DE19525667A1

DE19525667A1 - Vorrichtung an einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader

Info

Publication number: DE19525667A1
Application number: DE1995125667
Authority: DE
Inventors: Maire Denis Dipl Ing Le
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1997-01-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einer Brennkraftmaschine mit ei nem Abgasturbolader und einer elektronischen Motorsteuerung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Abgasseite von Turboladern wird mit sehr hohen Temperaturen beauf schlagt. Die höchste Belastung erfährt dabei das Turbinenlaufrad. Die ma ximal zulässige Temperatur für dieses Bauteil ist, insbesondere bei Ottomo toren, im Regelfall niedriger als die maximal mögliche Abgastemperatur bei hohen Motorlasten. Um trotzdem die zulässige Bauteiltemperatur nicht zu überschreiten, wird die Abgastemperatur in diesen Fällen durch Eingriffe in die Motorsteuerung abgesenkt (z. B. durch Verminderung des Ladedruckes oder durch Anfettung des Kraftstoff-Luftgemisches).

Für die Überwachung der Abgastemperatur zur Vermeidung von Schäden am Abgasturbolader bietet es sich an, entweder die Abgastemperatur auf grund der über die elektronische Motorsteuerung bekannten Parameter zu berechnen oder aber stromauf der Abgasturbine einen Temperatursensor einzusetzen. Während die erst genannte Lösung nicht in allen Betriebsbe reichen genau arbeitet, so daß ein entsprechender Vorhalt erforderlich ist, ist die letztere Lösung relativ problematisch aufgrund der hohen auftreten den Abgastemperaturen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Einsatz eines Temperatursensors eine weitgehend unproblematische Überwachung der Abgastemperatur aufzuzei gen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Abgastemperatur mittels eines stromab der Turbine des Abgasturboladers angeordneten Temperatursen sors zu erfassen und diese in Korrelation zur tatsächlichen Abgastemperatur stromauf der Turbine in der Motorsteuerung zu verarbeiten. Dabei wurde erkannt, daß ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der Abgas temperatur stromauf und stromab der Abgasturbine vorliegt, so daß mit rela tiv großer Genauigkeit bei einer Messung der Abgastemperatur stromab der Turbine auf die Temperatur stromauf der Turbine geschlossen werden kann. Damit ist es möglich, den Temperatursensor unter Betriebszuständen einzu setzen, die bis zu 150°K unterhalb der Abgastemperatur stromauf der Ab gasturbine liegen. Der Temperatursensor ist dementsprechend einem we sentlich geringeren Verschleiß bzw. einer geringeren Temperaturbelastung ausgesetzt und dementsprechend meßgenauer.

Obwohl mit der vorgeschlagenen Anordnung des Temperatursensors bereits eine zufriedenstellende Genauigkeit in der Überwachung der Abgastempe ratur möglich ist, können ggf. mit den Merkmalen der Unteransprüche ver schiedene Betriebszustände noch besser erfaßt und ggf. sogar eine Auswer tung anhand eines empirisch ermittelten Kennfeldes durchgeführt werden. Dadurch können unter Berücksichtigung konstruktiver Gegebenheiten unter schiedliche Temperaturbeharrungszustände oder extreme Temperaturände rungen im instationären Betrieb ausgeglichen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt eine Otto-Brenn kraftmaschine mit Abgasturboaufladung und einer elektronischen Motor steuerung und einer Vorrichtung zur Überwachung der Abgastemperatur an der Abgasturbine.

Mit 10 ist eine Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, die in bekannter Weise nach dem Otto-Verfahren betrieben ist. Die Aufladung der Brennkraftmaschine erfolgt mittels eines Abgasturboladers 12, dessen Abgasturbine 14 einen Verdichter 16 antreibt.

Die Beaufschlagung der Abgasturbine 14 mit dem Abgas der Brennkraftma schine erfolgt über einen Abgaskrümmer 18. Stromab der Abgasturbine 14 wird das Abgas über eine Leitung 20, einem Katalysator 22 und ein weiteres nicht dargestelltes Abgasleitungssystem zur Atmosphäre abgeleitet.

Die Verbrennungsluft wird der Brennkraftmaschine 10 über einen Luftfilter 24, einer zum Verdichter 16 führenden Leitung 26, einer stromab des Ver dichters 16 liegenden Leitung 28 und einem Ansaugverteiler 30 zugeführt. In den Einzelrohren 32 des Ansaugverteilers 30 sind jeweils Kraftstoffdüsen 34 angeordnet.

Die Kraftstoffzumessung erfolgt über eine elektronische Motorsteuerung 36, welche ebenfalls die Zündung der Brennkraftmaschine steuert, wobei die Steuerung 36 handelsüblicher Bauart sein kann (z. B. Bosch Motronic). Der elektronischen Steuerung 36 werden über einen Hitzdrahtmesser 38 die Luftmasse m, über einen Drosselklappensensor 40 die Last α der Brenn kraftmaschine, über einen Temperatursensor 42 die Motortemperatur T_M und über einen weiteren, nicht dargestellten Sensor die Umgebungstem peratur T_A eingegeben. Selbstverständlich können auch noch weitere Mo torparameter erfaßt werden, z. B. der Ladedruck, der atmosphärische Druck, etc.

Stromab der Abgasturbine 14 ist in die Abgasleitung 20 ein Temperatursen sor 44 eingesetzt, der die Abgastemperatur T_Abg stromab der Abgasturbine 14 sensiert, wobei diese Werte der elektronischen Steuerung 36 zugeführt werden.

In der elektronischen Motorsteuerung 36 werden diese Temperaturwerte korreliert zur tatsächlichen Abgastemperatur stromauf der Abgasturbine 14 bzw. im Abgaskrümmer 18, wobei diese Korrelation entweder nach einer linearen Funktion oder nach empirisch ermittelten Werten erfolgt und/oder mit den gemessen Parametern Luftmasse m, Lastsingal α, Motortemperatur T_M und Umgehungstemperatur T_A modifiziert werden.

Entsprechend dem Berechnungsalgorhythmus wird auf eine tatsächliche Abgastemperatur stromauf der Abgasturbine 14 geschlossen, deren Wert um ca. 100° bis 150°K über dem stromab der Abgasturbine 14 mittels des Temperatursensors 44 gemessenen Wert liegt. Übersteigt dieser korrelierte Temperaturwert eine eingestellte Temperaturschwelle, oberhalb der eine Schädigung insbesondere des Turbinenlaufrades der Abgasturbine 14 zu befürchten ist, so wird über den Eingriff der elektronischen Motorsteuerung beispielsweise durch Anfettung des Kraftstoff-Luftgemisches und/oder durch Verringerung des Ladedruckes die Abgastemperatur abgesenkt, wobei diese Absenkung zunehmend so lange erfolgt, bis über den Temperatursensor 44 in korrelierter Form eine ausreichende Absenkung der Abgastemperatur erreicht ist.

Anstelle des beschriebenen Verfahrens können versuchsmäßig auch alle auftretenden Betriebszustände der Brennkraftmaschine durchfahren werden und durch Einsatz genauer Temperatursensoren stromauf und stromab der Abgasturbine 14 diejenigen Betriebszustände anhand eines Kennfeldes herausgefahren werden, bei denen eine zu hohe Abgastemperatur auftritt. Im serienmäßigen Betrieb reicht es dann aus, wenn über die Abgastempera tur stromab der Abgasturbine die eine zu hohe Abgastemperatur ergeben den Betriebszustände herausgefiltert und Maßnahmen zur Absenkung der Abgastemperatur stromauf der Abgasturbine 14 eingeleitet werden. Die Er fassung der Abgastemperatur stromab der Abgasturbine 14 über den Tempe ratursensor 44 stellt dabei sicher, daß mit ausreichender Genauigkeit auf eine zu hohe Abgastemperatur stromauf der Abgasturbine 14 geschlossen werden kann, was bei einer Berechnung ohne Temperatursensor nicht mit ausreichender Sicherheit bzw. Genauigkeit möglich wäre.

Claims

1. Vorrichtung an einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer elektronischen Motorsteuerung, die bei zu hohen Abgastemperatu ren Steuerparameter zur Absenkung der Abgastemperatur verändert, da durch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur mittels eines stromab der Turbine (14) des Abgasturboladers (12) angeordneten Temperatur sensors (44) erfaßt und in Korrelation zur Abgastemperatur stromauf der Turbine (14) in der Motorsteuerung (36) verarbeitet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrela tion der Temperaturwerte die Temperatur (T_M) der Brennkraftmaschine und/oder ein Lastsignal α und/oder der Massendurchsatz (m) des Kraft stoff-Luftgemisches und/oder die Außentemperatur (T_A) erfaßt werden.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelation mittels eines empirisch ermittelten Kennfeldes erfolgt.