drucks der Ansaugluft. Das Messen kann mittels eines allgemeinen Sensors durchgeführt werden, und der Feuchtigkeitsgehalt, das heißt, die Menge an Feuchtigkeit, die in der Ansaugluft enthalten ist, kann ermittelt werden.
• Der zweite Schritt S20 ist ein Schritt des Ermittelns des molaren Anteils des Wasserdampfes, der in der Ansaugluft enthalten ist, mittels der Verbrennungsgleichung und des Ermittelns des Wasserdampfdrucks in der AGR. Die Verbrennungsgleichung lautet wie folgt. Dieser Schritt ist ein Schritt des Ermittelns des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases, welches in der Ansaugluft enthalten ist, mittels der Verbrennungsgleichung.
• $$\begin{array}{r}\hfill \left(1-x_{\text{r}}\right)\left[C_{\text{n}}{H}_{1.87\text{n}}+\left(\frac{\text{n+}\frac{1.87\text{n}}{4}}{\mathrm{\Phi }}\right)\left({\text{O}}_2+\psi N_2+\omega H_{2}O\right)\right]+x_{\text{r}}\left(\alpha C{O}_2+\beta H_{2}O+\gamma N_2+\delta C_{\text{n}}{H}_{1.87n}\right)\\ \hfill \to \alpha C{O}_2+\beta H_{2}O+\gamma N_2+\delta C_n{H}_{1.87n}\end{array}$$

  
• Hier wird der molare Anteil des Gases erhalten zur Ermittlung des molaren Anteils des Wasserdampfes. Bis zum vorliegenden Ende werden die Anzahlen der Elemente verglichen.
• C Bilanz
• $$\left(1-x_r\right)n+x_r\left(\alpha +n\delta \right)=\alpha +n\delta$$

  

  $$\left(1-x_r\right)n=\left(1-x_r\right)\left(\alpha +n\delta \right)$$

  
• $$n=\alpha +n\delta$$

  
• O Bilanz
• $$\left(1-x_r\right)n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2+\omega \right)+x_r\left(2\alpha +\beta \right)=2\alpha +\beta$$

  

  $$\left(1-x_r\right)n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2+\omega \right)=\left(1-x_r\right)\left(2\alpha +\beta \right)$$

  
• $$n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2+\omega \right)=2\alpha +\beta$$

  
• Beim Vergleichen der Elemente H und N mittels Verwendens der Gleichungen (1) und (2) und der Verbrennungsgleichung hat sich das Zusammensetzungsverhältnis des Abgases zum verbleibenden Gas (AGR Gas) nicht verändert. Deshalb kann der molare Anteil des Gases mittels folgender Massenerhaltungsgleichung ermittelt werden. Dieser Vorgang ist ein Vorgang des Ermittelns der Gesamtanzahl an Molen basierend auf dem Zusammensetzungsverhältnisses und des Ermittelns des molaren Anteils des Gases, welches in der Ansaugluft enthalten ist, mittels Verwendens der Massenerhaltungsgleichung.
• $$C_{\text{n}}{H}_{1.87\text{n}}+\left(\frac{\text{n+}\frac{1.87\text{n}}{4}}{\mathrm{\Phi }}\right)\left({\text{O}}_2+\psi N_2+\omega H_{2}O\right)=\alpha C{O}_2+\beta H_{2}O+\gamma N_2+\delta C_n{H}_{1.87n}$$

  
• C Bilanz
• $$n=\alpha +n\delta$$

  
• O Bilanz
• $$n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2+\omega \right)=2\alpha +\beta$$

  
• H Bilanz
• $$1.87n+n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2\omega \right)=2\beta +1.87n\delta$$

  
• N Bilanz
• $$n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\psi =\gamma$$

  

  mittels Gleichungen 1 bis 3,
• Die Gleichung, welche die Variablen α und β enthält, kann mittels Gleichung 1 * 1.87 - Gleichung 3 erhalten werden.
• $$-\frac{|{}_{1.87n+n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2\omega \right)=2\beta +1.87n\delta }^{1.87n=\text{ 1}\text{.87}\alpha \text{+1}\text{.87n}\delta }}{-n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2\omega \right)=1.87\alpha -2\beta }$$

  
• Die Variable α kann mittels Gleichung 2 * 2 + Gleichung 4 erhalten werden.
• $$+\frac{|{}_{-n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2\omega \right)=1.87\alpha -2\beta }^{\text{2}n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2+\omega \right)=4\alpha +2\beta }}{n\left(\frac{5.87}{\mathrm{\Phi }}\right)=5.87\therefore \alpha =\frac{n}{\mathrm{\Phi }}}$$

  
• $$C_{\text{n}}{H}_{1.87n}+\left(\frac{\text{n+}\frac{1.87\text{n}}{4}}{\mathrm{\Phi }}\right)\left({\text{O}}_2+\psi N_2+\omega H_{2}O\right)=\alpha C{O}_2+\beta H_{2}O+\gamma N_2+\delta C_n{H}_{1.87n}$$

  
• δ wird erhalten mittels Einsetzens eines Wertes von α in Gleichung 1.
• $$\begin{array}{c}n=\alpha +n\delta \\ =\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+n\delta \end{array}\therefore \delta =1-\frac{1}{\mathrm{\Phi }}$$

  

  β wird erhalten mittels Einsetzens eines Wertes von α in Gleichung 2.
• $$n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\left(2+\omega \right)=2\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+\beta \therefore \beta =0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega$$

  
• Die Gesamtanzahl an Molen (n_total) der Reaktanten wie oben beschrieben ist wie folgt.
• $$n_{total}=\alpha +\beta +\gamma +\delta =\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+\left[0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega \right]+n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\psi +\left[1-\frac{1}{\mathrm{\Phi }}\right]$$

  
• Die Anzahl an Molen n_H2O an Wasserdampf ist wie folgt.
• $$n_{H_{2}O}=\beta =\left[0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega \right]$$

  
• Das molare Verhältnis (x_H2O) an Wasserdampf ist wie folgt.
• $$\chi H_{2}O=\frac{n_{H_{2}O}}{n_{total}}=\frac{\lfloor 0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega \rfloor }{\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+\lfloor 0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega \rfloor +n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\psi +\left[1-\frac{1}{\mathrm{\Phi }}\right]}$$

  
• Annehmend, dass ψ = 3.773 und n = 8 (normalerweise bei einer Höhe von durchschnittlich 7 bis 8, Benzin hat das gleiche molare Verhältnis an Wasserdampf mit Bezug auf n)
• $$\chi H_{2}O=\frac{n_{H_{2}O}}{n_{total}}=\frac{\lfloor 0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega \rfloor }{\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+\lfloor 0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega \rfloor +n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\psi +\left[1-\frac{1}{\mathrm{\Phi }}\right]}$$

  
• w_s: spezifische Feuchtigkeit (kg an Dampf/kg an trockener Luft), wobei W_r = P_v/P_s relative Feuchtigkeit
• 

P_v :

Partialdruck des Dampfes

P_a :

Partialdruck der trockenen Luft (ohne Dampf)

P_s :

gesättigter Dampfdruck

P :

Gesamtluftdruck (mit Dampf)

R_a :

Gaskonstante der trockenen Luft

R_v :

Gaskonstante des Dampfes

M_a :

Molekulargewicht der trockenen Luft (28.86 g/mol)

R_v :

Molekulargewicht des Dampfes (18 g/mol)

• Annehmend, dass N₂ 3.773 Mole sind und nasser Dampf ω Mole sind mit Bezug auf O₂ als 1 Mol in der Ansaugluft, ist die spezifische Feuchtigkeit wie folgt.
• $$w_s=\frac{m_{\nu }}{m_{\alpha }}=\frac{m_{H_{2}O}}{m_{O_2}+m_{N_2}}=\frac{\left(16+2\right)\omega }{32+3.773✽28}=\frac{18\omega }{137.644}=\frac{\omega }{7.647}$$

  
• Luft und nasser Dampf, welche in die Ansaugluft strömen, werden als ideales Gas angenommen durch ihren niedrigen gesättigten Dampfdruck, $$\left(M_{\nu }/M_{\alpha }\right)=\left(16+2\right)/\left(0.21✽32+0.79✽28\right)\cong 0.622$$

  
• Annehmend, dass ψ = 3.778 und n = 8, ist der molare Anteil an Wasserdampf wenn Φ = 1 wie folgt. $$\chi H_{2}O=\frac{n_{H_{2}O}}{n_{total}}=\frac{\lfloor 0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega \rfloor }{\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+\lfloor 0.935\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)+1.4675\left(\frac{n}{\mathrm{\Phi }}\right)\omega \rfloor +n\left(\frac{1.4675}{\mathrm{\Phi }}\right)\psi +\left[1-\frac{1}{\mathrm{\Phi }}\right]}$$

  
• $$\therefore {\chi }_{H_{2}O}=\frac{n_{H_{2}O}}{n_{Total}}=\frac{0.935+1.4675\omega }{7.472+1.4675\omega }=\frac{0.935+11.222{\omega }_s}{7.472+11.222{\omega }_s}$$

  
• Ein Schritt des Ermittelns des Wasserdampfdrucks in der AGR durch Multiplizieren des Drucks in der AGR mit dem molaren Anteil kann des Weiteren enthalten sein. Der Wasserdampfdruck im AGR Gas kann ermittelt werden durch Multiplizieren des Drucks des AGR Gases im AGR Kühler mit dem molaren Anteil mittels Verwendens des Abgasdrucks in der AGR. Im vorliegenden Fall, in einem Fall, in dem ein Beispielwert/Modellwert des Abgasdrucks verwendet wird, kann ein Wert, welcher durch Messen und Verbessern eines tatsächlichen Wertes erstellt wurde, verwendet werden.
• Der dritte Schritt ist ein Schritt des Haltens des AGR Ventils, wenn der Wasserdampfdruck in der AGR gleich oder höher ist als der gesättigte Wasserdampfdruck in der AGR. Im vorliegenden Fall kann der dritte Schritt des Weiteren umfassen einen Schritt des Messens der Temperatur in der AGR und einen Schritt des Ermittelns des gesättigten Wasserdampfdrucks in der AGR durch Ermitteln des gesättigten Wasserdampfdrucks, wenn Gas, welches identisch zu dem in der AGR vorhandenen Gas ist, bei einer Temperatur in der AGR vorhanden ist.
• Der Abgasdruck in der AGR ist gleich oder unbedeutend unterschiedlich vom Druck eines Extraktionsanteils, sodass der Druck am vorderen und am hinteren Endabschnitt des AGR Kühlers kaum verringert ist. Der gesättigte Wasserdampfdruck kann abgeleitet werden durch Annehmen, dass dort Wasserdampf mit einer Temperatur gleich der Temperatur des Kühlmittels im AGR Kühler vorliegt. Im vorliegenden Fall des gesättigten Wasserdampfdrucks kann ein Beispielwert/Modellwert des Wasserdampfdrucks gemäß einer Temperatur verwendet werden, und der Beispielwert kann direkt verwendet werden oder eine bekannte Korrelationsgleichung kann verwendet werden.
• $$P_{H_{2}O}=6.1094e^{\raisebox{1ex}{$\left(17.625T\right)$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\left(T+243.04\right)$}\right.}\text{ T}=\text{Lufttemperatur}$$

  
• Zum Beispiel, in dem Fall, in dem die Gleichung zum Ermitteln des gesättigten Wasserdampfdrucks verwendet wird wie oben beschrieben, kann der Referenzwasserdampfdruck ausgegeben werden durch Verwenden eines Verbrennungsmotoreinlasskühlmitteltemperatursensors, wenn das Kühlmittel, welches in den AGR Kühler strömt, verbunden ist mit einer Verbrennungsmotoreinlassseitenkühlmittelleitung, und durch Verwenden eines Verbrennungsmotorauslasskühlmitteltemperatursensors, wenn das Kühlmittel mit einer Verbrennungsmotorauslassseitenkühlmittelleitung verbunden ist, basierend auf der Position des AGR Kühlers.
• Zur Erleichterung der Erklärung und zur genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „ober...“, „unter...“, „inner...“, „äußer...“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...“, „vorne“, „hinten“, „innen“, „außen“, „innerhalb“, „außerhalb“, „einwärts / nach innen“, „auswärts / nach außen“, „vorwärts / nach vorne“ und „rückwärts / nach hinten“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf Positionen dieser Merkmale, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben. Es ist ferner zu verstehen, dass der Ausdruck „verbinden“ oder seine Derivate sich auf beides, direkte und indirekte Verbindung, bezieht.
• Die vorhergehende Beschreibung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diente dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist vorgesehen, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• KR 1020180159472 [0001]
• KR 20050070259 [0006]

Claims (7)

1. Abgasrückführung(AGR)-Steuerungsverfahren, angewendet mit einem Feuchtigkeitssensor, zur Verhinderung von Kondensation, um Korrosion durch Abgas in einem Fahrzeug zu verhindern, wobei das AGR-Steuerungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt (S10) des Messens, durch eine Steuervorrichtung, einer Temperatur, der Feuchtigkeit und des atmosphärischen Drucks von Ansaugluft, welche von außerhalb des Fahrzeugs eingeführt wird und in die AGR strömt, einen zweiten Schritt (S20) des Ermittelns, durch die Steuervorrichtung, eines molaren Anteils an Wasserdampf, welcher in der Ansaugluft enthalten ist, mittels einer Verbrennungsgleichung des Wasserdampfes und des Ermittelns des Wasserdampfdrucks in der AGR, und einen dritten Schritt (S30) des Öffnens, durch die Steuervorrichtung, eines AGR Ventils, sodass AGR Gas strömt, wenn der Wasserdampfdruck in der AGR niedriger ist als gesättigter Wasserdruckdampf in der AGR.
2. Das AGR-Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei der erste Schritt (S10) des Weiteren umfasst: einen Schritt des Ermittelns eines Feuchtigkeitsgehalts der Ansaugluft basierend auf der Temperatur, der Feuchtigkeit und dem atmosphärischen Druck.
3. Das AGR-Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Schritt (S20) des Weiteren umfasst: einen Schritt des Ermittelns eines Zusammensetzungsverhältnisses von Gas, welches in der Ansaugluft enthalten ist, mittels der Verbrennungsgleichung, einen Schritt (S201) des Ermittelns einer Gesamtzahl an Molen basierend auf dem Zusammensetzungsverhältnis und des Ermittelns eines molaren Anteils des Gases, welches in der Ansaugluft enthalten ist, mittels Verwendens einer Massenerhaltungsgleichung, und einen Schritt (S202) des Ermittelns des Wasserdampfdrucks in der AGR durch Multiplizieren des Drucks in der AGR mit dem molaren Anteil.
4. Das AGR-Steuerungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der dritte Schritt (S30) des Weiteren umfasst: einen Schritt des Messens einer Temperatur in der AGR, und einen Schritt des Ermittelns des gesättigten Wasserdampfdrucks in der AGR durch Ermitteln des gesättigten Wasserdampfdrucks, wenn Gas, welches identisch zu in der AGR vorhandenem Gas ist, bei einer Temperatur in der AGR vorhanden ist.
5. Das AGR-Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Temperatur in der AGR gemessen wird basierend auf einer Temperatur eines Kühlmittels in einem Verbrennungsmotor und gemessen wird mittels eines Motoreinlass-Kühlmitteltemperatursensors oder eines Motorauslass-Kühlmitteltemperatursensors basierend auf der Anschlussposition zwischen der AGR und dem Verbrennungsmotor.
6. Das AGR-Steuerungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der dritte Schritt (S30) des Weiteren einen Schritt des Schließens des AGR Ventils umfasst, sodass das AGR Gas nicht strömt, wenn der Wasserdampfdruck in der AGR gleich oder höher ist als der gesättigte Wasserdampfdruck in der AGR.
7. Das AGR-Steuerungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der dritte Schritt (S30) des Weiteren umfasst einen Schritt des Zuführens eines Kühlmittels zu einem AGR Kühler durch Betätigen eines Kühlmittelströmungsratensteuerungsventils vor dem Öffnen des AGR Ventils.

Images