DE3220832A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der abgasrueckfuehrrate (arf-r) bei brennkraftmaschinen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der abgasrueckfuehrrate (arf-r) bei brennkraftmaschinenInfo
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Description
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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Abgasrückführrate (ARF-R) bei Brennkraftmaschinen
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung
jeweils nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs. Es ist bekannt (US-PS 4 060 065)
zur Bestimmung der Abgasrückführrate bei Brennkraftmaschinen, nämlich Dieselmotoren, eine erste zu Zwecken einer Regelung
auswertbare Angabe du-rch Temperaturmessungen zu gewinnen,
die im Eingangsbereich des Dieselmotors durchgeführt werden und letztendlich das Massenverhältnis des dem Motor zugeführten
Frischluftstroms zum rückgeführten Abgasstrom angeben. Durch geeignete Differenzbildung ergibt sich bei der bekannten
Vorrichtung ein als Istwert eingesetztes Signal am Ausgang einer elektronischen Rechenschaltung für die Abgasrückführrate, die
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an einer Vergleichseinrichtung mit einem in diesem Fall dann den Sollwert der ARF darstellenden Signal verknüpft wird, mit
der Regelabweichung als Ansteuergröße für ein Stellglied, beispielsweise
ein Ventil in der Abgasrückführleitung. Der Sollwert
kann dabei entweder ein vorgegebener konstanter Wert sein, etwa eine Vergleichs spannung oder auch ein Signal, welches aus bestimmten
Betriebsraten der Brennkraftmaschine gewonnen wird, beispielsweise zusammengesetzt aus einem Drehzahlsignal,
einem Einlaß-Vakuum signal und einem allgemeinen Brennkraft mas:
hinen-Temperatur signal. Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung, daß die Einstellung einer optimalen Abgasrückführrate
gar nicht versucht wird und,, wenn überhaupt .mit einem
veränderlichen Sollwert gearbeitet wird, dieser nur ganz allgemein aus Betriebsraten der Brennkraftmaschine ohne nähere Angaben
hierzu gewonnen wird. Es ist aber, nicht zuletzt aus Gründen einer immer stärker werdenden Umweltverschmutzung und
aus Gründen einer allgemeinen Energieknappheit unerläßlich, einen Dieselmotor so genau wie möglich in seinen allgemeinen
Betriebsdaten zu führen und insbesondere die Abgasrückführrate so genau wie möglich, selbstverständlich mit geringstem Aufwand,
im optimalen Bereich zu halten, wodurch insbesondere auch eine unzulässige Rauchentwicklung, Unkorrektheiten des Motors, eine ·
mögliche unvollständige Verbrennung u. dgl. ausgeglichen werden können.
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Es ist ferner bekannt, zur Bestimmung der Ab gas rückführ rate
mechanisch gesteuerte oder mechanisch geregelte Systeme mit Luft- und Kraftstoff-Mengenmessung vorzusehen; solche Systeme
sind kompliziert und kostenaufwendig und können erhöhten Alterungseinflüssen unterworfen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Abgasrückführrate bei Dieselmotoren anzugeben, die zur Anwendung
bei beliebigen Arten von Kraftstoff zufuhr systemen für Dieselmotoren
geeignet sind und unter Erfassung von Motorreaktionen eine besonders genaue Regelung der Abgasrückführrate ermöglichen.
Das erfindungs gemäße Verfahren und die erfindungs gern äße Vorrichtung
löst diese Aufgabe jeweils mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und des ersten Vorrichtungsanspruchs
und haben den Vorteil, daß zur Bestimmung einer maßgeblichen Regelgröße auf den effektiven Lastzustand der Brennkraftmaschine
abgestellt wird, so daß die Abgasrückführrate so eingestellt werden kann, daß sie präzise am optimalen Wert für jede Drehzahl
geführt werden kann. Besonders vorteilhaft ist hierbei noch, daß für die Erfassung des Lastzustands lediglich eine Temperaturmessung
des Abgases, vorzugsweise möglichst nahe am Auslaßventil, durchgeführt zu werden braucht, da die Erfindung erkannt
hat, daß die optimale Abgasrückführrate in einer eindeutigen
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Beziehung zur Abgastemperatur der Brennkraftmaschine steht. Entsprechende Messungen ergeben daher eine Kurvenschar., die
unmittelbar zur Regelung der optimalen Abgasrückführmenge herangezogen werden kann.
Vorteilhaft ist ferner, daß das erfindungsgemäße System zur Bestimmung
der Abgasrückführrate die chemisch-thermödynamischen Motorreaktionen erfaßt, so daß sich automatisch ein Drift-Verhalten
in der richtigen Richtung ergibt, falls ein solches Drift-Verhalten
auftritt. Die Erfindung eignet sich gleichgut für mechanisch und elektrisch geregelte Pumpen, kann also mit allen Arten von
Pumpen betrieben werden. Besondere Pumpen oder Niederdruck-Kreisläufe sind nicht erforderlich.
Bei vorliegender Erfindung ist ferner vorteilhaft,, daß das auf
einer Temperaturmessung beruhende Lastsignal zur Regelung schwankenden Luftdruck von sich aus ausgleicht, da bei geringerer
Luftmasse eine unverändert hohe Kraftstoffmasse zu einem höheren Temperaturwert des Abgases führt, woraufhin die Anlage
über die von ihr durchgeführte Regelung die Abgasrückführrate entsprechend korrigiert.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung
möglich. So kann ein schwankender Außentemperatureinfluß durch eine Differenzbildung der bezüglich des Lastzustandes
gemessenen Abgastemperatur zur Umgebungslufttemperatur durchgeführt werden, wobei anstelle der Umgebungsluftmessung
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in vorteilhafter Weise aber auch eine Temperaturmessung der
Ansaugluft unmittelbar vor dem Einlaßventil in Betracht kommen
kann. Die hierdurch gewonnene Temperaturdifferenz (Abgastemperatur minus Ansauglufttemperatur - Einlaßventil) hat den Vorteil,
daß sie näher am thermodynamischen Geschehen des Motors liegt.
Setzt man entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung vorliegender
Erfindung das Temperatur-Differenzsignal als Istwert für die Abgasrückführregelung ein und gewinnt den Sollwert mit
Hilfe einer Luftmengenmessung und der Auswertung der jeweiligen
Motordrehzahl., dann ergibt sich auch in diesem Fall eine einfache
Signalauswertung über Temperatursonden, wobei Temperaturgebertoleranzen, eventuelle Abweichungen im Spritzbeginn und
Änderungen der Ansauglufttemperatur nur zu sehr kleinen möglichen X-Fehlern führen.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Abgasrückführanlage
bei Dieselmotoren mit thermischer Steuerung, Fig. 2 in Form von Kurvenverläufen die Abhängigkeit der Abgasrückführrate
sowie der Abgastemperatur von der Belastung der Brennkraftmaschine für eine gegebene Drehzahl, die Fig. 3 und 4
für ein weiteres Au sführungs bei spiel vorliegender Erfindung, bei
dem ebenfalls die Abgastemperatur als Lastsignal ausgewertet
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wird, die Meßanordnung zur Kennfeld be Stimmung für optimale
Abgasrückführrate und die Reglerschaltung zur Verarbeitung der gewonnenen Brennkraftmaschinendaten, während die Fig. 5 in
Form eines Kennfeldes für verschiedene Drehzahlen die Abhängigkeit der Abgastemperatur oder der Differenz zwischen Abgastemperatur
und Ansauglufttemperatur über der angesaugten Luftmenge zeigt.
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, als
Datum für die Last, die als wesentliches Signal bei der Regelung eines Dieselmotors auf optimale Abgasrückführrate in Betracht
kommt, ein Abgastemperatursignal zu verwenden.
In Fig. 1 ist die Brennkraftmaschine, nämlich der bezüglich seiner
Abgasrückführrate zu regelnde Dieselmotor mit 1 bezeichnet; in das Ansaugrohr 2 mündet bei 3 die Ab gas rückführ leitung 40, so
daß sich hinter der Einmündungsstelle etwa bei 4 aufgrund der
sich ergebenden Verwirbelung eine homogene Mischung des angesaugten Gases ergibt, wobei die etwa in diesem Bereich gemessene
Temperatur T3 des angesaugten Mischgases, wie weiter unten noch erläutert, in Verbindung mit weiteren Temperaturmeßsignalen
zur Bestimmung des Istwerts der Abgasrückführrate (bei diesem Ausführungsbeispiel) herangezogen wird.
Eine weitere Temperaturmeßstelle ist bei 5 zur Messung der Ansauglufttemperatur
Tl vorgesehen; diese Meßstelle kann hinter
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einem gegebenenfalls vorgesehenen Abgasturbolader 6 liegen,
der gestrichelt angedeutet ist; der Turbinenbereich dieses Abgasturboladers ist im Bereich des Abgasrohrs 7 bei 8 angedeutet.
Zur Vervollständigung der für die Istwertbestimmung der Abgasrückführrate
benötigten Meßdaten ist dann schließlich noch eine Temperaturmeßstelle 9 vorgesehen,, und zwar vor dem Einmündungsbereich
des rückgeführten Abgases in das Ansaugrohr; hiermit läßt sich die Temperatur T2 des rück geführten Abgases bestimmen.
Falls gewünscht, kann, wie bei 10 gestrichelt angedeutet,
dieser räumliche Bereich für die Messung der Temperaturen Tl, T2 und T3 gegenüber der Umgebung wärmeisoliert sein.
In der Darstellung der Fig. 1 sind schließlich noch zwei weitere
Temperaturmeßstellen bei 11 für die Bestimmung der Umgebungslufttemperatur TO und bei 12 für die Bestimmung der Abgastemperatur
T4 vorgesehen.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich zunächst auf die Gewinnung
einer Istwertangabe für die Abgasrückführrate A. Die nachstehende Tabelle faßt nochmals die verschiedenen Tempe raturangaben
der soeben erwähnten Meßstellen zusammen:
TO = Umgebungslufttemperatur
Tl = Ansauglufttemperatur
T2 = Temperatur des rückgeführten Abgases
T3 = Temperatur des angesaugten Mischgases
T4 = Abgastemperatur
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VS 3 8
An der Mischstelle der Einmündung der Abgasrückführieitung 40 in das Ansaugrohr gilt, daß die vom Abgas bei der Mischung abgegebene
Wärmemenge gleich ist der von der zugeführten Frischluft aufgenommenen Wärmemenge, also
QAbgas ab " QLuft zu
Hieraus wird:
CpA . (T2 - T3) = mL . CpL . (T3 - Tl) (2)
Mit m. und m ist jeweils die Menge des Abgases bzw. der
Ά.
Lj
Frischluft pro Zeiteinheit bezeichnet; C . sowie C_.T sind die
spezifischen Wärmen der Luft und des Abgases bei konstantem Druck; es kann davon ausgegangen werden, daß jedenfalls das Verhältnis
der spezifischen Wärmen temperaturabhängig konstant bleibt. Hiermit ergibt sich für das Abgasrückführverhältni's
A = ^1A = 0PA . (T.2 - T3) (3)
(T3-T1)
bzw. vereinfacht und für T2 f Tl
A = (T2 - T3) (4)
(T3 - Tl)
In der Darstellung der Fig. 1 ist beispielsweise eine Rechenschaltung
13 zur Bestimmung der tatsächlichen A b gas rückführrate
A (Istwert) angegeben; diese Rechenschaltung kann im Grunde beliebig aufgebaut sein; in der dargestellten Form sind
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zwei Differenzverstärker 13a und 13b vorgesehen, an denen die
Differenz der Temperaturen wie in der Formel angegeben gebildet wird; deren Ausgangswerte werden dann einem weiteren
Rechenglied 13c zugeführt, welches die beiden Temperaturdifferenzen
ins Verhältnis setzt, vorzugsweise ebenfalls ein Differenzoder Operationsverstärker, und an dessen Ausgang sich dann der
Istwert A der Abgasrückführrate ergibt.
Aus dem Vorhergehenden erkennt man, daß die beiden Temperaturdifferenzen
T2 - T3 und T3 - Tl das Massenverhältnis der beiden Teilströme (Frischluft und Abgas) bestimmen. Die getroffene
Vereinfachung, daß die spezifischen Wärmen C i5S Cn.
ir Li irΆ
annäherend gleich sind, führt lediglich zu hieraus resultierenden
Abweichungen von 2. Ordnung, die u.U. eineichbar sind.
Ein solcher, lediglich auf thermischen Messungen beruhender Massenmesser arbeitet jedenfalls so lange einwandfrei, wie Tl
ungleich T2, was bei Saugmotoren immer der Fall ist und auch bei Ladermotoren gegeben sein dürfte.
Alternativ zum Ausführungsbeispiel der Rechne rs chaltung 13
können die Temperaturdifferenzen aber auch dadurch bestimmt werden, daß man ge ge neinander ge schal te te Thermopaare für die
Messung verwendet; als Thermoelemente kommen mit Vorzug normale Drahtpaare oder auf dünne Trägerplatten aufgedampfte
Metallschichten in Frage, die sich teilweise überdecken. Solche Meßelemente sind mechanisch stabil und verfügen über eine
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große Oberfläche bezogen auf das Volumen, woraus sich eine
schnelle Ansprechzeit ergibt.
Es ist nun erforderlich, bei gegebener Drehzahl die so gewonnene Abgasrückführrate A der Last Pe der Brennkraftmaschine zuzuordnen.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung vorliegender Erfindung wird als gutes Maß für die Belastung des Motors
die Abgastemperatur T4 (oder, wenn eine Angabe bezüglich der Umgebungslufttemperatur einbezogen werden soll, die Temperaturdifferenz
T4 - TO) verwendet; die Verwendung der Abgastemperatur T4 als Lastmaß ist besonders vorteilhaft, wenn man
einen konstanten bzw. nach Kennfeld exakt eingehaltenen Spritz beginn voraussetzen kann; eine solche Temperaturmessung vermeidet
schwierig durchzuführende Motordrehmomentmessungen. Alternativ könnte für die Lastbestimmung des Motors gegebenenfalls
noch die Verstellhebellage oder die Spritzdauer in Frage kommen.
Die Richtigkeit des Ansatzes, für die Lastangabe die Abgastemperatur
heranzuziehen, läßt sich den in Fig. 2 gezeigten Kurvenverläufen entnehmen, die schematisch über der Last Pe
den Verlauf der Abgasrückführrate (Kurve I) sowie der Abgastemperatur T4 bzw. des Thermes T4 - TO (Kurve II) zeigen.
Die angegebenen A-Sollkurven und T4 (- TO-Sollkurven) gelten
für eine Drehzahl (n = konst.).
β P Φ
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Das Temperatursignal T4 ist in der Lage, schwankenden Außenluftdruck
mindestens teilweise auszugleichen, da bei geringer
Luftmasse mT eine unverändert hohe Kraftstoffmasse zu höherem
L
T4 führt, welches die Anlage über die Änderung der Abgasrückführrate
A entsprechend korrigiert.
Auch eventuelle Ungenauigkeiten im Motor (undichte Kolben und
Ventile, was insgesamt zu einer geringeren Luftmenge führen könnte; bzw. schlechte Düsen und als deren Folge eine unvollständige
Verbrennung) werden durch die thermische Gesamtsteuerung ebenfalls ausgeglichen, so daß unzulässiger Rauch vermieden,
mindestens erheblich vermindert wird.
Eine schwankende Außentemperatur läßt sich durch die Differenzbildung
von T4 - TO erfassen.
Eine Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht darin, daß zur Korrektur der gewonnenen thermischen Daten eine typische
Bauteil-Temperatur des Motors selbst, etwa durch Messung der Temperatur am Auslaßventilsitz herangezogen werden kann, wodurch
es gelingt, den thermischen Zustand des Motors richtig zu erfassen.
Ferner ist bei der Messung von Tl und T2 darauf zu achten, daß sich die Teilströme stromauf nicht beeinflussen, also genügend
lange Meßstrecken vorhanden sind. Am Ort der T3-Messung ist eine homogene Mischung der Teilströme sicherzustellen, was
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mit Hilfe von Wirbelblechen im Ansaugrohr oder durch andere,
eine hinreichende Mischung sicherstellende Mittel erzielt werden kann. Die T4-Messung ist so durchzuführen, daß der dynamische
Energieinhalt der Strömung des Abgases in reproduzierbarer Weise erfaßbar ist.
Trotz der im Prinzip vergleichsweise langsamen Temperaturmessung ist das Zeitverhalten einer solchen thermischen Steuerung
vergleichsweise günstig, auch wenn man davon ausgeht, daß sich im Vergleich zu den anderen Temperaturmessungen
eine relativ schnelle Änderung der Abgastemperatur T4 ergibt. Beim Saugmotor ist im übrigen Tl als AnsaugLufttemperatur
quasi-konstant, T2 ändert sich wegen der Wärmekapazität der Leitungen nur langsam und T3 schwankt mit der Regelgeschwindigkeit
der ARF-Anlage, die etwa im Bereich zwischen 0, 3 1 see. liegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung kann darin bestehen, daß zur Verbesserung des Re gel Verhaltens
eine Vorsteuerung über die Verstellhebellage des Pumpenreglers
angewendet wird, wobei bei geringeren Genauigkeitsanforderungen u.U. ausschließlich auf die Verstellhebellage als Lastdatum auch
abgestellt werden kann.
Schließlich ist es in einer weiteren Ausgestaltung möglich, bei Brennkraftmaschinen, die zur Erzielung guter Abgaswerte über
Spritzbeginn-Regelvorrichtungen verfügen, in Verbindung mit
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vorliegender Erfindung aus diesen Vorrichtungen stammende Signale zu verwenden, also beispielsweise Spritzbeginn- und
Spritzdauer (SD-Signale). In Kombination mit der beschriebenen Abgasrückführratenmessung kann dann eine Spritzdauermessung
als Lastinformation genügen.
Es versteht sich, daß die Verknüpfung der gewonnenen Temperaturdaten
als Sollwerte sowohl über Kennfelder als auch über Kennlinien, in Abweichung bzw. Ergänzung der weiter vorn erwähnten
Rechenschaltung 13 durchgeführt werden kann. Diese Rechenschaltung ist dann noch durch einen nachgeschalteten Regler
14 zu ergänzen, dem an seinem einen Eingang der Istwert
der Ab gas rückführ rate A von der Rechenschaltung 13 und an
seinem anderen Eingang das insofern als Sollwert mit dem Istwert zu verknüpfende Lastsignal zugeführt sind. Zwischen die
Temperaturmeß stelle für die Abgastemperatur T4 und dem Regler 14 kann noch ein weiteres Rechenteil 15 geschaltet sein, beispielsweise
ein einfaches Addierglied, um, falls gewünscht, die Verknüpfung mit der Umgebungstemperatur TO vorzunehmen.
Der Ausgang des Reglers 14 ist dann, wie gestrichelt angedeutet, auf das Stellglied 16 in der Abgasrückführleitung 40 rückgeführt,
welches ein Regelventil in beliebiger Ausbildung sein kann. Im Ansaugrohr 2 kann alternativ und ergänzend ebenfalls noch ein
Regelventil 16' vorgesehen sein; auch hiermit läßt sich die effektive Ab gas rückführ rate vom Ausgang des Reglers 14 auf
den gewünschten Wert einstellen.
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Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht schließlich noch darin, daß man entsprechend
den Darstellungen in den Fig. 3, 4 und 5 zwar ebenfalls zur Regelung der Abgasrückführrate A bei einem Dieselmotor auf
die Abgastemperatur T4 abstellt, gegebenenfalls als Temperaturdifferenz
Abgastemperatur T4 - Ansauglufttemperatur Tl (beim Saugmotor) bzw. Abgastemperatur T4 - Lufttemperatur hinter
dem Lader bei einem Motor mit Turbolader. Der in den Fig. 3,
4 und 5 dargestellte Teilaspekt vorliegender Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß zunächst ein Kennlinienfeld
erstellt wird, welches in Form von Kurvenscharen die Abgastemperatur
T4 bzw. den Differenzwert T4 - Tl in Abhängigkeit zur Last der Brennkraftmaschine, der angesaugten Luftmasse m
sowie der Motordrehzahl η zeigt; das Kennlinienfeld ist in Fig. dargestellt. Ein Meßaufbau, der gleichzeitig in schematischer
Darstellung den Prinzipaufbau einer Brennkraftmaschine zeigt, ist in Fig. 3 angegeben; vorgesehen und dem Motor 1' zugeordnet
ist ein Luftmengenmesser 20 am Einlaß des Ansaugrohrs 2' , der
den Mengenanteil der Frischluft an der der Brennkraftmaschine zugeführten Gesamtluftmenge feststellt; ein Drehzahlmeßgerät
21, welches an seinem Ausgang eine drehzahlproportionale Rechteckimpulsfolge
erzeugen kann sowie ein Stellventil 22 in der Abgasrückführleitung 40J, welches vom Regler für die Abgasrückführrate
beaufschlagt ist.
Legt man die Prinzipdarstellung der Fig. 3 zunächst als Meßschaltung
aus, dann ergeben sich Kurvenverläufe für jeweils
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unterschiedliche Belastungen ρ der Brennkraftmaschine bei jeweils
konstanter Drehzahl die das Verhalten der Abgastemperatur T4 bzw. des Differenz wertes T4 - Tl bei Änderung der Abgasrückführrate
zeigen.
Zum besseren Verständnis wird auf folgendes hingewiesen:
Durch viereckige Meßpunkte markierte Lastkurven beziehen sich auf eine konstante Drehzahl von 800 min , durch ein
Kreuzchen markierte Meßpunkte - die dann jeweils zu einzelnen Kurvenverläufen miteinander verbunden sind - geben verschiedene
Lastkurven bei konstanter Drehzahl von η = 1000 min an; kreisförmige Markierungen beziehen sich auf Lastkurven
bei der konstanten Drehzahl von η = 2000 min und Lastkurven mit dreieckförmigen Markierungen ergeben Meßwerte, die bei
kons tanter Drehzahl von η = 3000 min gefahren worden sind. Zum besseren Verständnis weisen die einzelnen Kennlinien an
ihren rechten Endpunkten in der Zeichenebene jeweils die für diesen Kennlinienverlauf maßgebende und insoweit auch konstante
Lastangabe der betreffenden Brennkraftmaschine auf, wobei längs der jeweiligen Kennlinie nach links in der Zeichenebene
fortschreitend bei sich zunächst nur allmählich ändernder, nämlich
ansteigender Abgas.temperatur T4 die der Brennkraftmaschine entsprechend zugeführte Frischluftmenge m geringer
wird, d.h. die Abgasrückführrate ansteigt.
Es ist nun möglich, in diese einzelnen Kennlinien jeweils die
Differenztemperatur T4 - Tl für die optimale Abgasrate einzu-
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tragen und dann die Punkte bei konstanter Drehzahl (dick durchgezogene
Linien) miteinander zu verbinden. Es ergeben sich dann in der Darstellung der Fig. 5 mit III - Vl bezeichnete, jeweils
die Drehzahlen 800 min , 1000 min , 2000 min und 3000 min betreffende Kurve nve rl auf e, die ferner erkennen
lassen, daß sich eindeutiger Zusammenhang zwischen der Differenztemperatur
T4 - Tl bzw. der reinen Abgastemperatur und der angesaugten Luftmasse ergibt. Entsprechend diesem Teilaspekt
vorliegender Erfindung wird für die optimale Abgasrückführrate A längs dieser Linien geregelt, wobei die Darstellung
der Fig. 4 ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Blockschaltbilds für eine solche Abgasrückführregelung zeigt. Man erkennt,
daß auch in diesem Fall die Abgastemperatur verwendet wird, hier jedoch als dem Lastsignal entsprechender Istwert und zur
Verknüpfung mit einem Sollwert für die ARF dem Vergleichsoder Addierknoten 2 3 zugeführt wird. Der die dem Lastsignal
entsprechende Temperaturdifferenz T4 - Tl ermittelnde Block ist ein Temperatursensor 24; zur Ermittlung einer Soll-Differenztemperatur
wird so vorgegangen, daß eine Rechenschaltung 25 den entsprechenden Sollwert aus den ihr zugeführten Signalen
der jeweils augenblicklich gemessenen angesaugten Luftmasse und der Motordrehzahl η ermittelt. Der Sensor 25 zur Bestimmung
der angesaugten Luftmenge kann daher dem in Fig. 3 gezeigten Luftmengenmesser 20 entsprechen, während der Geber 2 6 für
Motordrehzahl η vom Block 21 in Fig. 3 gebildet sein kann.
Bei 23 erfolgt dann der Vergleich der Soll-Differenztemperatur aus Luftmenge und Motordrehzahl mit der Ist-Differenztemperatur.
Weicht die Solltemperatur von der Isttemperatur ab, dann
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30.04. 1982 - eroder schließt der der Vergleichsstelle 23 nachgeschaltete
Abgasrückführregler 27 das Ventil 22 in der Abgasrückführleitung
40' entsprechend. Ist der Istwert größer als der Sollwert, dann ergibt sich eine stärkere Schließung des Ventils 22, wodurch
sich die angesaugte Luftmasse verändert. Aus der neuen Luftmasse und der Motordrehzahl wird nun eine neue Soll-Differenz temperatur
ermittelt, und diese erneut mit der ebenfalls neuen Ist-Differenztemperatur verglichen. Die Verstellung erfolgt so
lange, bis Soll- und Istwert übereinstimmen.
Claims (1)
- η. 1733s1618/ot/mü
30.04. 1982ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1Patentansprüche1/ Verfahren zur Bestimmung der Abgasrückführrate (ARF-R) bei Brennkraftmaschinen/iDieselmotoren), wobei ein Sollwert der ARF verglichen wird mit einem auf den Brennkraft maschinenzustand bezogenen Istwert und die Regelabweichung auf ein Stellglied in der den Abgasbereich mit dem Luftzuführungsbereich verbindenden Abgasrückführleitung zur Einwirkung gebracht wird., dadurch gekennzeichnet, daß die Abgastemperatur (T4) als Maß für den Lastzustand der Brennkraftmaschine erfaßt und zur Regelung der ARF bei sich änderndem Sollwert ausgewertet wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß zur Istwertbestimmung der Abgasrückführrate Temperaturmessungen durchgeführt werden bezüglich der Ansauglufttemperatur (Tl) vor der Mischstelle der angesaugten Luft17 3 3 S1618/ot/mü30. 04.1982 - 2 -mit dem abgeführten Abgas, der Temperatur des rück ge führten Abgases (T2) in der Abgasrückführleitung (40) vor der Mischstelle und bezüglich der Temperatur des angesaugten Mischgases (T3) hinter der Mischstelle und daß die gewonnenen Temperaturwerte der Formel (T2 - T3)/(T3 - Tl) folgend miteinander verknüpft und dem einenEingang eines Reglers zugeführt werden.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem anderen Eingang des Reglers die den Lastzustand des Dieselmotors angebende Abgastemperatur (T4), gegebenenfalls als Differenztemperatur (T4 - TO) zur Umgebungslufttemperatur oder zur Ansauglufttemperatur unmittelbar vor dem Einlaßventil, zugeführt wird.4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Abgastemperatur (T4), gegebenenfalls als Differenztemperatur zur Ansauglufttemperatur (T4 - Tl) in Abhängigkeit zur Last, zur angesaugten Luftmenge und zur Motordrehzahl angebenden Kennlinien Kur ve η verlaufe für optimale Abgasrückführrate bei konstanter Drehzahl ermittelt und längs dieser Kur ve η verlaufe dadurch ein Stellglied (22) in der Abgasrückführleitung angesteuert wird, daß eine aus'augenblicklich gemessener angesaugter Luftmasse und Motordrehzahl (n) bestimmte Soll-Differenztemperatur zusammen mit der Abgastemperatur als Lastsignal einer Vergleichsstelle (2 3) zugeführt wird, der ein das Abgasrückführventil verstellender Regler (.27) nachgeschaltet ist./3"■9 * *1618/ot/mü 1 ? S 3 O30.04. 1982 - 3 -5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasrohr (7) der Brennkraftmaschine stromauf zur Ausmündungsstelle der Abgasrückführleitung (40, 40*) eine Temperaturmeßstelle zur Ermittlung der für den Lastzustand der Brennkraftmaschine maßgebenden Abgastemperatur (T4) vorgesehen ist,, deren Ausgangswert einem Regler zur Beaufschlagung eines Stellglieds in der Abgasrück führleitung (4, 4J) zugeführt ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rechenschaltung (13) vorgesehen ist, die die am Eingang der Brennkraftmaschine gemessenen Temperaturen (Tl, T2, T3) Kennfeldern oder Kennlinien folgend miteinander derart verknüpft, daß sich ein Istwertsignal der Abgasrückführrate ergibt, welches dem anderen Eingang des mit dem Abgastemperatursignal (T4) beaufschlagten Reglers (14) zugeführt ist.7. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftmengenmesser (25) sowie ein Geber (26) für Motordrehzahl vorgesehen wirdderen Ausgangswerte in einer Rechenschaltung (25) zur Bildung einer Soll-Differenztemperatur des Abgases zur angesaugten Luftmenge verknüpfbar und einer Vergleichs stelle (23) zuführbar sind, derem anderen Eingang als Lastsignal die Abgastemperatur (T4) der Brennkraftmaschine, gegebenen-171618/ot/mü30.04. 1982 - 4 -falls als Differenz signal Abgastemperatur (T4) minus Ansauglufttemperatur (Tl) zugeführt ist, mit einem der Vergleichsstelle (23) nachgeschalteten Regler (27) für die Abgasrückführrate.
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