DE102021207547A1 - Method and device for controlling a gas temperature at the outlet of a charge air cooler of an internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Steuerung einer Gastemperatur (TLLKDs,Soll) am Austritt eines Ladeluftkühlers (14) einer Brennkraftmaschine (25) mit einer Niederdruck-Abgas-Rückführung (41), wobei Abgas über die Niederdruck-Abgas-Rückführung (41) zurückgeleitet wird, wobei in Abhängigkeit einer aktuellen Drehzahl (neng) und einer aktuellen Soll-Zylinderfüllung (rlsoll) eine verbrauchsoptimierte Gastemperatur (TLLKDs,Eco) am Austritt des Ladeluftkühlers (14) für die Brennkraftmaschine (25) ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit einer Kondensationsvermeidungsstrategie die Gastemperatur (TLLKDs,Soll) am Austritt des Ladeluftkühlers (14) über eine Regelung des Ladeluftkühlers (14) derart eingestellt wird, dass die verbrauchsoptimierte Gastemperatur (TLLKDs,Eco) kontinuierlich erhöht wird, bis ein aktueller Zündwinkelwirkungsgrad (ηZW) einen vorgebbaren Zündwinkelwirkungsgrad (ηZW,Lim) unterschreitet oder eine vorgebbare maximal zulässige Gastemperatur (TLLKDS,Lim) überschritten wird, wobei wenn der aktuelle Zündwinkelwirkungsgrad (ηZW,Lim) den vorgebbaren Zündwinkelwirkungsgrad (ηZW,Lim) unterschreitet, die Rückleitung von Abgas über die Niederdruck-Abgas-Rückführung (41) verringert und/oder die Gastemperatur (TLLKDs,Soll) am Austritt des Ladeluftkühlers (14) verringert wird, um einen weiteren Feuchteeintrag durch zurückgeführtes Abgas über die Niederdruck-Abgasrückführung (41) zu vermeiden.Method for controlling a gas temperature (TLLKDs,Soll) at the outlet of a charge air cooler (14) of an internal combustion engine (25) with a low-pressure exhaust gas recirculation (41), wherein exhaust gas is fed back via the low-pressure exhaust gas recirculation (41), wherein in A consumption-optimized gas temperature (TLLKDs,Eco) at the outlet of the intercooler (14) for the internal combustion engine (25) is determined as a function of a current speed (neng) and a current target cylinder charge (rlsoll), the gas temperature (TLLKDs, Target) at the outlet of the intercooler (14) via a control of the intercooler (14) is set in such a way that the consumption-optimized gas temperature (TLLKDs,Eco) is continuously increased until a current ignition angle efficiency (ηZW) falls below a predeterminable ignition angle efficiency (ηZW,Lim). or a predetermined maximum allowable gas temperature (TLLKDS, Lim) is exceeded, where if the current Ignition angle efficiency (ηZW,Lim) falls below the predefinable ignition angle efficiency (ηZW,Lim), the recirculation of exhaust gas via the low-pressure exhaust gas recirculation (41) is reduced and/or the gas temperature (TLLKDs,Soll) at the outlet of the intercooler (14) is reduced , in order to avoid a further entry of moisture by recirculated exhaust gas via the low-pressure exhaust gas recirculation system (41).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Gastemperatur am Austritt eines Ladeluftkühlers einer Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgas-Rückführung.The invention relates to a method and a device for controlling a gas temperature at the outlet of a charge air cooler of an internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation.
Stand der TechnikState of the art
Die Aufgabe des Ladeluftkühlers bei aufgeladenen Verbrennungsmotoren ist es, die Luft nach der Verdichtung und vor der Zuführung zum Brennraum abzukühlen, um eine Erhöhung der Luftdichte zu erreichen. Damit kann mehr Kraftstoff umgesetzt werden und die Leistung des Motors gesteigert werden. Bei entsprechend hoher Luftfeuchtigkeit der angesaugten Frischluft, kann die Abkühlung zu Kondensation zu führen. Dieser Effekt wird bei Systemen mit verbauter Niederdruck-Abgasrückführung zusätzlich verstärkt, da ein Teil des Abgases, welches den zusätzlichen Anteil Wasser aus der Verbrennung enthält, der Frischluft beigemischt wird und anschließend durch den Ladeluftkühler fließt. Um eine Schädigung des Motors durch zu viel niedergeschlagenes Wasser, das in den Brennraum gelangt, oder eine Schädigung des Ladeluftkühlers durch Korrosion zu vermeiden, muss die Kondensationsmenge im Ladeluftkühler begrenzt werden. Stromaufwärts des Verdichters, z. B. im AGR-Kühler oder an der Mischstelle mit der Frischluft sollte keine Kondensation stattfinden, da das Verdichterrad ansonsten durch auftreffende Tropfen beschädigt werden kann.The task of the intercooler in supercharged internal combustion engines is to cool the air after compression and before it is fed to the combustion chamber in order to achieve an increase in air density. This means that more fuel can be converted and the performance of the engine can be increased. If the humidity of the fresh air sucked in is correspondingly high, the cooling can lead to condensation. This effect is further increased in systems with built-in low-pressure exhaust gas recirculation, since part of the exhaust gas, which contains the additional proportion of water from combustion, is mixed with the fresh air and then flows through the intercooler. In order to avoid damaging the engine due to too much condensed water entering the combustion chamber or damaging the charge air cooler due to corrosion, the amount of condensation in the charge air cooler must be limited. Upstream of the compressor, e.g. B. in the EGR cooler or at the mixing point with the fresh air, no condensation should take place, otherwise the compressor wheel can be damaged by falling drops.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Gastemperatur am Austritt eines Ladeluftkühlers einer Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgas-Rückführung und ein Computerprogramm auf einem Speichermedium zur Ausführung des Verfahrens.The invention relates to a method and a device for controlling a gas temperature at the outlet of a charge air cooler of an internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation and a computer program on a storage medium for executing the method.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Gastemperatur am Austritt eines Ladeluftkühlers einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgas-Rückführung, wobei Abgas über die Niederdruck-Abgas-Rückführung zurückgeleitet wird, wobei in Abhängigkeit einer aktuellen Drehzahl und einer aktuellen Soll-Zylinderfüllung eine verbrauchsoptimierte Gastemperatur am Austritt des Ladeluftkühlers für die Brennkraftmaschine ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit einer Kondensationsvermeidungsstrategie die Gastemperatur am Austritt des Ladeluftkühlers über eine Regelung des Ladeluftkühlers derart eingestellt wird, dass die verbrauchsoptimierte Gastemperatur kontinuierlich erhöht wird, bis ein aktueller Zündwinkelwirkungsgrad einen vorgebbaren Zündwinkelwirkungsgrad unterschreitet oder eine vorgebbare maximal zulässige Gastemperatur überschritten wird, wobei wenn der aktuelle Zündwinkelwirkungsgrad den vorgebbaren Zündwinkelwirkungsgrad unterschreitet, die Rückleitung von Abgas über die Niederdruck-Abgas-Rückführung verringert und/oder die Gastemperatur am Austritt des Ladeluftkühlers verringert wird, um einen weiteren Feuchteeintrag durch zurückgeführtes Abgas über die Niederdruck-Abgasrückführung zu vermeiden.
Durch die kontinuierliche Erhöhung der Gastemperatur kann die Kondensation im Ladeluftkühler kontrolliert eingestellt werden.
Das Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass in Abhängigkeit des Zündwinkelwirkungsgrads, eine optimierte Strategie zur Vermeidung von Kondensation
im Ladeluftkühler durchgeführt werden kann. Durch die Begrenzung der Gastemperatur am Austritt des Ladeluftkühlers, kann die Kondensation im Ladeluftkühler kontrolliert eingestellt werden. Durch den Eingriff in die zurückgeführte Abgasrate der Niederdruck-Abgasrückführung kann eine Tröpfchen bildende Kondensation am Verdichter verhindert werden. Weiterhin kann eine Schädigung von Bauteilen wie z.B. der Brennkraftmaschine durch Kondensation in Form von Korrosion vermieden bzw. verringert werden.In a first aspect, the invention relates to a method for controlling a gas temperature at the outlet of a charge air cooler of a supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation, exhaust gas being returned via the low-pressure exhaust gas recirculation, depending on a current speed and a current setpoint -Cylinder filling, a consumption-optimized gas temperature at the outlet of the charge air cooler for the internal combustion engine is determined, with the gas temperature at the outlet of the charge air cooler being adjusted via control of the charge air cooler as a function of a condensation avoidance strategy in such a way that the consumption-optimized gas temperature is continuously increased until a current ignition angle efficiency reaches a specifiable ignition angle efficiency falls below or a specifiable maximum permissible gas temperature is exceeded, wherein when the current ignition angle efficiency falls below the specifiable ignition angle efficiency , reducing the recirculation of exhaust gas via the low-pressure exhaust gas recirculation and/or reducing the gas temperature at the outlet of the intercooler in order to avoid further moisture input from exhaust gas that is recirculated via the low-pressure exhaust gas recirculation.
By continuously increasing the gas temperature, the condensation in the intercooler can be adjusted in a controlled manner.
The method has the particular advantage that, depending on the ignition angle efficiency, an optimized strategy for avoiding condensation
can be carried out in the intercooler. By limiting the gas temperature at the outlet of the intercooler, the condensation in the intercooler can be adjusted in a controlled manner. By intervening in the recirculated exhaust gas rate of the low-pressure exhaust gas recirculation, condensation on the compressor that forms droplets can be prevented. Furthermore, damage to components such as the internal combustion engine due to condensation in the form of corrosion can be avoided or reduced.
Ferner kann, die vorgebbare maximal zulässige Gastemperatur einer Gastemperatur, für die eine Volllastanforderung der Brennkraftmaschine bei der aktuellen Drehzahl notwendig ist, entsprechen.
Es ist vorteilhaft, die maximal zulässige Gastemperatur durch die Vollastanforderung bei der aktuellen Drehzahl zu begrenzen, um einen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewähren. Hierdurch kann die notwendige Kühlleistung durch den Ladeluftkühler zur Verfügung gestellt werden.
Die lastpunktabhängige Gastemperatur für einen optimalen Kraftstoffverbrauch kann durch das Kondensationsmanagement bis zur Gastemperatur für die maximale Motorleistung angehoben werden.Furthermore, the predefinable maximum permissible gas temperature can correspond to a gas temperature for which a full-load request from the internal combustion engine is necessary at the current speed.
It is advantageous to limit the maximum permissible gas temperature by the full-load requirement at the current speed in order to ensure optimal operation of the internal combustion engine. As a result, the necessary cooling capacity can be made available by the intercooler.
The load point-dependent gas temperature for optimal fuel consumption can be increased through condensation management up to the gas temperature for maximum engine performance.
Weiterhin kann, in Abhängigkeit der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Soll-Zylinderfüllung der vorgebbare Zündwinkelwirkungsgrad ermittelt werden und wenn der aktuelle Zündwinkelwirkungsgrad den vorgebbare Zündwinkelwirkungsgrad unterschreitet die Kondensationsvermeidungsstrategie deaktiviert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich die Kondensation für die Brennkraftmaschine besonders leicht mittels des Zündwinkelwirkungsgrad steuern lässt. Der Zündwinkelwirkungsgrad stellt dabei eine besonders vorteilhafte Steuerungsgröße für die Brennkraftmaschine dar.Furthermore, the definable ignition angle efficiency can be determined as a function of the current speed and the current setpoint cylinder charge, and if the current ignition angle efficiency falls below the definable ignition angle efficiency, the condensation avoidance strategy can be deactivated. This is particularly advantageous since the condensation for the internal combustion engine can be controlled particularly easily by means of the ignition angle efficiency. The ignition angle efficiency is a particularly advantageous control variable for the internal combustion engine.
Ferner kann, der vorgebbare Zündwinkelwirkungsgrad einem Zündwinkelwirkungsgrad entsprechen an dem eine Klopfgrenze auftritt, vorzugsweise einem Zündwinkelwirkungsgrad bevor eine Klopfgrenze erreicht wird.
Als besonders vorteilhaft, kann dabei die Klopfgrenze der Verbrennung der Brennkraftmaschine für die Steuerung des Verfahrens verwendet werden bzw. ein Zündwinkelwirkungsgrad bevor die Klopfgrenze erreicht wird.Furthermore, the definable ignition angle efficiency can correspond to an ignition angle efficiency Chen at which a knock limit occurs, preferably an ignition angle efficiency before a knock limit is reached.
It is particularly advantageous if the knock limit of the combustion of the internal combustion engine can be used to control the method, or an ignition angle efficiency before the knock limit is reached.
Weiterhin wird bei aktiver Kondensationsvermeidungsstrategie die verbrauchsoptimierte Gastemperatur für den Ladeluftkühler schrittweise um eine Regeldifferenz erhöht, wobei die Regeldifferenz in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einer Taupunkttemperatur und einer korrigierten verbrauchsoptimierten Gastemperatur und einer Wasserate für den Ladeluftkühler, ermittelt wird.
Diese Regelung hat den besonderen Vorteil, dass die Kondensation im Ladeluftkühler kontrolliert gesteuert werden kann. Dabei wird die Regeldifferenz kontinuierlich erhöht, so lange die Kondensationsvermeidungsstrategie aktiv ist.Furthermore, with an active condensation avoidance strategy, the consumption-optimized gas temperature for the intercooler is gradually increased by a control difference, with the control difference being determined as a function of a difference between a dew point temperature and a corrected consumption-optimized gas temperature and a water rate for the intercooler.
This regulation has the particular advantage that the condensation in the intercooler can be controlled in a controlled manner. The control difference is continuously increased as long as the condensation avoidance strategy is active.
Ferner kann die Taupunkttemperatur in Abhängigkeit eines zweiten Sättigungsdampfdrucks und einer relativen Feuchte stromabwärts des Ladeluftkühlers und stromaufwärts des Drosselklappe ermittelt werden.Furthermore, the dew point temperature can be determined as a function of a second saturation vapor pressure and a relative humidity downstream of the intercooler and upstream of the throttle valve.
Weiterhin kann die eine Wasserate für den Ladeluftkühler in Abhängigkeit einer ersten Wassermasse ermittelt werden.Furthermore, the one water rate for the intercooler can be determined as a function of a first water mass.
Ferner kann die erste Wassermasse in Abhängigkeit eines Gasmassenstroms über den Ladeluftkühler, einem zweiten Druck stromabwärts des Ladeluftkühlers und stromaufwärts der Drosselklappe und einer zweiten spezifischen Feuchte stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Ladeluftkühlers ermittelt werden.Furthermore, the first water mass can be determined as a function of a gas mass flow through the intercooler, a second pressure downstream of the intercooler and upstream of the throttle valve and a second specific humidity downstream of the compressor and upstream of the intercooler.
Weiterhin kann die zweite spezifische Feuchte in Abhängigkeit einer ersten spezifischen Feuchte am Ort einer Mischstelle, eines ersten Drucks und eines ersten Sättigungsdampfdrucks stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Ladeluftkühlers ermittelt werden.Furthermore, the second specific humidity can be determined as a function of a first specific humidity at the location of a mixing point, a first pressure and a first saturation vapor pressure downstream of the compressor and upstream of the intercooler.
Ferner kann die relative Feuchte in Abhängigkeit des zweiten Drucks zweiten Druck und eines zweiten Sättigungsdampfdrucks stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Ladeluftkühlers ermittelt werden.Furthermore, the relative humidity can be determined as a function of the second pressure and a second saturation vapor pressure downstream of the compressor and upstream of the intercooler.
Weiterhin kann der zweite Sättigungsdampfdruck in Abhängigkeit einer zweiten Temperatur stromabwärts des Ladeluftkühlers und stromaufwärts des Drosselklappe ermittelt werden.Furthermore, the second saturation vapor pressure can be determined as a function of a second temperature downstream of the intercooler and upstream of the throttle valve.
Ferner kann der erste Sättigungsdampfdruck in Abhängigkeit einer ersten Temperatur stromabwärts des Verdichters und stromaufwärts des Ladeluftkühlers ermittelt wird.Furthermore, the first saturation vapor pressure can be determined as a function of a first temperature downstream of the compressor and upstream of the intercooler.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät und ein Computerprogramm, die zur Ausführung eines der Verfahren eingerichtet, insbesondere programmiert, sind. In einem noch weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.In further aspects, the invention relates to a device, in particular a control device and a computer program, which are set up, in particular programmed, to carry out one of the methods. In yet another aspect, the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program is stored.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgasrückführung, -
2 den beispielhaften Ablauf eines Verfahrens zur Steuerung einer Gastemperatur am Austritt eines Ladeluftkühlers einer Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgas-Rückführung.
-
1 a schematic representation of an internal combustion engine with a low-pressure exhaust gas recirculation, -
2 the exemplary sequence of a method for controlling a gas temperature at the outlet of a charge air cooler of an internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
In der Frischluftanlage 48 ist in Strömungsrichtung der Frischluft 50 gesehen folgendes angeordnet: Ein Drucksensor 1, welcher einen Druck p0 bestimmt, ein Temperatursensor 2, welcher eine Temperatur T0 bestimmt, ein Luftfilter 3, ein Luftmassenheißfilmsensor (HFM) 5, ein Temperatursensor 6, welcher eine Temperatur T10 bestimmt, ein Drucksensor 7, welcher einen Druck p10 bestimmt, eine Frischluftdrosselklappe 8, ein Drucksensor 9, welcher einen Druck p11 bestimmt, ein Temperatursensor 10, welcher eine Temperatur T11 bestimmt, ein Verdichter 12 eines Abgasturboladers 47, ein Druck- und Temperatursensor 13, welcher eine Temperatur T20 und einen Druck p20 bestimmt, ein Ladeluftkühler 14 mit einem Volumen V21, ein Temperatursensor 16, welcher eine Temperatur T21 bestimmt, ein Drucksensor 17, welcher einen Druck p21 bestimmt, eine Drosselklappe 19, ein Drucksensor 20, welcher einen Druck p22 bestimmt, und ein Temperatursensor 21, welcher eine Temperatur T22 bestimmt. Die beschriebenen Werte können z. B. als Sensorwerte oder als Modellwerte vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt der Drucksensor 1 den Umgebungsdruck und der Temperatursensor 2 die Umgebungstemperatur. Es ist eine Frischluftdrosselklappe 8 und ein ND-AGR-Ventil 40 zur Androsselung des ND-AGR-Massenstroms verbaut.The following is arranged in the
Der Ladeluftkühler 14 ist weiterhin mit Kühlmittelvorrichtung verbunden. Die Kühlmittelvorrichtung besteht dabei aus einer steuerbaren Kühlmittelpumpe und einem Kühlmittelkreislauf, wobei Kühlmittel durch einen am Ladeluftkühler 14 verbundenen Kühler 60 gepumpt wird. Die Temperierung des Ladeluftkühlers 14 wird durch ein auf dem Steuergerät 100 berechnetes Modell durchgeführt, wobei das Steuergerät 100 eine Strömungsgeschwindigkeit bzw. einen Kühlmittelmassenstrom, vorzugsweise durch Ansteuern der Kühlmittelpumpe, regelt. Weiterhin kann an dem Kühler 60 ein Lüfter zur Kühlung des Kühlers 60 angebracht sein, wobei das Steuergerät 100 die Geschwindigkeit des Lüfters an eine gewünschte Kühlmitteltemperatur anpasst. In einer alternativen Ausführungsform kann der Kühler 60 eine verstellbare Lamellenstruktur aufweisen, welche den Kühler 60 bedeckt, wobei die Lamellenstruktur mittels des Steuergeräts 100 geöffnet oder geschlossen werden kann, um die Kühlmitteltemperatur zu regeln. Weiterhin kann ein 3-Wege-Ventil 61 im Kühlmittelkreislauf verbaut sein, wobei mittels des 3-Wege-Ventils 61 ein Bypass um den Ladeluftkühler 14 hergestellt wird, so dass der Kühlmittelkreislauf nicht mehr über den Kühler 60 läuft. Das 3-Wege-Ventil 61 wird dabei über das Steuergerät 100 gesteuert, um die Kühlmitteltemperatur zu regeln.The
In der Abgasanlage 49 ist ausgehend von der Brennkraftmaschine 25 in Strömungsrichtung des Abgases 51 folgendes angeordnet: ein Drucksensor 26, welcher einen Druck p3 bestimmt, ein Temperatursensor 27, welcher eine Temperatur T3 bestimmt, eine Abgasturbine 30, eine Lambda-Sonde 56, welche das Luft-Kraftstoffverhältnis in der Abgasanlage 49 ermittelt, ein Oxidationskatalysator (DOC) 31, ein Stickoxid-Speicherkatalysator 32, ein Partikelfilter (PF) 33, ein Temperatursensor 34, der eine Temperatur T50 bestimmt, ein Drucksensor 35, welcher einen Druck p50 bestimmt. Weiterhin stehen die Werte der Motordrehzahl neng und die zugeführte Kraftstoffmasse mfuel als Sensorwerte oder Modellwerte, bereitgestellt zum Beispiel von einem Steuergerät 100, zur Verfügung.The following is arranged in the
Stromabwärts des DPF 33, d.h. auf einer Niederdruckseite der Abgasanlage 49, zweigt von der Abgasanlage 49 eine Niederdruck-Abgasrückführleitung (ND-AGR-Leitung) 41 ab, die stromaufwärts des Verdichters 12 und stromabwärts des Luftfilters 3 bzw. des Luftmassensensors 5 wieder in die Frischluftanlage 48 mündet.A low-pressure exhaust gas recirculation line (LP-EGR line) 41 branches off from the
Entlang der ND-AGR-Leitung 41 ist ausgehend von der Abzweigung der Abgasanlage 49 in Strömungsrichtung eines Massenstromes folgendes angeordnet: ein ND-AGR-Kühler 37 mit ND-AGR-Bypass 38, ein Temperatursensor 39, der eine Temperatur TLPEGR ermittelt. Über einen Differenzdrucksensor 42 kann der Druckabfall über das ND-AGR-Ventil 40 bestimmt werden. Die beschriebenen Werte können z. B. als Sensorwerte oder als Modellwerte vorliegen. Alternativ oder zusätzlich, kann anstelle der Frischluftdrossel 8 auch eine Abgasklappe 8 in der Abgasanlage 49 verbaut sein.
Diese Stelle wird auch als eine Mischstelle 43 bezeichnet, an der sich das zurückgeleitete Abgas 51 mit der Frischluft 50 aus dem Luftzuführungssystem vermischt.
Der Druck p11 und die Temperatur T11 werden dabei vorzugsweise im Bereich stromabwärts der Mischstelle 43 und stromaufwärts des Verdichters 12 ermittelt. Ferner werden der Druck p20 und die Temperatur T20 vorzugsweise stromabwärts des Verdichters 12 und stromaufwärts des Ladeluftkühlers 14 ermittelt. Der Druck p21 und die Temperatur T21 werden vorzugsweise stromabwärts des Ladeluftkühlers 14 und stromaufwärts der Drosselklappe 19 ermittelt. Weiterhin werden der Druck p22 und die Temperatur T22 stromabwärts der Drosselklappe 19 und stromaufwärts der Verbrennungskraftmaschine 25 ermittelt.The following is arranged along the LP-
This point is also referred to as a mixing point 43, at which the returned
The pressure p 11 and the temperature T 11 are preferably determined in the area downstream of the mixing point 43 and upstream of the
In der
Anschließend wird in einem Schritt 205 in Abhängigkeit eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten zweiten Modells M2 aus dem im Schritt 200 ermittelten ersten Sättigungsdampfdruck pSat,20, einem ersten Druck p20 und einer ersten spezifischen Feuchte φ12 eine zweite spezifische Feuchte φ20,mdl ermittelt. Die zweite spezifische Feuchte φ20,mdl entspricht dabei einer modellierten spezifischen Feuchte am Ort stromabwärts des Verdichters 12 und stromaufwärts des Ladeluftkühlers 14.
Der erste Druck p20 wird vorzugsweise zwischen dem Verdichter 12 und dem Ladeluftkühler 14 ermittelt. Die erste spezifische Feuchte φ12 wird vorzugsweise am Ort der Mischstelle 43, stromabwärts der Mischstelle 43 und stromaufwärts des Verdichters 12, ermittelt.
Alternativ kann die zweite spezifische Feuchte φ20,mdl in Abhängigkeit eines zweiten Kennfelds K2 in Abhängigkeit des ermittelten ersten Sättigungsdampfdruck pSat,20, dem ersten Druck p20 und der ersten spezifischen Feuchte φ12 ermittelt werden, wobei die spezifische Feuchte φ20,mdl in Abhängigkeit dieser Größen im zweiten Kennfeld K2 hinterlegt ist.Subsequently, in a
The first pressure p 20 is preferably determined between the
Alternatively, the second specific humidity φ 20,mdl can be determined as a function of a second characteristic map K 2 as a function of the determined first saturation vapor pressure p Sat,20 , the first pressure p 20 and the first specific humidity φ 12 , with the specific humidity φ 20, mdl is stored in the second map K 2 as a function of these variables.
In einem Schritt 210 wird in Abhängigkeit eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten dritten Modells M3 ein zweiter Sättigungsdampfdruck psat,21 aus einer zweiten Temperatur T21 ermittelt.
Die zweite Temperatur T21 wird dabei stromabwärts des Ladeluftkühlers 14 und stromaufwärts des Drosselklappe 19 ermittelt.
Alternativ kann der zweiter Sättigungsdampfdruck psat,21 in Abhängigkeit eines dritten Kennfelds K3 aus der zweiten Temperatur T21 ermittelt werden, wobei der zweite Sättigungsdampfdruck psat,21 im dritten Kennfeld K3 in Abhängigkeit der zweiten Temperatur T21 hinterlegt ist.In a
The second temperature T 21 is determined downstream of the
Alternatively, the second saturation vapor pressure p sat,21 can be determined from the second temperature T 21 as a function of a third map K 3 , the second saturation vapor pressure p sat,21 being stored in the third map K 3 as a function of the second temperature T 21 .
In einem Schritt 215 wird aus dem im Schritt 210 ermittelten zweiten Sättigungsdampfdruck psat,21, einem zweiten Druck p21 und der im Schritt 205 ermittelten zweiten spezifischen Feuchte φ20,mdl eine modellierte relative Feuchte φ21,mdl aus einem auf dem Steuergerät 100 gespeicherten vierten Modell M4 ermittelt. Der zweite Druck p21 entspricht dabei einem Druck am Ort stromabwärts des Ladeluftkühlers 14 und stromaufwärts der Drosselklappe 19. Die zweite relative Feuchte φ21,mdl entspricht dabei einer relativen Feuchte am Ort stromabwärts des Ladeluftkühlers 14 und stromaufwärts der Drosselklappe 19.
Alternativ kann die modellierte relative Feuchte φ21,mdl in Abhängigkeit eines vierten Kennfelds K4 aus dem ermittelten zweiten Sättigungsdampfdruck psat,21, dem zweiten Druck p21 und der zweiten spezifischen Feuchte φ20,mdl ermittelt werden, wobei die modellierte relative Feuchte φ21,mdl im vierten Kennfeld K4 in Abhängigkeit dieser Größen hinterlegt ist.In a
Alternatively, the modeled relative humidity φ 21,mdl can be determined as a function of a fourth characteristic map K 4 from the determined second saturation vapor pressure p sat,21 , the second pressure p 21 and the second specific humidity φ 20,mdl , with the modeled relative humidity φ 21, mdl is stored in the fourth map K 4 as a function of these variables.
Anschließend wird im Schritt 220 mittels eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten fünften Modells M5 aus der zweiten Temperatur T21, dem zweiten Druck p21 und der zweiten spezifischen Feuchte φ20,mdl und dem Gasmassenstrom dmLLK über den Ladeluftkühler 14 eine erste Wassermasse mH20,LLK ermittelt. Die erste Wassermasse mH2O,LLK entspricht dabei einer im Ladeluftkühler 14 gespeicherten Wassermasse.
Alternativ kann die erste Wassermasse mH2O,LLK in Abhängigkeit eines fünften Kennfelds K5 aus der zweiten Temperatur T21, dem zweiten Druck p21 und der zweiten spezifischen Feuchte φ20,mdl und dem Gasmassenstrom dmLLK ermittelt werden, wobei die erste Wassermasse mH2O,LLK im fünften Kennfeld K5 in Abhängigkeit dieser Größen hinterlegt ist. Then , in step 220 , a first water mass m H20,LLK determined. The first water mass m H2O,LLK corresponds to a water mass stored in
Alternatively, the first mass of water m H2O,LLK can be determined as a function of a fifth map K 5 from the second temperature T 21 , the second pressure p 21 and the second specific humidity φ 20,mdl and the gas mass flow dm LLK , with the first mass of water m H2O,LLK is stored in the fifth map K 5 as a function of these variables.
Im Schritt 225 wird geprüft, ob die im Schritt 220 ermittelte erste Wassermasse mH2O,LLK eine vorgebbare maximal zulässige Wassermasse mmax überschreitet. Falls die erste Wassermasse mH2O,LLK die maximal zulässige Wassermasse mmax unterschreitet, wird in Abhängigkeit der ersten Wassermasse mH20,LLK eine Wasserrate ratH20,LLK ermittelt und das Verfahren im Schritt 230 fortgesetzt. Überschreitet die erste Wassermasse mH2O,LLK die maximal zulässige Wassermasse mmax, wird die erste Wasserrate ratH20,LLK in Abhängigkeit der maximal zulässigen Wassermasse mmax ermittelt und das Verfahren im Schritt 230 fortgesetzt.In
Im Schritt 230 wird geprüft, ob ein Zündwinkelwirkungsgrad ηZW der Verbrennung der Verbrennungskraftmaschine 25 oberhalb eines betriebspunktabhängigen vorgebbaren Zündwinkelwirkungsgrad ηZW,Lim liegt. Weiterhin wird aus einem aktuellen Motorbetriebspunkt eine verbrauchsoptimierte Gastemperatur TLLKDs,Eco ermittelt. Der Motorbetriebspunkt wird dabei in Abhängigkeit der Drehzahl neng und der Soll-Zylinderfüllung rlsoll durch ein auf dem Steuergerät 100 gespeichertes sechstes Modell M6 ermittelt. Alternativ kann die verbrauchsoptimierte Gastemperatur TLLKDs,Eco in Abhängigkeit eines sechsten Kennfelds K6 aus der Drehzahl neng und der Soll-Zylinderfüllung rlsoll ermittelt werden, wobei die verbrauchsoptimierte Gastemperatur TLLKDs,Eco im sechsten Kennfeld K6 in Abhängigkeit dieser Größen hinterlegt ist.
Überschreitet der Zündwinkelwirkungsgrad ηZW den betriebspunktabhängigen vorgebbaren Zündwinkelwirkungsgrad ηZW,Lim, wird als Strategie zur Vermeidung von Kondensationseffekten in der Frischluftanlage 48 eine Erhöhung der der Brennkraftmaschine 25 zugeführten Gastemperatur durchgeführt und das Verfahren wird im Schritt 240 fortgesetzt.
Unterschreitet der Zündwinkelwirkungsgrad ηZW den betriebspunktabhängigen vorgebbaren Zündwinkelwirkungsgrad ηZW,Lim, so wird das Verfahren im Schritt 235 fortgesetzt und eine Absenkung der Niederdruck-Abgas-Rückführrate ratLPEGR,Lim durchgeführt um Kondensationseffekte in der Frischluftanlage 48, vorzugsweise am Verdichter 14, zu vermeiden und um Kondensationseffekte im Ladeluftkühler 15 zu reduzieren.In
If the ignition angle efficiency η ZW exceeds the operating point-dependent predeterminable ignition angle efficiency η ZW,Lim , the gas temperature supplied to the
If the ignition angle efficiency η ZW falls below the operating point-dependent predeterminable ignition angle efficiency η ZW,Lim , the method is continued in
Im Schritt 235 wird im Steuergerät 100 eine Deaktivierung der Kondensationsvermeidungsstrategie vorgenommen und die Absenkung der Soll-Niederdruck-Abgas-Rückführrate ratLPEGR,Soll durchgeführt. Dies wird vorzugsweise durch eine Begrenzung einer Soll-Niederdruck-Abgas-Rückführrate ratLPEGR,Soll auf eine vorgebbare Niederdruck-Abgas-Rückführrate ratLPEGR,lim durchgeführt. Vorzugsweise kann die Soll-Niederdruck-Abgas-Rückführrate ratLPEGR,Soll durch ein vollständiges Schließen des ND-AGR-Ventils 40 eingestellt werden. Die Limitierung der Niederdruck-Abgas-Rückführrate wird dabei vorzugsweise so lange durchgeführt, bis der Zündwinkelwirkungsgrad ηZW den betriebspunktabhängigen vorgebbaren Zündwinkelwirkungsgrad ηZW,Lim wieder überschreitet. Das Verfahren wird im Schritt 255 fortgeführt, wobei die verbrauchsoptimierte Gastemperatur TLLKDs,Eco einer korrigierten Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl entspricht.In
Im Schritt 240 wird aus dem im Schritt 210 ermittelten zweiten Sättigungsdampfdruck pSat,21 und der im Schritt 215 modellierten relativen Feuchte φ21,mdl in Abhängigkeit eines auf dem Steuergerät 100 gespeicherten siebten Modells M7 eine Taupunkttemperatur TDew,21 ermittelt.
Alternativ kann die Taupunkttemperatur TDew,21 in Abhängigkeit eines siebten Kennfelds K7 aus der zweiten Sättigungsdampfdruck pSat,21 und der modellierten relativen Feuchte φ21,mdl ermittelt werden, wobei die Taupunkttemperatur TDew,21 im siebten Kennfeld K7 in Abhängigkeit dieser Größen hinterlegt ist.In
Alternatively, the dew point temperature T Dew,21 can be determined as a function of a seventh map K 7 from the second saturation vapor pressure p Sat,21 and the modeled relative humidity φ 21,mdl , with the dew point temperature T Dew,21 in the seventh map K 7 depending on this sizes is stored.
Anschließend wird im Schritt 245 eine Temperaturänderung ΔTKond in Abhängigkeit der im Schritt 225 ermittelten Wasserrate ratH2O,LLK und einer Differenz Diff zwischen der ermittelten Taupunkttemperatur TDew,21 und einer korrigierten verbrauchsoptimierten Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl ermittelt. Die korrigierten verbrauchsoptimierte Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl kann in einem ersten Rechenraster mit einem vorgebbaren Wert oder mit Null bedatet werden. Vorzugsweise wird die Wasserate ratH20,LLK und die Differenz Diff einem Integrationsglied I zugeführt und darüber die Temperaturänderung ΔTKond ermittelt.
Unterschreitet die ermittelte Wasserrate ratH2O,LLK einen ersten vorgebbaren Schwellenwert S1, dann wird die Temperaturänderung ΔTKond um einen vorgebbaren Temperaturschritt verringert, und somit mehr Kondensation zugelassen. Überschreitet die ermittelte Wasserrate ratH2O,LLK den ersten Schwellenwert S1, dann wird die Temperaturänderung ΔTKond in Abhängigkeit des vorgebbaren Temperaturschritts erhöht, um Kondensat zu verdampfen. Die Gastemperatur am Austritt des Ladeluftkühlers 14 wird vornehmlich über die Vorgabe eines Kühlmittelmassenstroms und/oder einer Kühlmitteltemperatur des Ladeluftkühlers 14 angepasst.Then, in
If the determined water rate rat H2O,LLK falls below a first predefinable threshold value S 1 , then the temperature change ΔT Kond is reduced by a predefinable temperature step, and more condensation is thus permitted. If the determined water rate rat H2O,LLK exceeds the first threshold value S 1 , then the temperature change ΔT Kond is increased as a function of the definable temperature step in order to evaporate condensate. The gas temperature at the outlet of the
Anschließend wird die im Schritt 250 ermittelte Temperaturänderung ΔTkond auf die im Schritt 230 ermittelte verbrauchsoptimierte Gastemperatur TLLKDs,Eco addiert und man erhält eine korrigierte Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl.The temperature change ΔT cond determined in
Im Schritt 255 wird geprüft, ob die im Schritt 250 ermittelte korrigierte Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl eine vorgebbare maximal zulässige Gastemperatur TLLKDs,Lim überschreitet. Die vorgebbare maximal zulässige Gastemperatur TLLKDs,Lim entspricht dabei einer Gastemperatur, die notwendig wäre um eine Volllastanforderung bei der aktuellen Drehzahl neng der Brennkraftmaschine 25 durchzuführen. Überschreitet die ermittelte korrigierte Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl die maximal die vorgebbare maximal zulässige Gastemperatur TLLKDs,Lim, wird die korrigierte Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl auf die maximal zulässige Gastemperatur TLLKDs,Lim begrenzt und als gewünschte Soll-Gastemperatur TLLKDs,Soll ausgegeben. Unterschreitet die ermittelte korrigierte Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl die vorgebbare maximal zulässige Gastemperatur TLLKDs,Lim, wird die ermittelte korrigierte Gastemperatur TLLKDs,EcoCtl als gewünschte Soll-Gastemperatur TLLKDs,Soll ausgegeben.In
In einem Schritt 260 wird die gewünschte Soll-Gastemperatur TLLKDs,Soll über ein Modell auf dem Steuergerät 100 für die Kühlmittelvorrichtung vorzugsweise die Steuerung des Kühlmittelmassenstroms und/oder durch die Anpassung der Kühlmitteltemperatur eingestellt.
Die Kühlmitteltemperatur kann z. B. durch eine Regelung eines Lüfters angepasst werden, welcher den Kühlergrill mit Luft durchströmt.
In einer alternative Ausführungsform können die verstellbaren Lamellen, welche den Kühlergrill bedecken, geöffnet oder geschlossen werden, um die Kühlmitteltemperatur weiter zu regeln.
Anschließend wird das Verfahren von Vorne im Schritt 200 fortgesetzt.In a
The coolant temperature can B. be adjusted by controlling a fan, which flows through the radiator grille with air.
In an alternate embodiment, the adjustable louvers covering the grille can be opened or closed to further control coolant temperature.
The method then continues from the beginning in
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