DE3604692A1 - Verfahren zur erhoehung der prozesstemperatur einer luftverdichtenden brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Prozeßtemperatur einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-OS 34 19 969 ist es bekannt, auf der Grundlage von Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine sowie der Intensität des Lichtes der im Zylinder brennenden Kraftstofflamme die Abgasrückführmenge an einer lufverdichtenden Brennkraftmaschine zu bestimmen.

Ferner ist aus der DE-OS 25 50 946 eine Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Vorwärmung der Verbrennungsluft bekannt. Eine Steuerung der vorgewärmten Verbrennungsluft erfolgt in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei uneingeschränkter Leistungsbereitstellung der Brennkraftmaschine und unter Beachtung der Emission in einem kurzen Zeitraum eine erhöhte Prozeßtemperatur zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 13 gelöst.

Weitere Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß durch die kombinierte Anwendung der Abgasrückführung und der Ansaugvorwärmung sehr frühzeitig eine erhöhte Prozeßtemperatur z. B. zum Zweck der Regeneration eines Rußabbrennfilters im Abgassystem der luftverdichtenden Brennkraftmaschine erreicht wird und aufgrund des Zusammenwirkens der Ansaugluftvorwärmung und der Abgasrückführung, diese nur in einem verringerten Maß zur Anwendung kommt. Aufgrund einer verringerten Abgasrückführmenge werden auch weniger schwefelbehaftete Partikel dem Brennraum und somit auch dem Schmieröl zugeführt, in dem sich Säuren bilden. Durch die geringere Belastung des Schmieröls sind wirtschaftlichere Ölwechselintervalle bei einem gleichzeitigen geringeren Verschleißverhalten durchführbar.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise in zwei Ausführungsformen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Steuern einer Ansaugluftvorwärmung und einer Abgasrückführung an einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, schematisch dargestellt,

Fig. 2 in einem Diagramm die Einsatzbereiche der Ansaugluftvorwärmung und der Abgasrückführung in Abhängigkeit des effektiven Mitteldruckes und der Drehzahl der Brennkraftmaschine,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Steuerung der Abgasrückführung für die in der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Steuerung der Ansaugluftvorwärmung mit der Vorrichtung in der Fig. 1,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels zur Steuerung der Ansaugluftvorwärmung und der Abgasrückführung,

Fig. 6 eine Steuerung der Abgasrückführung nach Fig. 5 in einem Blockschaltbild, und

Fig. 7 ein Blockschaltbild der Steuerung der Ansaugluftvorwärmung nach Fig. 5.

In der Fig. 1 ist eine luftverdichtende Brennkraftmaschine 1 mit einer Vorrichtung zum Steuern der Ansaugluftvorwärmung und einer Abgasrückführung schematisch dargestellt. Das Ansaugsystem 2 der Brennkraftmaschine 1 umfaßt ein Ansaugrohr 3 mit einem Luftführungsgehäuse 4, von dem Einzel-Saugrohre 5 zu den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 führen. In dem kastenförmig ausgebildeten und ein Luftfilter 6 aufnehmenden Luftführungsgehäuse 4 mündet reinluftseitig in einer Mischstrecke 7 eine das Abgas-8 und das Ansaugsystem 2 verbindende Abgasrückführleitung 9. Zwischen der Mischstrecke 7 und der Reinluftseite ist eine Zwischenwand 10 mit einer Durchtrittsöffnung 11 versehen, in der eine Drucksteuerklappe 12 angeordnet ist. In Schließstellung der Drucksteuerklappe 12 bildet sich zwischen dieser und der begrenzenden Wand der Durchtrittsöffnung 11 ein Kreisringspalt aus (Patentanmeldung P 35 18 493.0). Mit einer luftführungsgehäuseseitig angeordneten Membrandruckdose 13 ist die Drucksteuerklappe verschwenkbar. Im Ansaugrohr 3 mündet eine erwärmte Luft führende Leitung 14 mit einem mündungsseitig angeordneten Stellglied 15, das mit einem hilfskraftbetätigbaren Stellantrieb 16 verschwenkbar ist.

Das Abgassystem 8 der Brennkraftmaschine 1 umfaßt einen Abgaskrümmer 17 mit einem sich daran anschließenden Rußabbrennfilter 18. Vom Abgaskrümmer 17 zweigt die Abgasrückführleitung 9 ab. In der Abgasrückführleitung 9 ist ein den durchströmbaren Querschnitt der Leitung 9 veränderbares, mit einem hilfskraftbetätigten Stellantrieb ausgestattetes Ventil 19 angeordnet. Der Abgaskrümmer 17 ist von einer Lufthutze 20 ummantelt, die brennkraftmaschinenseitig lösbar befestigt ist. Auf der gegenüberliegenden stirnseitigen Anströmfläche der Lufthutze 20 weist diese eine Öffnung 21 auf. Auf der dem Abgaskrümmer abdeckenden Oberseite der Lufthutze 20 ist ein Durchbruch 22 vorgesehen, an dem die zum Ansaugrohr 3 führende Leitung 14 anschließt.

Von einer an der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen Unterdruckpumpe 23 führt eine rohrförmige Leitung 24 zu einem Unterdruck-Regelventil 25, das an einer Brennstoffeinspritzpumpe 26 der Brennkraftmaschine 1 befestigt ist. Mit dem nicht dargestellten Verstellhebel der Brennstoffeinspritzpumpe 26 ist die Vorspannkraft einer nicht dargestellte Membrane abstützt, der andererseits Unterdruck p _u der Unterdruckpumpe zugeführt wird und ein verstellhebelwinkelabhängig modulierter Unterdruck p _um entnommen wird, der durch eine Leitung einem Druckumsetzer 27 zugeführt wird. Der Druckumsetzer 27 ist einerseits durch eine Leitung 24, 28 mit der Unterdruckpumpe 23 und andererseits durch eine Leitung 29, 29 b mit dem Atmosphärendruck beaufschlagt, der dem Fahrgastraum entnommen wird. Der ausgangsseitig modulierte Unterdruck p _uw des Druckumsetzers 27 wird unter Zwischenschaltung eines in einer Leitung 31 angeordneten 3/2 Wegeventils 30 dem Stellantrieb des Ventils 19 zugeführt. Von der Unterdruckleitung 28 zweigt eine Leitung 32 zum Stellantrieb 16 ab.

Stromab eines in der Leitung 32 angeordneten elektrisch betätigbaren 3/2 Wegeventils 33 ist ein Druckmodulator 34 vorgesehen. Der Unterdruck für den Stellantrieb 16 wird in Abhängigkeit der Temperatur der Luft in dem Luftführungsgehäuse 4 moduliert. Von der Unterdruckleitung 32 zweigt eine zur Membrandose 13 führende Leitung 35 mit einem elektrisch betätigbaren 3/2 Wegeventil 36 ab. An den Anschlüssen zur Atmosphärenbelüftung der 3/2 Wegeventile 30, 33, 36 und des Unterdruck-Regelventils 25 sind Leitungen 29 a-c angeschlossen, die in eine gemeinsame Leitung 29 münden, die zum Fahrgastraum führt. In einem nicht näher dargestellten Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1 ist ein erster temperaturabhängig betätigbarer Schalter 37 angeordnet, der ab einer Kühlmitteltemperatur von 297°K geschlossen ist. Ein zweiter im Kühlmittelkreislauf befindlicher Schalter 38 wird ab 369°K geschlossen. Die Schalter 37, 38 sind mit signalübertragenden Leitungen 39, 40 mit einer Steuereinheit 41 verbunden, der auch das ausgangsseitige Signal eines Meßfühlers 42 für die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und das ausgangsseitige Signal eines Meßfühlers 43 zur Erfassung der Kurbelwellendrehzahl zugeführt wird. Die Steuereinheit 41 aktiviert über Leitungen 44 a, 44 b das 3/2 Wegeventil 36 und das 3/2 Wegeventil 30. Die elektromagnetischen Stellantriebe der 3/2 Wegeventile 30, 36 sind mit Leitungen 45 a, 45 b am Schalter 46, 47 angeschlossen. Die Schalter 46, 47 und ein weiterer Schalter 48 sind von einer mit dem Verstellhebel 50 des Brennstoffeinspritzpumpenreglers 26 in Wirkverbindung stehenden Nockenscheibe 49 a-c betätigbar. Von dem Schalter 48 führt eine Leitung 51 zum elektromagnetischen Stellantrieb des 3/2 Wegeventils 33.

In einem Diagramm 52 in der Fig. 2 ist auf der Abzisse 53 die Drehzahl n der Brennkraftmaschine und auf der Ordinate 54 der effektive Mitteldruck p _me aufgetragen. Im Diagramm 52 ist der Leistungsverlauf einer Drehmoment-Kennlinie 55 im Vollastbereich, eine 90%ige Nutzleistungs- Kennlinie 56 vom Drehzahlabschnitt n ₁ bis zum Drehzahlabschnitt n ₃, sowie eine Drehmoment-Kennlinie 57 bei einer 75%igen Nutzleistung vom Drehzahlabschnitt n ₂ bis zur 90%igen Nenndrehzahl n ₄ dargestellt. Beim Betreiben der Brennkraftmaschine im Drehzahlabschnitt n ₁-n ₃ und unterhalb der Kennlinie 56 sowie im Drehzahlabschnitt n ₃-n ₄ unterhalb der Kennlinie 57 erfolgt eine Ansaugluftvorwärmung. Eine Abgasrückführung erfolgt, wenn die Brennkraftmaschine im Drehzahlabschnitt n ₂-n ₃ und unterhalb der Kennlinie 57 betrieben wird, unabhängig von der Ansauglauftvorwärmung, die und die Abgasrückführung nur dann zur Anwendung kommen, wenn vorgegebene weitere Betriebsbedingungen erfüllt sind.

In der Fig. 3 ist in einem Flußdiagramm 60 eine Steuerung der Abgasrückführung dargestellt. Das Flußdiagramm 60 beginnt mit einer Grenzstelle 61, der nachfolgend die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, die Kühlmitteltemperatur T ₁ und T ₂, die Brennkraftmaschinendrehzahl und die Verstellhebelstellung zugeführt werden.

In einem Verzweigungsblock 62 wird überprüft, ob die momentane Kühlmitteltemperatur innerhalb vorgegebener Grenzen T ₁ ≦ωτ T _kw ≦ωτ T _{kw Grenz} , mit T ₁ = 298 K und T _{kw Grenz} = 369 K liegt, um dann bei einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit von ≦ωτ v ₄, mit 88 km/h, vom Verzweigungsblock 63 in einem ersten Operationsblock 64 die Stellung des Abgasrückführventils 19 zu ermitteln. Ist die momentane Brennkraftmaschinen-Drehzahl außerhalb des vorgegebenen Drehzahlbereiches n ₁ n BKM n ₃, mit n ₁ = 1250 min^-1, und n ₃ = 2950 min^-1, so aktiviert ein Verzweigungsblock 65 einen Operationsblock 66 zum Verschließen des Abgasrückführventils 19. Ist die Drehzahl innerhalb des Definitionsbereiches, wird von einem Verzweigungsblock 67 bei einer Last die gleich oder ≦ωτ50% der Nutzleistung ist, zu einem Operationsblock 68 zum Öffnen des Abgasrückführventils und Schließung der Drucksteuerklappe verzweigt. Bei einer Last die ≦λτ50% der Nutzleistung ist, wird von einem weiteren Verzweigungsblock 69 bei einer Last die gleich oder ≦ωτ75% der Nutzleistung ist zu einem Operationsblock 70 verzweigt, in dem ein dem Unterdruck entsprechender Abgasrückführventilhub eingestellt und die Drucksteuerklappe 12 geöffnet wird. Aktiviert der Verzweigungsblock 69 einen Operationsblock 71, so wird das Abgasrückführventil 19 geschlossen und die Drucksteuerklappe 12 geöffnet. Von den Operationsblöcken 64, 66, 70, 71 wird eine Grenzstelle Ende aktiviert.

Ein Ablauf einer Steuerung zur Ansaugluftvorwärmung ist in einem Flußdiagramm 73 in der Fig. 4 dargestellt. Einem Eingabeblock 74 wird die Kühlmitteltemperatur T _kw1 und die Drehzahl der Brennkraftmaschine n zugeführt. In einem ersten Verzweigungsblock 75 wird überprüft, ob die Temperatur des Kühlmittels eine vorgegebene Kühlmitteltemperatur von 369° K nicht überschreitet. Bei einem Überschreiten der Grenztemperatur wird von einem Operationsblock 76 das Ansaugluftvorwärm- Ventil 15 verschlossen. Befindet sich die Kühlmitteltemperatur innerhalb der vorgegebenen Grenzen und die momentane Drehzahl der Brennkraftmaschine innerhalb des Drehzahlbereichs n ₁ n _Bkm n ₃ mit n ₁ = 1250 min^-1 und n ₃ = 2950 min^-1, so wird von einem zweiten Verzweigungsblock 77 nachfolgend in einem dritten Verzweigungsblock 78 überprüft, ob die momentane Last der Brennkraftmaschine gleich oder ≦ωτ90% ihrer Nutzleistung ist. Von einem nachfolgenden Operationsblock 79 wird das Ansaugluftvorwärm-Ventil 15 aktiviert und geöffnet. Ist die Bedingung des Verzweigungsblockes 77 nicht erfüllt, so wird von einem weiteren Verzweigungsblock 80 beim Betrieb der Brennkraftmaschine in einem Drehzahlbereich von n ₃ n BKM n ₄, mit n ₃ = 2950 min^-1 und n ₄ = 90% der Nenndrehzahl ein Verzweigungsblock 81 aktiviert. Ist die Last der Brennkraftmaschine gleich oder ≦ωτ75% ihrer Nutzleistung, so erfolgt eine Aktivierung des Operationsblockes 79 und nachfolgend die Grenzstelle 83. Sind die Bedingungen der Verzweigungsblöcke 78, 80, 81 nicht erfüllt, so erfolgt eine Verzweigung zum Anfang der Steuerung, der Grenzstelle 82.

Während des Betreibens der Brennkraftmaschine 1 wird die Kühlmitteltemperatur mit den Meßfühlern 37 und 38 erfaßt und bei einem Überschreiten des Kühlmittelgrenzwertes von 369 K wird die Steuerung der Ansaugluftvorwärmung nach Fig. 4 aktiviert. Die Steuereinheit 41 aktiviert den elektromagnetischen Stellantrieb des 3/2 Wegeventils 33, das von der Grund- (A) in die Schaltstellung (B) verschoben wird. Der Unterdruck von der Unterdruckpumpe 23 wird durch die Leitungen 24, 32 dem im Ansaugrohr 3 befindlichen Druckmodulator 34 zugeführt und ansauglufttemperaturabhängig moduliert dem Stellantrieb 16 des Stellgliedes 15 zugefüht. In Anhängigkeit der Ansauglufttemperatur wird der Unterdruck im Druckmodulator 34 moduliert, woraus sich der Verstellwinkel des Stellgliedes 15 ergibt und auch der über dem Abgaskrümmer 17 vorgewärmte Luftstrom eingestellt wird. Eine zwangsweise Abschaltung der Ansaugluftvorwärmung erfolgt unabhängig von der Steuereinheit dann, wenn der Verstellhebel 50 des Brennstoffeinspritzpumpenreglers 26 einen vorgegebenen Verstellwinkel überschreitet und der Schalter 48 von der Nockenscheibe 46 geöffnet wird, die mit dem Verstellhebel 50 in Wirkverbindung steht. Das 3/2 Wegeventil 33 wird in die in der Zeichnung dargestellten Grundstellung A ausgelenkt. Die Zuleitung zum Stellantrieb 16 wird mit Atmosphärendruck beaufschlagt, der durch die Leitungen 29, 29 a aus dem Fahrgastraum entnommen wird. Die erwärmte Luft führende Leitung 14 wird vom Stellglied 15 verschlossen, das von dem Stellantrieb 16 verschwenkt wird.

Eine Abgasrückführung erfolgt im Kennfeldbereich nach Fig. 2 und nach der in der in der Fig. 3 dargestellten Steuerung. Bei einem Brennkraftmaschinenbetrieb mit einer Last, die ≦ωτ75% der Nutzleistung ist, wird von der Steuereinheit 41 der Stellantrieb des 3/2 Wegeventils 30 und 36 angesteuert. Das 3/2 Wegeventil 36 wird von der Steuereinheit 41 der Stellantrieb des 3/2 Wegeventils 30 und 36 angesteuert. Das 3/2 Wegeventil 36 wird von der Schaltstellung A in die Schaltstellung B verschoben. Der Druck von der Unterdruckpumpe 23 beaufschlagt die Membrandose 13, die die Drucksteuerklappe 12 verschwenkt, so daß die Durchtrittsöffnung 11 weitestgehend geöffnet ist. In Abhängigkeit des Verstellwinkels des Verstellhebels 50 wird der Druck der Unterdruckpumpe 23 im Unterdruck-Regelventil 25 moduliert und dem Druckumsetzer 27 zugeführt, dessen ausgangsseitiger Arbeitsluftstrom in der Schaltstellung B des 3/2 Wegeventils 30 durch die Leitung 31 dem Stellantrieb des Abgasrückführventils 19 zugeführt wird. In Abhängigkeit des modulierten Arbeitsluftstromes ist das Abgasrückführventil 19 ganz oder teilweise geöffnet, so daß Abgas der Ansaugluft beigemischt wird.

Unabhängig von der Steuereinheit 41 kann bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Verstellwinkels des Verstellhebels 50 des Brennstoffeinspritzpumpenreglers 26 mit den mit dem Verstellhebel 50 in Wirkverbindung stehenden Nockenscheiben 49 a, 49 b die Schalter 46, 47 geöffnet werden. Die 3/2 Wegeventile 30, 36 werden von der Schaltstellung B in die Schaltstellung A verschoben. Der Stellantrieb des Abgasrückführventils 19 und die Membrandose 13 werden mit Atmosphärendruck beaufschlagt, aufgrund dessen das Abgasrückführventil 19 und die Drucksteuerklappe 12 in Schließstellung verschoben werden. Von den in Reihe angeordneten Schaltern 46, 47, wird der Schalter 46 gegenüber dem Schalter 47 um 5 Winkelgrade früher geöffnet.

In der Fig. 5 ist die luftverdichtende Brennkraftmaschine 1 und eine Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluftvorwärmung und Abgasrückführung schematisch dargestellt. Das Ansaugsystem 2 der Brennkraftmaschine 1 umfaßt das Ansaugrohr 3 mit einem Luftführungsgehäuse 4, von dem die Einzelsaugrohre 5 zu den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 führen. In dem kastenförmig ausgebildeten und ein Luftfilter 6 aufnehmenden Luftführungsgehäuse 4 mündet reinluftseitig in einer Mischstrecke die das Abgas-8 und das Ansaugsystem 2 verbindende Abgasrückführleitung 9. Die in der Zwischenwand 10 befindliche Drucksteuerklappe 12 ist mit einer Membrandose 13 verschwenkbar und der Verschwenkwinkel wird mit einem Meßfühler 84 erfaßt. Von dem Abgassystem 8 mit dem Rußabbrennfilter 18 zweigt die Abgasrückführleitung 9 ab, in der das Ventil 19 angeordnet ist, dem ein Meßfühler 86 zugeordnet ist. Von der von der Brennkraftmaschine 1 angetriebenen Unterdruckpumpe 23 führt eine rohrförmige Leitung 87 zu elektro-pneumatischen Druckwandlern 88-90. Von dem elektro-pneumatischen Druckwandler 90 führt eine Leitung 91 zum Stellantrieb des Ventils 19 und eine Leitung 92 verbindet den elektro-pneumatischen Druckwandler 89 mit dem Membrandose 13. Der Stellantrieb 16 des Stellgliedes 15 ist mit dem elektro-pneumatischen Wandler 88 durch eine Leitung 93 verbunden. Eine Steuereinheit 94 ist mit stromführenden Leitungen 95-97 mit den elektro-pneumatischen Wandlern 88-90 verbunden. Meßfühler 86, 98-102 erfassen den Umgebungsluftdruck, den Verschwenkwinkel der Drucksteuerklappe, den Hub des Abgasrückführventils, die Ansaugluft- und Kühlmitteltemperatur, und den Regelweg der nicht dargestellten Brennstoffeinspritzpumpe. Die Ausgangssignale der Meßfühler 86, 98-101 werden Meßumformern 103-109 und die Ausgangssignale des Meßfühlers 102, der die Brennkraftmaschinen-Drehzahl erfaßt, werden einem Impulsformer 109 zugeführt. Die ausgangsseitigen Signale der Meßumformer 103-108 und des Impulsformers 109 werden einem Mikrocomputersystem 111 der Steuereinheit 94 zugeführt. Das Mikrocomputersystem 111 umfaßt einen eine Eingabe- und Ausgabeeinheit 112, 113 eine CPU sowie ein ROM und ein RAM 116 verbindenden Datenbus 117. Von der Ausgabeeinheit 113 werden die steuereinheitsseitigen Endstufen 118-120 für die elektro-pneumatischen Wandler 88-90 aktiviert.

In der Fig. 6 ist in einem Blockschaltbild 121 die Signalverarbeitung für die Abgasrückführ- und Drucksteuerklappenregelung dargestellt. Das Blockschaltbild 121 umfaßt Funktionsblöcke 122-126 mit Korrekturfaktoren, Verknüpfungseinheiten 127, 128, Regler 129 und 130 und die Endstufen 119, 120, die über die nicht dargestellten elektro-pneumatischen Wandler 89, 90 die Stellglieder 13, 19 beaufschlagen. In Abhängigkeit der Temperatur der Ansaugluft wird im Funktionsblock 122 gemäß dem Blocksymbol ein Korrekturfaktor ermittelt, der und ein kühlmitteltemperaturabhängiger Korrekturfaktor gemäß dem Blocksymbol aus den Funktionsblock 123, sowie ein in Abhängigkeit vom Umgebungsluftdruck gemäß dem Blocksymbol im Funktionsblock 124 ermittelter Korrekturfaktor werden den Verknüpfungseinheiten 127, 128 zugeführt. Aus einem Kennfeld des Funktionsblockes 125 ist in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine und des Regelweges der Stellwinkel der Drucksteuerklappe 12 ermittelbar, der der Verknüpfungseinheit 127 zugeführt wird. Anhand der Drehzahl der Brennkraftmaschine und des Regelstangenweges wird im Funktionsblock 126 aus einem Kennfeld der einzustellende Hub für das Ventil 19 ermittelt und der Verknüpfungseinheit 128 zugeführt.

In der Verknüpfungseinheit 127 wird durch Multiplikation der Korrekturfaktoren mit dem Wert des Stellwinkels eine Führungsgröße w ermittelt, aus der und einer Regelgröße im Summenpunkt 131 eine dem Drucksteuerklappen- Regler 129 zugeführte Regelabweichung x _w ermittelt wird. Die Stellgröße des Reglers 129 wird der Endstufe 119 zugeleitet, die unter Vermittlung des elektro-pneumatischen Wandlers 89 den Stellantrieb des Stellgliedes 13 beaufschlagt.

In der Verknüpfungseinheit 128 wird durch Multiplikation der Korrekturfaktoren mit dem Stellwert des Hubes des Ventils 19 eine Führungsgröße w ermittelt, aus der und einer Regelgröße im Summenpunkt 132 eine Regelabweichung x _w ermittelt wird, die dem Regler 130 für die Abgasrückführung zugeleitet wird. Die Stellgröße des Reglers 130 wird der Endstufe 120 und unter Vermittlung des elektro-pneumatischen Wandlers 90 dem Stellantrieb des Stellgliedes 19 zugeleitet.

Ein Blockschaltbild 133 der Regelung der Ansaugluftvorwärmung in der Fig. 7 umfaßt Funktionsblöcke 134, 135, eine Verknüpfungseinheit 136 und einen eine Korrektureinheit 137, eine Endstufe 118 und einem als Membrandose ausgebildetes Stellglied 16 aufweisenden Regler 138. Gemäß dem Blocksymbol im Funktionsblock 134 wird in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur ein Korrekturfaktor ermittelt und der Verknüpfungseinheit 136 zugeführt. Brennkraftmaschinendrehzahl- und regelwegabhängig wird aus einem Kennfeld des Funktionsblockes 135 die Ansauglufttemperatur ermittelt, die in der Verknüpfungseinheit 136 nach Multiplikation mit dem Korrekturwert aus dem Funktionsblock 134 einem Summenpunkt 139 zugeführt wird. Die im Summenpunkt 139 aus der Führungsgröße w und der Regelgröße x gebildete Regelabweichung x _w wird einer Korrektureinrichtung 137 des Reglers 138 zugeführt, der die Endstufe 118 und das Stellglied 16 umfaßt.

Die mit den Meßfühlern 84, 86, 98-102 erfaßten Betriebsparameter werden der Steuereinheit 94 zugeführt. In dem Mikrocomputersystem wird nach dem Blockschaltbild nach Fig. 7 die Temperatur der Ansaugluft und nach dem Blockschaltbild nach Fig. 6 die Abgasrückführung geregelt. Die Kennfelder der Funktionsblöcke 125, 126 und 135 sind im Speicher 115 gespeichert. Die im Mikrocomputersystem ermittelten Regelabweichungen x _w werden mit der Ausgabeeinheit 113 den Endstufen 118-120 zugeführt, die unter Vermittlung der elektro-pneumatischen Wandler 88-90 die Stellantriebe der Stellglieder 12, 15, 19 beaufschlagen.

Claims (16)

1. Verfahren zur Erhöhung der Prozeßtemperatur einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine mit einer zwischen der Abgas- und der Ansaugluftleitung angeordneten Abgasrückführleitung mit einem Stellglied, welches vom einem hilfskraftbetätigten Stellantrieb verstellt wird, der von einer Steuereinheit aktiviert wird, die anhand der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine, sowie dem Umgebungsluftdruck die Abgasrückführmenge einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer vorgegebenen Grenztemperatur des Kühlmittels (T _{kw Grenz} ) zwischen einem unteren Drehzahlabschnitt (n ₁) und einem oberen Drehzahlabschnitt (n ₂) bis zum Erreichen von 90% der Nutzleistung der Brennkraftmaschine und zwischen diesem oberen Drehzahlabschnitt (n ₂) und einer 90% der Nenndrehzahl entsprechenden Drehzahl (n ₄) bis zum Erreichen von 75% der Nutzleistung der Brennkraftmaschine die Ansaugluft vorgewärmt wird und daß innerhalb eines Temperaturbereiches zwischen T _{kw Grenz} und einer darunter liegenden Temperatur (T ₁) im Drehzahlbereich zwischen dem oberen Drehzahlabschnitt (n ₂) und einem darüberliegenden Drehzahlabschnitt (n ₃) bis zum Erreichen von 75% der Nutzleistung der Brennkraftmaschine eine Abgasrückführung erfolgt, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (V ₄) oder ab Erreichen einer 50%-igen Nutzleistung reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kühlmitteltemperaturbereichs T ₁, T _{kw Grenz} von 25°C bis 97°C die Abgasrückführung erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasrückführphase bei einer Brennkraftmaschinenlast ≦ωτ 50% der Nutzleistung der angesaugten Luftmenge bis zu ca. 50% Abgas zugemischt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasrückführphase bei einer Brennkraftmaschinenlast ≦ωτ 50% der Nutzleistung das Stellglied (19) in der Abgasrückführleitung (9) weitgehend geöffnet ist, und daß der Unterdruck in der Mischstrecke (7) mit einer in dieser angeordneten und in Schließstellung verschwenkten Drucksteuerklappe (12) verstärkt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasrückführphase bei einer Brennkraftmaschinenlast ≦λτ 50% der Nutzleistung das Stellglied (19) in der Abgasrückführleitung (9) nur zum Teil geöffnet ist, und daß die Drucksteuerklappe (12) in Öffnungsstellung ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschwenkwinkel des Verstellhebels (50) an dem Einspritzpumpenregler (26) der luftverdichtenden Brennkraftmaschine (1) ein Maß für die Nutzleistung ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Kraftfahrzeuggeschwindigkeit v ₄ ca. 90 km/h beträgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, an einer Brennkraftmaschine mit einer Unterdruckpumpe mit einem nachfolgenden Unterdruck-Regelventil in der Zuleitung zum Stellantrieb des Abgasrückführventils und einer Brennstoffeinspritzpumpe mit einem Verstellhebel, an dem das Fahrpedal angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterdruck-Regelventil (25) an der Brennstoffeinspritzpumpe (26) befestigt ist und mit dem Verstellhebel (50) in Wirkverbindung steht, und daß der ausgangsseitige modulierte Druck des Unterdruck-Regelventils (25) und der Atmosphärendruck einerseits und der Unterdruck von der Unterdruckpumpe (23) andererseits einen Druckumsetzer (27) beaufschlagen, von dem eine Leitung (31) mit einem 3/2 Wegeventil (30) mit hilfskraftbetätigtem Stellantrieb zum Abgasrückführventil (19) führt, und daß von der Unterdruckpumpe (23) eine Zuleitung (24, 32, 35) mit einem 3/2 Wegeventil (36) zu einem als Membrandruckdose (13) ausgebildeten Stellantrieb der Drucksteuerklappe (12) führt, und daß von der Unterdruckpumpe (23) eine weitere Zuleitung (24, 32) mit einem hilfskraftbetätigten 3/2 Wege-Ventil (33) und einem Druckregler (34) zum Stellantrieb (16) des Stellgliedes (15) der Ansaugluftvorwärmung führt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bimetall des Druckreglers (34) von der vorgewärmten Ansaugluft umströmt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die atmosphärenseitigen Anschlüsse vom Unterdruck- Regelventil (25) des Druckumsetzers (27) und den von den 3/2 Wege-Ventilen (30, 33, 36) mit dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges durch Leitungen (29, 29 a-c) in Verbindung stehen.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hilfskraftbetätigten Stellantriebe der 3/2 Wege-Ventile (30, 33, 36) Elektromagnete sind.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellantriebe der 3/2 Wege-Ventile (30, 33, 36) mittels Schalter (46-48) ansteuerbar sind, die von einer mit dem Verstellhebel (50) in Wirkverbindung stehenden Nockenscheibe (49 a-c) geschaltet werden.

13. Verfahren zur Erhöhung der Prozeßtemperatur einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine mit einer zwischen der Abgas- und der Ansaugluftleitung angeordneten Abgasrückführleitung mit einem Stellglied, das von einem hilfskraftbetätigten Stellantrieb verstellt wird, der von einer Steuereinheit aktiviert wird, die anhand von Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine sowie der Kühlmitteltemperatur und des Umgebungsluftdruckes die momentane Abgasrückführmenge einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem vorgegebenen Ansaugluft-Temperatur- Kennfeld (135) last- und drehzahlabhängig ein Temperaturwert ermittelt wird. der kühlmitteltemperaturabhängig korrigiert als Sollwert einem Regler (138) zugeführt wird, der mittels eines Stellgliedes (16) den Zustrom vorgewärmter Ansaugluft zum Ansaugluftstrom verändert, und daß ab einer vorgegebenen Brennkraftmaschinendrehzahl n _E Abgas dem vorgewärmten Ansaugluftstrom beigemischt wird, indem das Stellglied (19) in der Abgasrückführleitung (9) und eine Drucksteuerklappe (12) stromauf der Einmündung der Abgasrückführleitung (9) ins Luftführungsgehäuse (4) betätigt wird, deren Verschwenkwinkel last- und drehzahlabhängig aus einem vorgegebenen Drucksteuerklappen-Kennfeld (125) bestimmt und unter Berücksichtigung der Ansaugluft- und Kühlmitteltemperatur, sowie des Umgebungsluftdruckes korrigiert und einem Drucksteuerklappen-Stellungsregler (129) zugeführt wird, der über den Stellantrieb (13) die Drucksteuerklappe (12) positioniert, wobei die Position des Stellgliedes (19) aus einem Abgasrückführ- Kennfeld (126) drehzahl- und lastabhängig bestimmt und unter Berücksichtigung der Ansaugluft- und Kühlmitteltemperatur sowie des Umgebungsluftdruckes korrigiert einem Abgasrückführ-Stellungsregler (130) zugeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastzustand der Brennkraftmaschine mit dem Regelstangenweg an der Brennstoffeinspritzpumpe (26) bestimmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Brennkraftmaschinen-Drehzahl n _E ca. 500 min^-1 beträgt.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13, mit einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen Unterdruckpumpe, von der eine Leitung zum Stellantrieb des Abgasrückführventils führt, dadurch gekennzeichnet, daß elektro-pneumatische Wandler (88-90) einerseits durch eine Leitung (87) mit der Unterdruckpumpe (23) und andererseits mit stromführenden Leitungen (95-97) mit der Steuereinheit (94) verbunden ist, und daß eine Leitung (91) vom elektro-pneumatischen Wandler (90) zum Stellantrieb des Abgasrückführventils (19) führt, dessen Hub mit einem Meßfühler (86) erfaßt und der Steuereinheit (94) zugeführt wird, und daß eine Leitung (92) vom elektro-pneumatischen Wandler (89) zur Membrandose (13) der Drucksteuerklappe (12) führt, deren Verstellwinkel mit einem Meßfühler (84) erfaßt und der Steuereinheit (94) zugeführt wird, und daß vom elektro-pneumatischen Wandler (88) eine Leitung (93) zum Stellantrieb (16) des Stellgliedes (15) führt, stromab dem im Luftführungsgehäuse (4) ein mit der Steuereinheit (94) in Verbindung stehender Temperaturmeßfühler (99) angeordnet ist.