DE19964362B4 - Verfahren zur Regelung des Anteils der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Regelung des Anteils der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge, welche durch die rückgeführte Abgasmenge und eine Frischluftmenge gebildet wird, wobei
– der Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) anhand der Temperatur (TL) der zugeführten Frischluftmenge (L), der Temperatur (TR) der rückgeführten Abgasmenge (R) und der Temperatur (TG) der insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) ermittelt wird, und wobei
– dieser Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an einen vorbestimmten Soll-Anteil (ARsoll) angepasst wird, wobei
– die Frischluftmenge (L) und die rückgeführte Abgasmenge (R) auf vorbestimmte Temperaturen (TL bzw. TR) eingestellt werden, und dass
– mittels zweier Differenztemperatursensoren, die die Differenztemperatur (TL – TG) sowie die Differenztemperatur (TL – TR) messen, der Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) nach der Formel ARist =...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Anteils der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge, welche durch die rückgeführte Abgasmenge und eine Frischluftmenge gebildet wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aus der DE 197 20 643 A1 ist eine Vorrichtung zur Abgasrückführung für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug bekannt, welche verschiedene Temperatursensoren aufweist, nämlich einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Sauggemisches, einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur der zugeführten Frischluft sowie einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur der rückgeführten Abgasmenge.
  • Die DE 196 28 235 A1 beschreibt ein integriertes Verbrennungsmotorsteuersystem, bei welchem unter anderem eine Luftströmungsraten-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Strömungsrate der in den Motor gesaugten Ansaugluft vorgesehen ist.
  • Weitere ähnliche Verfahren sind beispielsweise aus der EP 05 74 614 A1 , der DE 43 37 313 C1 oder der DE 42 38 068 A1 bekannt.
  • Die Rückführung von Abgas, welches eine Brennkraftmaschine nach der erfolgten Verbrennung verläßt, und dessen Vermischung mit der zu der Brennkraftmaschine strömenden Frischluftmenge dient der Temperaturabsenkung während des Verbrennungsvorgangs, wodurch die NOx-Emissionen der Brennkraftmaschine vermindert werden können. In der Praxis wird die Abgasrückführung hauptsächlich bei Diesel-Brennkraftmaschinen angewendet, sie kann jedoch auch bei Otto-Brennkraftmaschinen durchgeführt werden.
  • Die Menge bzw. die Masse des rückgeführten Abgases beeinflußt den in der Brennkraftmaschine ablaufenden Verbrennungsvorgang sehr stark und es hängen von dieser Abgasmasse das Luftverhältnis λ, die emittierten Schadstoffe (im wesentlichen NOx) sowie der Wirkungsgrad des Verbrennungsvorgangs ab. Eine nicht optimale Masse rückgeführten Abgases kann daher zu unzulässig hohen Schadstoffemissionen oder einem starken Anstieg des Kraftstoffverbrauchs führen. Es ist aus diesem Grund sinnvoll, bei der Auslegung einer Brennkraftmaschine die Menge des rückgeführten Abgases für jeden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine sehr exakt abzustimmen.
  • Hierfür dient als Maß die sogenannte Abgasrückführrate, welche durch den Quotienten der rückgeführten Abgasmenge geteilt durch die der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge definiert ist. Die der Brennkraftmaschine insgesamt rückgeführte Gemischmenge setzt sich zusammen aus der rückgeführten Abgasmenge und der Frischluftmenge. In bekannter Weise kann hierbei die rückgeführte Abgasmenge über sogenannte Abgasrückführventile, welche von der Motorelektronik gesteuert werden, eingestellt werden.
  • Bei solchen ausschließlich gesteuerten Systemen erfolgt jedoch keine Rückmeldung der tatsächlich eingestellten Abgasrückführrate bzw. des Ist-Anteils der rückgeführten Abgasmenge an der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge an die Motorsteuerung, womit sich systematische Fehler, wie beispielsweise die Hysterese eines Ventils, Fehlfunktionen oder von außen auf das System einwirkende Störungen nicht erkennen lassen und somit nicht kompensiert werden können. Eine genaue Einstellung der rückgeführten Abgasmenge ist somit nicht generell gewährleistet. Die Folge sind, wie bereits oben angeführt, erhöhte Abgasemissionen bzw. ein ansteigender Kraftstoffverbrauch.
  • In verschiedenen Lösungsansätzen, beispielsweise gemäß den oben genannten Schriften wurde bereits versucht, diese Problematik durch eine Ermittlung des Ist-Anteils der rückgeführten Abgasmenge und eine entsprechende Regelung derselben zu beheben.
  • Bei der EP 05 74 614 A1 wird die Menge des rückgeführten Abgases unter Verwendung einer Venturi-Düse ermittelt.
  • Die DE 43 37 313 C1 schlägt einen Wärmespeicher zur Vergleichmäßigung der Abgastemperatur sowie eine Druckmeßeinrichtung, eine Temperaturmeßeinrichtung und ein Regelventil stromab des Wärmespeichers vor. Durch diese Elemente soll der rückgeführte Abgasmassenstrom ermittelt und durch ein Regelventil geregelt werden.
  • Bei der DE 42 38 068 A1 wird der Druck in der Abgasleitung gemessen und die Abgasrückführrate entsprechend geregelt.
  • Wird als Sensor beispielsweise eine handelsübliche λ-Sonde eingesetzt, so ergibt sich der Nachteil, dass unterhalb einer minimalen meßbaren Temperatur von ca. 150°C die Heizleistung des Sensors nicht ausreicht, um die für die Messung erforderliche Betriebstemperatur zu erreichen, wodurch sich erhöhte Meßungenauigkeiten ergeben. Ein weiteres Problem ist die Meßungenauigkeit von λ-Sonden bei Sauerstoffkonzentrationen von mehr als 19%. Insbesondere in der Teillast, in welcher sich hohe Sauerstoffkonzentrationen ergeben, kann daher die ermittelte Abgasrückführrate nicht als zuverlässig angesehen werden. Bei nicht korrekt ermittelter Abgasrückführrate ist jedoch eine exakte Regelung derselben nicht möglich.
  • Bei der Regelung über den Druck in der Abgasleitung ist das Druckgefälle zwischen der Abgasentnahme und der Abgaszufuhr nicht konstant, woraus sich eine schwierige Regelung ergibt. Des Weiteren können beispielsweise durch Verschmutzung des Luftfilters Messungenauigkeiten entstehen, welche sich in einer falsch eingestellten Abgasrückführrate niederschlagen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem der Anteil der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge sehr einfach und darüber hinaus sehr genau ermittelt und entsprechend dem berechneten Ist-Anteil auf einen vorbestimmten Soll-Anteil geregelt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Durch die Einstellung der Temperaturen der Frischluftmenge und der rückgeführten Abgasmenge ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung der Messung, da die beiden erwähnten Temperaturen bekannt sind und nur noch die Temperatur der insgesamt zugeführten Gemischmenge mittels eines Sensors gemessen werden muss.
  • Eine alternative Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 2.
  • Hierbei kann der Ist-Anteil der rückgeführten Abgasmenge durch die Temperatur des aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgases ermittelt werden. Die Erfinder haben nämlich überraschenderweise eine signifikante lineare Abhängigkeit der rückgeführten Abgasmen ge von der Abgastemperatur festgestellt. Wenn hierbei andere, die Temperatur des aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgases beeinflussenden Faktoren, z. B. eine erhöhte Ansauglufttemperatur, von der Steuerung der Brennkraftmaschine erkannt werden, so ergibt sich eine sehr einfache Ermittlung der rückgeführten Abgasmenge, wobei die Zusammenhänge beispielsweise in einem Kennfeld abgelegt sein könnten. Mit Hilfe des ermittelten Ist-Anteils ist dann eine Regelung auf den Soll-Anteil sehr einfach möglich.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigt:
  • 1 eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine 1 mit mehreren ebenfalls schematisch dargestellten Brennräumen 2. Zu der Brennkraftmaschine 1 führt eine bekannte Ansaugleitung 3, in welcher sich von der Brennkraftmaschine 1 ausgehend ein Ladeluftkühler 4 sowie ein Verdichter 5 eines Abgasturboladers 6 befindet. Zwar weist die Brennkraftmaschine 1 im beschriebenen Ausführungsbeispiel den Abgasturbolader 6 auf, dieser ist jedoch nicht zwingend notwendig. Bei der Brennkraftmaschine 1 kann es sich sowohl um eine Diesel- als auch um eine Otto-Brennkraftmaschine 1 handeln.
  • An der Brennkraftmaschine 1 ist des Weiteren in an sich bekannter Weise eine Abgasleitung 7 angeschlossen, durch welche in den Brennräumen 2 erzeugtes Abgas A die Brennkraftmaschine 1 verlassen kann. In der Abgasleitung 7 befindet sich eine Turbine 8, welche Teil des Abgasturboladers 6 ist und mit dem Verdichter 5 in an sich bekannter, jedoch nicht dargestellter Weise mechanisch verbunden ist. Von der Abgasleitung 7 zweigt vor der Turbine 8 eine Abgasrückführleitung 9 ab, welche auf der gegenüberliegenden Seite in die Ansaugleitung 3 mündet. Durch die Abgasrückführleitung 9 ist es in an sich bekannter Weise möglich, der Brennkraftmaschine 1 einen gewissen Anteil des in den Brennräumen 2 erzeugten Abgases A rückzuführen. Dieser Anteil wird rückgeführte Abgasmenge R genannt. Zusammen mit einer in die Ansaugleitung 3 eintretenden Frischluftmenge L bildet sie eine der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführte Gemischmenge G.
  • Die Abgasrückführung dient der Temperaturabsenkung während des Verbrennungsvorgangs in den Brennräumen 2, wodurch die Stickoxid-Emissionen der Brennkraftmaschine 1 verringert werden. Die rückgeführte Abgasmenge R beeinflusst das Luftverhältnis λ, die emittierten Schadstoffe sowie den Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses sehr stark. Um die rückgeführte Abgasmenge R aus diesem Grund möglichst genau regeln zu können, ist es notwendig, den Anteil derselben an der gesamten Gemischmenge G vorher bzw. zeitgleich möglichst genau bestimmen zu können. Dieser Anteil der rückgeführten Abgasmenge R an der der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführten Gemischmenge G wird auch als Abgasrück führrate AR bezeichnet.
  • In der Abgasrückführleitung 9 befinden sich ein Abgasrückführkühler 10 sowie ein Abgasrückführventil 11. Die Steuerung des Abgasrückführventils 11 erfolgt durch eine zentrale elektronische Steuereinrichtung 12, welche über eine Steuerleitung 13 mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Von der Steuerleitung 12 geht eine weitere Steuerleitung 13a zu dem Abgasrückführventil 11 aus.
  • Die Brennkraftmaschine 1 wird folgendermaßen betrieben: über den Verdichter 5 wird die Frischluftmenge L in die Ansaugleitung 3 eingeleitet. In dem Ladeluftkühler 4 wird der Frischluftmenge L Wärme entzogen und ab der Einmündung der Abgasrückführleitung 9 in die Ansaugleitung 3 wird die Frischluftmenge L mit der rückgeführten Abgasmenge R vermischt, wodurch sich die insgesamt zugeführte Gemischmenge G ergibt.
  • Diese Gemischmenge G wird den Brennräumen 2 der Brennkraftmaschine 1 zur Verbrennung zugeführt. Das bei dieser Verbrennung in den Brennräumen 2 in bekannter Weise entstehende Abgas A strömt in die Abgasleitung 7. Vor dem Erreichen der Turbine 8 wird dem Abgas A ein Teilstrom entnommen, nämlich die rückgeführte Abgasmenge R. Dieser rückgeführten Abgasmenge R wird in dem Abgasrückführkühler 10 Wärme entzogen, wonach sie das Abgasrückführventil 11 durchströmt und der Frischluftmenge L zugemischt wird. Durch das Abgasrückführventil 11 ist es möglich, den Anteil der rückgeführten Abgasmenge R zu verändern, und zwar indem der Öffnungsquerschnitt des Abgasrückführventils 11 von der Steuereinrichtung 12 gemäß einem Soll-Anteil ARsoll der rückgeführten Abgasmenge R, welcher z. B. in einem Kennfeld abgelegt sein kann, eingestellt wird.
  • Um eine vernünftige Regelung der rückgeführten Abgasmenge R gemäß dem oben erwähnten Soll-Anteil ARsoll zu erreichen, ist es notwendig, den Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R möglichst genau festzustellen. Hierfür sind in der Ansaugleitung 3 ein Temperatursensor SL zur Messung der Temperatur TL der zugeführten Frischluftmenge L und ein Temperatursensor SG zur Messung der Temperatur TG der insgesamt zugeführten Gemischmenge G vorgesehen. In der Abgasrückführleitung 9 befindet sich ein Temperatursensor SR zur Messung der Temperatur TR der rückgeführten Abgasmenge R. Der Temperatursensor SR ist hierbei zwischen dem Abgasrückführkühler 10 und dem Abgasrückführventil 11 angeordnet, wodurch die Temperatur TR der bereits gekühlten rückgeführten Abgasmenge R gemessen wird.
  • In der Steuereinrichtung 12, welche über Steuerleitungen 13b, 13c und 13d mit sämtlichen genannten Temperatursensoren SR, SG und SL verbunden ist, wird aus den gemessenen Temperaturen TR, TG und TL der Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R ermittelt und der Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R wird an den oben genannten vorbestimmten Soll-Anteil ARsoll angepasst. Die Berechnung des Ist-Anteils ARist der rückgeführten Abgasmenge R erfolgt nach der Formel: ARist = (TL – TG)/(TL – TR)
  • Diese Formel ergibt sich durch Umstellen der näherungsweise geltenden Gleichung: ṁG × TG = ṁL × TL + ṁR × TR,wobei
    • ṁG
    = Massenstrom der gesamten Gemischmenge G
    ṁL
    = Massenstrom der Frischluftmenge L
    ṁR
    = Massenstrom der rückgeführten Abgasmenge R
  • Neben der Berechnung der Abgasrückführrate AR bzw. der rückgeführten Abgasmenge R ermöglichen die Temperatursensoren SR und SL auch eine Überwachung der Funktion des Ladeluftkühlers 4 und des Abgasrückführkühlers 10, z. B. zur Selbstdiagnose.
  • Statt der dargestellten Version mit den Temperatursensoren SR, SG und SL wäre es auch möglich, lediglich zwei nicht dargestellte Temperatursensoren zu verwenden, welche dann die Differenztemperaturen TL – TG und TL – TR messen würden. Auch hieraus könnte mit der oben angegebenen Formel der Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R ermittelt werden.
  • Ist die Abgasrückführrate AR auf diese Art und Weise ermittelt, erfolgt über die Steuereinrichtung 12 eine Anpassung derselben an den vorgegebenen Soll-Anteil ARsoll, und zwar ebenfalls über die Steuerleitung 13a auf das Abgasrückführventil 11.
  • Eine Vereinfachung der Messung kann sich ergeben, wenn durch den Ladeluftkühler 4 und den Abgasrückführkühler 10 die Temperaturen TL und TR auf genau definierte Werte eingestellt werden. Es ist in einem solchen Fall nämlich nur die Messung der Temperatur TG notwendig, um auf den Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R zu kommen, da die anderen beiden Temperaturen TL und TR ja als bekannt vorausgesetzt werden können. Die Regelung des Ist-Anteils ARist auf den Soll-Anteil ARsoll kann wie oben erläutert erfolgen.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Berechnung des Ist-Anteils ARist der rückgeführten Abgasmenge R kann durch die Messung der Temperatur TA des gesamten die Brennräume 2 der Brennkraftmaschine 1 verlassenden Abgases A gegeben sein.
  • Hierzu ist in der Abgasleitung 7 ein Temperatursensor SA angeordnet, welcher durch eine weitere Steuerleitung 13e mit der Steuereinrichtung 12 verbunden ist. Es wurde hier eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R an der der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführten Gemischmenge G, also der Abgasrückführrate AR, und der Temperatur TA des gesamten Abgases A in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 1 festgestellt. Auf diese Art und Weise kann ein Kennfeld erstellt werden, wodurch es möglich ist, den Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R sehr genau festzustellen und über die Steuereinrichtung 12 die Steuerleitung 13a und das Abgasrückführventil 11 entsprechend an den vorbestimmten Soll-Anteil ARsoll anzupassen.
  • In 1 sind somit zwei Möglichkeiten dargestellt, von denen entweder diejenigen mit den Temperatursensoren SR, SG und SL oder diejenigen mit dem Temperatursensor SA zur Anwendung kommen.
  • ermittelt, erfolgt über die Steuereinrichtung 12 eine Anpassung derselben an den vorgegebenen Soll-Anteil ARsoll, und zwar ebenfalls über die Steuerleitung 13a auf das Abgasrückführventil 11.
  • Eine Vereinfachung der Messung kann sich ergeben, wenn durch den Ladeluftkühler 4 und den Abgasrückführkühler 10 die Temperaturen TL und TR auf genau definierte Werte eingestellt werden. Es ist in einem solchen Fall nämlich nur die Messung der Temperatur TG notwendig, um auf den Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R zu kommen, da die anderen beiden Temperaturen TL und TR ja als bekannt vorausgesetzt werden können. Die Regelung des Ist-Anteils ARist auf den Soll-Anteil ARsoll kann wie oben erläutert erfolgen.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Berechnung des Ist-Anteils ARist der rückgeführten Abgasmenge R kann durch die Messung der Temperatur TA des gesamten die Brennräume 2 der Brennkraftmaschine 1 verlassenden Abgases A gegeben sein.
  • Hierzu ist in der Abgasleitung 7 ein Temperatursensor SA angeordnet, welcher durch eine weitere Steuerleitung 13e mit der Steuereinrichtung 12 verbunden ist. Es wurde hier eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R an der der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführten Gemischmenge G, also der Abgasrückführrate AR, und der Temperatur TA des gesamten Abgases A in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 1 festgestellt. Auf diese Art und Weise kann ein Kennfeld erstellt werden, wodurch es möglich ist, den Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R sehr genau festzustellen und über die Steuereinrichtung 12 die Steuerleitung 13a und das Abgasrückführventil 11 entsprechend an den vorbestimmten Soll-Anteil ARsoll anzupassen.
  • In 1 sind somit zwei Möglichkeiten dargestellt, von denen entweder diejenigen mit den Temperatursensoren SR, SG und SL oder diejenigen mit dem Temperatursensor SA zur Anwendung kommen.
  • 2 zeigt eine alternative Möglichkeit zur Regelung des Anteils der der Brennkraftmaschine 1 rückgeführten Abgasmenge R, wobei der Aufbau der Brennkraftmaschine 1, der Brennräume 2, der Ansaugleitung 3, des Ladeluftkühlers 4, des Abgasturboladers 6, der Abgasleitung 7, der Abgasrückführleitung 9, des Abgasrückführkühlers 10, des Abgasrückführventils 11 sowie der Steuereinrichtung 12 der in 1 dargestellten Anordnung entspricht.
  • Allerdings ist hierbei lediglich der Temperatursensor SG zur Ermittlung der Temperatur TG der der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführten Gemischmenge G in der Ansaugleitung 3 vorhanden. Des weiteren sind in der Ansaugleitung 3 ein Drucksensor DG sowie eine Luftmassenmeßeinrichtung 14 vorgesehen. Hierbei sind Temperatursensor SG, Drucksensor DG sowie Luftmassenmeßeinrichtung 14 Bauteile, welche an sehr vielen Brennkraftmaschinen 1 bereits serienmäßig vorhanden sind. In der Abgasleitung 7 befindet sich ein Sauerstoffsensor 15. Der Temperatursensor SG ist in Strömungsrichtung hinter dem Ladeluftkühler 4 angeordnet und mit der Steuereinrichtung 12 über die Steuerlei tung 13c verbunden. Der Drucksensor DG befindet sich ebenfalls in Strömungsrichtung hinter dem Ladeluftkühler 4 und ist über eine Steuerleitung 13f an die Steuerleitung 12 angeschlossen. Die Luftmassenmeßeinrichtung ist vor dem Verdichter 5 angebracht, ihre Verbindung mit der Steuerleitung 12 ist über eine Steuerleitung 13g realisiert. Der Sauerstoffsensor 15 weist eine Steuerleitung 13h mit der Steuereinrichtung 12 auf.
  • Die Abgasrückführrate AR kann aus der Formel: AR = 1 – ṁL/ṁG errechnet werden, wobei:
    • ṁL
    = Massenstrom der Frischluftmenge L
    ṁG
    = Massenstrom der gesamten Gemischmenge G
  • Hierbei wird also die Abgasrückführrate AR aus der der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführten Gemischmenge G und der Frischluftmenge L ermittelt. Hierzu kann der Wert ṁL mit Hilfe der Luftmassenmeßeinrichtung 14 gemessen werden, wohingegen der Wert ṁG aus der idealen Gasgleichung: ṁG = (λa2 × pG × VH × n)/(2 × RG × TG)errechnet werden kann, wobei:
    • λa2
    = Liefergrad der Brennkraftmaschine 1
    pG
    = Absolutdruck der gesamten Gemischmenge G
    VH
    = Hubvolumen der Brennkraftmaschine 1
    RG
    = Gaskonstante
    n
    = Drehzahl der Brennkraftmaschine 1
    TG
    = Absoluttemperatur der gesamten Gemischmenge G
  • Der Wert λa2 kann in einem Kennfeld abgelegt sein und der Absolutdruck pG wird durch den Drucksensor DG ermittelt, wohingegen das Hubvolumen VH und die Gaskonstante RG bekannte Werte sind. Somit ergibt sich eine einfache Ermittlung des Ist-Anteils ARist der rückgeführten Abgasmenge R an der Brennkraftmaschine 1 insgesamt zugeführten Gemischmenge G.
  • Dann wird durch die Steuereinrichtung 12 der Ist-Anteil ARist der rückgeführten Abgasmenge R an den festgelegten Soll-Anteil ARsoll angepaßt.
  • Im Vollast- oder Instationärbetrieb der Brennkraftmaschine 1 wäre zusätzlich eine Überwachung des Verbrennungsluftverhältnisses λ sinnvoll, um einerseits die dort maximal mögliche NOx-Minderung darzustellen, bei Vermeidung einer Überschreitung der Rauchgrenze. Eine solche Überwachung kann beispielsweise über den in 2 dargestellten Sauerstoffsensor 15 erfolgen.
  • 3 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Regelung des Ist-Anteils ARist der der Brennkraftmaschine 1 rückgeführten Abgasmenge R, wobei der prinzipielle Aufbau wiederum derselbe wie in 1 und 2 ist. Allerdings ist hierbei in der Abgasleitung 7 hinter der Turbine 8 ein Stickoxidsensor 16 angeordnet. Der Stickoxidsensor 16 ermittelt die aktuelle Konzentration von Stickoxiden im gesamten Abgas A und meldet diese über eine Steuerleitung 13i an die Steuereinrichtung 12. Diese kann dann den Öffnungsquerschnitt des Abgasrückführventils 11 so regeln, dass die gemessene Konzentration von Stickoxiden einem in Kennfeldform über den Parametern der Brennkraftmaschine 1, z. B. Last- und Drehzahl, abgespeicherten Soll-Wert an Stickoxiden entspricht. Die rückgeführte Abgasmenge R kann mit Hilfe dieses geschlossenen Regelkreises direkt auf die Emission von Stickoxiden geregelt werden.
  • Gleichermaßen wäre auch eine Regelung auf einen beispielsweise gesetzlich festgelegten Stickoxid-Grenzwert denkbar. In diesem Fall müßte der Durchsatz an Stickoxiden aus der Konzentration an Stickoxiden in der Abgasleitung 7, welcher durch den Stickoxidsensor 16 gemessen werden kann, und der Multiplikation dieses Wertes mit der Summe aus einem gemessenen oder berechneten Luftdurchsatz und einem applizierten Kraftstoffmassenstrom errechnet werden und nach Division durch die Leistung im jeweiligen Betriebspunkt somit die spezifische Emission an Stickoxiden in g/kWh ermittelt werden.
  • Zusätzlich zu dem Stickoxidsensor 16 könnte auch eine λ-Sonde in der Abgasleitung 7 angeordnet werden, welche die Abgasrückführrate AR bei Unterschreitung eines vorher festgelegten Grenzwertes λmin begrenzen könnte, um einen unzulässigen Anstieg an Partikeln zu vermeiden.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Regelung des Anteils der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge, welche durch die rückgeführte Abgasmenge und eine Frischluftmenge gebildet wird, wobei – der Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) anhand der Temperatur (TL) der zugeführten Frischluftmenge (L), der Temperatur (TR) der rückgeführten Abgasmenge (R) und der Temperatur (TG) der insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) ermittelt wird, und wobei – dieser Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an einen vorbestimmten Soll-Anteil (ARsoll) angepasst wird, wobei – die Frischluftmenge (L) und die rückgeführte Abgasmenge (R) auf vorbestimmte Temperaturen (TL bzw. TR) eingestellt werden, und dass – mittels zweier Differenztemperatursensoren, die die Differenztemperatur (TL – TG) sowie die Differenztemperatur (TL – TR) messen, der Ist-Anteil (ARist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) nach der Formel ARist = (TL – TG)/(TL – TR) ermittelt wird.
  2. Verfahren zur Regelung des Anteils der einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge an der der Brennkraftmaschine insgesamt zugeführten Gemischmenge, welche durch die rückgeführte Abgasmenge und eine Frischluftmenge gebildet wird, wobei – der Ist-Anteil (Arist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) anhand der Temperatur (TR) des aus der Brennkraftmaschine (1) austretenden Abgases (A) ermittelt wird, und wobei – dieser Ist-Anteil (Arist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an einen vorbestimmten Soll-Anteil (ARsoll) angepasst wird, wobei – der Ist-Anteil (Arist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) mittels eines Sensors (SA) aus wenigstens einer Messung der Temperatur (TA) des aus der Brennkraftmaschine (1) austretenden Abgases (A) ermittelt wird, wobei – die Temperatur (TL) der zugeführten Frischluftmenge (L) und die Temperatur (TR) der rückgeführten Abgasmenge (R) auf vorbestimmte Temperaturen (TL bzw. TR) eingestellt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Anteil (Arist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) zusätzlich anhand der Temperatur (TL) der zugeführten Frischluftmenge (L) und der Temperatur (TR) der rückgeführten Abgasmenge (R) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (TL) der zugeführten Frischluftmenge (L) und die Temperatur/TR) der rückgeführten Abgasmenge (R) jeweils mittels eines Kühlers auf vorbestimmte Temperaturen (TL bzw. TR) eingestellt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Anteil (Arist) der rückgeführten Abgasmenge (R) an der der Brennkraftmaschine (1) insgesamt zugeführten Gemischmenge (G) zusätzlich anhand eines Kennfeldes ermittelt wird, in dem der Zusammenhang zwischen der rückgeführten Abgasmenge (R) und der Temperatur (TA) des gesamten Abgases (A) für verschiedene Betriebspunkte der Brennkraftmaschine (1) abgelegt ist.
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