WO2015039800A1 - Überprüfen der funktionsfähigkeit einer differenzdruckmesseinheit eines kraftfahrzeug-abgasrückführsystems - Google Patents

Überprüfen der funktionsfähigkeit einer differenzdruckmesseinheit eines kraftfahrzeug-abgasrückführsystems Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas recirculation system in one
  • the invention relates to a method for checking the operability of a differential pressure measuring unit provided in such an exhaust gas recirculation system.
  • Exhaust gas recirculation systems are used in motor vehicles, inter alia, to reduce pollutant emissions in exhaust gases from an internal combustion engine.
  • exhaust gases originating from the internal combustion engine are at least partially conducted back into the internal combustion engine.
  • a rate at which exhaust gases are recirculated should be adjusted as precisely as possible to an operating state of the internal combustion engine to be adopted.
  • Exhaust gas recirculation passage are returned by the exhaust gases from the engine back into an air supply duct, arranged an exhaust gas recirculation valve, which is configured to be able to controllably throttle an exhaust gas flow in the exhaust gas recirculation channel.
  • the actually prevailing exhaust gas recirculation rate should be able to be accurately determined during operation of the internal combustion engine.
  • it may be provided, for example, to measure an opening cross-section of the exhaust gas recirculation valve, a differential pressure across the exhaust gas recirculation valve and an exhaust gas temperature, and to determine the exhaust gas recirculation rate therefrom.
  • a method for determining a low-pressure exhaust gas recirculation mass flow in an air system of an internal combustion engine is described, for example, in DE 10 2011 017 779 A1.
  • a differential pressure measuring unit Functioning of a differential pressure measuring unit that is used to measure the differential pressure across the exhaust gas recirculation valve is generally not checked. In particular, it can not be checked whether one or more pressure sensors, which are to measure a currently prevailing pressure in the exhaust gas to be recirculated on the one hand upstream of the exhaust gas recirculation valve and on the other hand downstream of the exhaust gas recirculation valve, so that the differential pressure can be determined therefrom, work correctly and / or corresponding connections with the exhaust gas recirculation channel are intact.
  • Exhaust gas recirculation system proposed a motor vehicle.
  • the exhaust gas recirculation system has an air supply channel, an exhaust gas recirculation channel, an exhaust gas recirculation valve, a differential pressure measuring unit and a storage flap.
  • the air supply duct serves to supply air to an internal combustion engine.
  • the exhaust gas recirculation channel is used to recirculate exhaust gases from the
  • the exhaust gas recirculation valve is disposed in the exhaust gas recirculation passage and serves to controllably throttle an exhaust gas flow in the exhaust gas recirculation passage.
  • the differential pressure measuring unit is configured to measure a pressure drop in an exhaust gas flow passing through the exhaust gas recirculation valve.
  • the damper serves for
  • the proposed method is characterized by the following method steps, which are preferably carried out in the order given. First the damper flap is set to a first position. Subsequently, a first value of a pressure drop in the exhaust gas flow is measured when flowing through the Abgas Wegströmventils means of the differential pressure measuring unit. After that, the storage flap is adjusted to a second position, wherein the second position differs from the first position and can be further opened or further closed. Then, a second value of the pressure drop in the exhaust stream becomes
  • Exhaust gas recirculation system proposed for a motor vehicle with a differential pressure measuring unit, wherein the exhaust gas recirculation system an air supply duct, a Exhaust gas recirculation channel, an exhaust gas return valve and a
  • the exhaust gas recirculation system also includes a stowage flap for controllably stowing air to be supplied upon entering the air supply passage, wherein the stowage flap is disposed such that the exhaust gas recirculation passage downstream of the stowage flap into the air intake passage
  • the proposed exhaust gas recirculation system should be designed in particular to a method according to the above
  • the damper can in this case between a likewise in the
  • Exhaust gas recirculation system provided air filter, which is arranged upstream of the storage flap, and also provided in the exhaust gas recirculation system throttle valve, which is arranged in the air supply passage downstream of the storage flap, may be provided.
  • Differential pressure measuring units are used in exhaust gas recirculation systems to provide a differential pressure, that is, a pressure difference, between a gas pressure flowing in the exhaust gas recirculation passage upstream of the exhaust gas recirculation passage
  • Exhaust gas recirculation passage upstream of the exhaust gas recirculation valve several hundred hPa, e.g. 300 hPa.
  • a negative pressure in the exhaust gas recirculation passage downstream of the exhaust gas recirculation valve is usually much less, and is regularly less than 50 hPa, usually less than 20 hPa.
  • a negative pressure in the exhaust gas recirculation passage downstream of the exhaust gas recirculation valve is usually much less, and is regularly less than 50 hPa, usually less than 20 hPa.
  • the differential pressure to be measured by the differential pressure measuring unit can be very low, For example, significantly less than 100 hPa, and thus can be difficult to measure with sufficient precision.
  • Differential pressure measuring unit generally via a differential pressure sensor, which in two places, i. upstream of the exhaust gas recirculation valve and downstream of the exhaust gas recirculation valve, is connected to the exhaust gas recirculation system and configured to measure a pressure difference between prevailing pressures there. This can be deduced to a pressure drop across the Abgas Wegströmventil.
  • the differential pressure measuring unit could also be equipped with a plurality of pressure sensors, wherein one of the pressure sensors is designed to measure the pressure in the exhaust gas recirculation passage upstream of the Abgas Wegströmventils and the other pressure sensor is adapted to measure the pressure downstream of the Abgas Wegströmventils.
  • the differential pressure sensor or the pressure sensors in the differential pressure measuring unit is arranged and, for example via a hose, each with a port in the exhaust gas recirculation passage upstream or downstream of the Abgas Wegströmventils in
  • a hitherto difficult to detect disturbance of the operability of the differential pressure measuring unit may in particular occur when the leading to the differential pressure sensor or the pressure sensor hose no
  • Fluid communication more to the connection to the exhaust gas recirculation channel makes, for example, because it has slipped from the terminal is defective or clogged.
  • a malfunction of the differential pressure measuring unit can hardly be detected, since the negative pressures to be measured here are only very slight and are generally much less influenced by the operating state of the internal combustion engine, such as the overpressure the connection
  • an additional stowage flap is typically provided upstream of the mouth of the exhaust gas recirculation passage in this air supply passage and thus also at a position upstream of the port at which the Pressure in the recirculated exhaust gas downstream of the exhaust gas recirculation valve is to be measured.
  • the damper is successively placed in two different positions and in each of the positions of the current value of the
  • Exhaust gas recirculation system does not differ relevant value from each other.
  • substantially the same may be understood to mean that the two values differ by less than 10 hPa, preferably less than 5 hPa.
  • Malfunction indicating signal are generated. This signal can then be interpreted as an indicator that, for example, the fluid communication between the differential pressure measuring unit and the connection to the
  • Inspection can be detected and corrected.
  • the position of the storage flap can be selectively changed in the short term to test the functionality of the differential pressure measuring unit without noticeably changing the behavior of the internal combustion engine for the driver.
  • Pressure drops are measured at the same operating condition of the internal combustion engine, it can be ensured that changes in the pressure drop over the Abgas Wegströmventil, as they are caused by changing the position of the damper, not be superimposed or compensated by a changing pressure within the exhaust gas recirculation channel, as he can adjust due to changing operating conditions of the internal combustion engine. Compensation of the pressure drop variations caused by the damper by corresponding pressure changes caused by changed operating conditions of the internal combustion engine could otherwise result in the two pressure drop values measured by the differential pressure measuring unit not differing significantly, although the exhaust gas recirculation system and
  • FIG. 1 illustrates a functional diagram of an exhaust gas recirculation system designed according to the invention.
  • FIG. 1 shows an inventively ausgestaltetes exhaust gas recirculation system 1 with a low-pressure exhaust gas recirculation for a motor vehicle is shown schematically.
  • Air supply channel 5 is provided, can be sucked through the air from an environment 7 and passed through several components through to the engine 3.
  • an air filter 9 is provided in order to filter out dirt from the sucked in from the environment 7 air can.
  • the cleaned air is then compressed in a compressor 13 and cooled in a charge air cooler 15.
  • Throttle 17 then regulates the flow rate of the gas stream mainly consisting of the intake air from the outside to the
  • Internal combustion engine 3 controls in this way the operating condition of the internal combustion engine.
  • Exhaust gas recirculation channel 25 fed. Through this exhaust gas recirculation passage 25, the exhaust gases are returned and at an orifice 37 in which the
  • Exhaust gas recirculation channel 25 opens into the air supply channel 5, admixed with the outside sucked fresh air.
  • Exhaust gas recirculation cooler 27 and then an exhaust gas recirculation valve 29.
  • the Abgas Wegströmventil 29 serves to throttle an exhaust gas flow within the exhaust gas recirculation passage 25 and thus to regulate a flow rate.
  • Pressure ratios within the exhaust gas recirculation passage 25 upstream of the exhaust gas recirculation valve 29 and downstream of the exhaust gas recirculation valve 29, that is, a pressure drop across the exhaust gas recirculation valve 29, should be known. To be able to measure these pressure conditions is a
  • Differential pressure measuring unit 31 is provided.
  • a differential pressure sensor is included, which via hoses 39, 41 with
  • a congestion flap 11 provided in the air feed channel 5 upstream of the mouth 37 of the exhaust gas recirculation channel 25 can be selectively adjusted during a test procedure and changes occurring as a result are observed become.
  • a fluid connection between a region of the air supply duct 5 upstream of this damper 11, which includes, inter alia, the air filter 9, and a region downstream of the damper 11, which contains, among other things, the engine 3, and thus a flow rate through the Stowage flap 11 and related pressure conditions in particular downstream of the storage flap 11 are regulated.
  • a different negative pressure due to the sucking effect of the engine 3 and the compressor 13 can be adjusted.
  • Differential pressure measuring unit 31 provided differential pressure sensor and the exhaust gas recirculation channel 25 downstream of the Abgas Wegströmventils 29 connects, permeable and correctly connected, the damper 11 is successively placed in two different positions and measured at both positions by means of the differential pressure measuring unit 31, the pressure drop across the Abgas Wegströmventil 29.
  • Method according to the invention for checking the functionality of its differential pressure measuring unit can be used in particular with all turbochargers supercharged internal combustion engines, regardless of whether Otto or diesel, with low-pressure exhaust gas recirculation.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Differenzdruckmesseinheit (31 ) in einem Abgasrückführsystem (1) eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechendes Abgasrückführsystem (1) beschrieben. In einem Luftzuführkanal (5) wird hinter einem Luftfilter (9) und vor einer Mündung (37) eines Abgasrückführkanals (25) eine Stauklappe (11) vorgesehen. Diese Stauklappe (11) wird in zwei verschiedene Stellungen eingestellt und jeweils ein Wert eines Druckabfalls in dem Abgasstrom bei Durchströmen eines in dem Abgasrückführkanal (25) vorgesehenen Abgasrückströmventils (29) gemessen. Ändert sich der gemessene Druckabfall trotz Verstellen der Stauklappe (11) nicht wesentlich, kann von einer Störung der Differenzdruckmesseinheit (31) ausgegangen werden. Insbesondere kann erkannt werden, wenn ein Schlauch (41), der einen Differenzdrucksensor der Differenzdruckmesseinheit (31) mit einem Anschluss (35) an den Abgasrückführkanal (25) stromabwärts des Abgasrückströmventils (29) verbindet, abgerissen, abgerutscht oder verstopft ist.

Description

Beschreibung
Titel
ÜBERPRÜFEN DER FUNKTIONSFÄHIGKEIT EINER DIFFERENZDRUCKMESSEINHEIT EINES KRAFTFAHRZEUG-ABGASRÜCKFÜHRSYSTEMS
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrückführsystem in einem
Kraftfahrzeug mit einer Differenzdruckmesseinheit. Insbesondere betrifft die
Erfindung ein Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer in einem solchen Abgasrückführsystem vorgesehenen Differenzdruckmesseinheit.
Stand der Technik
Abgasrückführsysteme werden in Kraftfahrzeugen unter anderem eingesetzt, um Schadstoffemissionen in Abgasen aus einem Verbrennungsmotor zu reduzieren. Hierzu werden aus dem Verbrennungsmotor stammende Abgase zumindest teilweise zurück in den Verbrennungsmotor geleitet. Durch das Zuführen solcher Abgase zusätzlich zu ebenfalls zugeführter Frischluft zu dem
Verbrennungsmotor, kann dadurch, dass die Abgase als inertes Gas
reaktionsträge sind, eine Entstehung beispielsweise von Stickoxiden bei der Verbrennung vermindert werden.
Zur Optimierung der Verbrennung in dem Verbrennungsmotor sollte eine Rate, mit der Abgase rückgeführt werden, möglichst genau auf einen einzunehmenden Betriebszustand des Verbrennungsmotors abgestimmt werden. Um eine
Abgasrückführrate beeinflussen zu können, ist hierzu in einem
Abgasrückführkanal, durch den Abgase aus dem Verbrennungsmotor zurück in einen Luftzuführkanal rückgeleitet werden, ein Abgasrückstromventil angeordnet, welches dazu ausgestaltet ist, einen Abgasstrom in dem Abgasrückführkanal steuerbar drosseln zu können.
Um mit Hilfe des Abgasrückströmventils eine gewünschte Abgasrückführrate möglichst genau einstellen zu können, sollte die tatsächlich vorherrschende Abgasrückführrate während des Betriebs des Verbrennungsmotors genau ermittelt werden können. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, einen Öffnungsquerschnitt des Abgasrückströmventils, einen Differenzdruck über dem Abgasrückstromventil und eine Abgastemperatur zu messen und hieraus die Abgasrückführrate zu ermitteln.
Ein Verfahren zur Bestimmung eines Niederdruck- Abgasrückführmassenstroms in einem Luftsystem einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise in DE 10 2011 017 779 AI beschrieben.
Allerdings kann bei herkömmlichen Abgasrückführsystemen eine
Funktionsfähigkeit einer Differenzdruckmesseinheit, die zum Messen des Differenzdrucks über dem Abgasrückströmventil eingesetzt wird, im Allgemeinen nicht überprüft werden. Insbesondere kann nicht überprüft werden, ob ein oder mehrere Drucksensoren, die einen aktuell vorherrschenden Druck in dem rückzuführenden Abgas einerseits stromaufwärts des Abgasrückströmventils und andererseits stromabwärts des Abgasrückströmventils messen sollen, so dass hieraus der Differenzdruck ermittelt werden kann, korrekt funktionieren und/oder entsprechende Verbindungen mit dem Abgasrückführkanal intakt sind.
Offenbarung der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen, in einem mit einer Differenzdruckmesseinheit ausgestatteten Abgasrückführsystem eine
Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit in vorteilhafter Weise überprüfen zu können. Unter anderem kann durch die Überprüfung erkannt werden, ob ein oder mehrere Drucksensoren der Differenzdruckmesseinheit beziehungsweise Verbindungen, die solche Drucksensoren mit zugeordneten Anschlüssen an dem Abgasrückführkanal verbinden, intakt sind, insbesondere für einen stromabwärts des Abgasrückströmventils angeordneten beziehungsweise mit einem dort angeordneten Anschluss verbundenen
Drucksensor.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Differenzdruckmesseinheit in einem
Abgasrückführsystem eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Dabei weist das Abgasrückführsystem einen Luftzuführkanal, einen Abgasrückführkanal, ein Abgasrückströmventil, eine Differenzdruckmesseinheit und eine Stauklappe auf. Der Luftzuführkanal dient zum Zuführen von Luft zu einem Verbrennungsmotor. Der Abgasrückführkanal dient zum Rückführen von Abgasen aus dem
Verbrennungsmotor zurück in den Luftzuführkanal. Das Abgasrückströmventil ist in dem Abgasrückführkanal angeordnet und dient zum steuerbaren Drosseln eines Abgasstromes in dem Abgasrückführkanal. Die Differenzdruckmesseinheit ist dazu ausgelegt, einen Druckabfall in einem das Abgasrückströmventil durchströmenden Abgasstrom zu messen. Die Stauklappe dient zum
steuerbaren Stauen von zuzuführender Luft bei Eintritt in den Luftzuführkanal und ist derart angeordnet, dass der Abgasrückführkanal stromabwärts dieser Stauklappe in den Luftzuführkanal mündet. Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte, welche vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge auszuführen sind, aus. Zunächst wird die Stauklappe auf eine erste Stellung eingestellt. Anschließend wird ein erster Wert eines Druckabfalls in dem Abgasstrom bei Durchströmen des Abgasrückströmventils mittels der Differenzdruckmesseinheit gemessen. Hiernach wird die Stauklappe in eine zweite Stellung verstellt, wobei die zweite Stellung sich von der ersten Stellung unterscheidet und weiter geöffnet oder weiter geschlossen sein kann. Dann wird ein zweiter Wert des Druckabfalls in dem Abgasstrom bei
Durchströmen des Abgasrückströmventils mittels der Differenzdruckmesseinheit gemessen. Basierend auf dem gemessenen ersten und dem gemessenen zweiten Wert des Druckabfalls kann letztlich auf die Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit rückgeschlossen werden und ein die
Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit angebendes Signal erzeugt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Abgasrückführsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Differenzdruckmesseinheit vorgeschlagen, wobei das Abgasrückführsystem einen Luftzuführkanal, einen Abgasrückführkanal, ein Abgasrückströmventil sowie eine
Differenzdruckmesseinheit aufweist. Zusätzlich weist das Abgasrückführsystem auch eine Stauklappe zum steuerbaren Stauen von zuzuführender Luft bei Eintritt in den Luftzuführkanal auf, wobei die Stauklappe derart angeordnet ist, dass der Abgasrückführkanal stromabwärts der Stauklappe in den
Luftzuführkanal mündet. Das vorgeschlagene Abgasrückführsystem soll insbesondere dazu ausgelegt sein, ein Verfahren gemäß dem oben
angegebenen ersten Aspekt der Erfindung durchführen zu können. Die Stauklappe kann hierbei zwischen einem ebenfalls in dem
Abgasrückführsystem vorgesehenen Luftfilter, der stromaufwärts der Stauklappe angeordnet ist, und einer auch in dem Abgasrückführsystem vorgesehenen Drosselklappe, die in dem Luftzuführkanal stromabwärts der Stauklappe angeordnet ist, vorgesehen sein.
Ideen zu der Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Erkenntnissen und Gedanken beruhend angesehen werden.
Differenzdruckmesseinheiten werden in Abgasrückführsystemen dazu eingesetzt, einen Differenzdruck, das heißt einen Druckunterschied, zwischen einem Gasdruck, der in dem Abgasrückführkanal stromaufwärts des
Abgasrückströmventils herrscht, und einem Gasdruck, der in dem
Abgasrückführkanal stromabwärts des Abgasrückströmventils herrscht, messen zu können. Der Differenzdruck hängt von der aktuell eingenommenen Einstellung des Abgasrückströmventils ab, wird aber auch vom aktuell herrschenden
Betriebszustand des Verbrennungsmotors maßgeblich beeinflusst. Je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors kann ein Überdruck in dem
Abgasrückführkanal stromaufwärts des Abgasrückströmventils mehrere hundert hPa, z.B. 300 hPa, betragen. Ein Unterdruck in dem Abgasrückführkanal stromabwärts des Abgasrückströmventils ist jedoch für gewöhnlich sehr viel geringer und beträgt regelmäßig weniger als 50 hPa, meist weniger als 20 hPa. Insbesondere in Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, in denen dieser nur einen geringen oder keinen Überdruck im Abgasrückführkanal stromaufwärts des Abgasrückströmventils erzeugt, wie beispielsweise bei nur geringer
Leistungsabgabe oder im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors, kann der von der Differenzdruckmesseinheit zu messende Differenzdruck sehr gering sein, beispielsweise deutlich weniger als 100 hPa, und kann somit schwierig mit ausreichender Präzision zu messen sein.
Um den Differenzdruck messen zu können, verfügt die
Differenzdruckmesseinheit im Allgemeinen über einen Differenzdrucksensor, der an zwei Stellen, d.h. stromaufwärts des Abgasrückströmventils und stromabwärts des Abgasrückströmventils, mit dem Abgasrückführsystem verbunden ist und dazu ausgelegt ist, eine Druckdifferenz zwischen dort herrschenden Drücken zu messen. Hierdurch kann auf einen Druckabfall über dem Abgasrückströmventil rückgeschlossen werden. Prinzipiell könnte die Differenzdruckmesseinheit auch mit mehreren Drucksensoren ausgestattet sein, wobei einer der Drucksensoren dazu ausgelegt ist, den Druck in dem Abgasrückführkanal stromaufwärts des Abgasrückströmventils zu messen und der andere Drucksensor dazu ausgelegt ist, den Druck stromabwärts des Abgasrückströmventils zu messen.
Üblicherweise ist der Differenzdrucksensor bzw. die Drucksensoren in der Differenzdruckmesseinheit angeordnet und beispielsweise über einen Schlauch mit jeweils einem Anschluss in dem Abgasrückführkanal stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts des Abgasrückströmventils in
Fluidkommunikation verbunden.
Eine bisher schwierig zu detektierende Störung der Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit kann insbesondere dann auftreten, wenn der zu dem Differenzdrucksensor bzw. dem Drucksensor führende Schlauch keine
Fluidkommunikation mehr zu dem Anschluss an dem Abgasrückführkanal herstellt, beispielsweise, weil er von dem Anschluss abgerutscht ist, schadhaft ist oder verstopft ist. Insbesondere bezüglich des mit einem stromabwärts des Abgasrückströmventils vorgesehenen Anschluss verbundenen Schlauches kann eine solche Störung der Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit kaum detektiert werden, da die hier zu messenden Unterdrücke nur sehr gering sind und im Allgemeinen vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors wesentlich schwächer beeinflusst werden, wie der Überdruck an dem Anschluss
stromaufwärts des Abgasrückströmventils.
In dem Luftzuführkanal des Abgasrückführsystems an einer Position
stromaufwärts der Mündung des Abgasrückführkanals in diesem Luftzuführkanal und somit auch an einer Position stromaufwärts des Anschlusses, an dem der Druck in dem rückgeführten Abgas stromabwärts des Abgasrückströmventils gemessen werden soll, ist typischerweise eine zusätzliche Stauklappe vorgesehen. Mithilfe einer solchen Stauklappe kann der vorherrschende Druck innerhalb des Luftzuführkanals beziehungsweise des in diesen mündenden Bereichs des Abgasrückführkanals gezielt verändert werden.
Es wird vorgeschlagen, diese Möglichkeit der gezielten Veränderung des Drucks zu nutzen, um die Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit zu überprüfen. Hierzu wird die Stauklappe nacheinander in zwei verschiedene Stellungen gebracht und in jeder der Stellungen der aktuelle Wert des
Druckabfalls in dem Abgasstrom bei Durchströmen des Abgasrückströmventils mithilfe der Differenzdruckmesseinheit gemessen. Durch das Verändern der Stellung der Stauklappe verändert sich auch der Druck innerhalb des
Abgasrückführkanals stromabwärts des Abgasrückströmventils. Somit müssen sich bei korrekt arbeitender Differenzdruckmesseinheit die beiden von ihr gemessenen Werte des Druckabfalls voneinander unterscheiden.
Für den Fall jedoch, dass der erste Wert des Druckabfalls im Wesentlichen gleich dem zweiten Wert des Druckabfalls ist, kann auf eine mangelhafte
Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit rückgeschlossen werden.
Unter„im Wesentlichen gleich" kann hierbei verstanden werden, dass sich die beiden gemessenen Werte höchstens um einen für die Funktion der
Abgasrückführanlage nicht relevanten Wert voneinander unterscheiden.
Insbesondere kann unter„im Wesentlichen gleich" verstanden werden, dass sich die beiden Werte um weniger als 10 hPa, vorzugsweise weniger als 5 hPa, unterscheiden.
Wenn sich die beiden bei verschiedenen Stauklappenstellungen gemessenen Druckdifferenzwerte im Wesentlichen nicht unterscheiden, kann ein eine
Funktionsstörung angebendes Signal erzeugt werden. Dieses Signal kann dann als Indikator gewertet werden, dass beispielsweise die Fluidkommunikation zwischen der Differenzdruckmesseinheit und dem Anschluss an den
Abgasrückführkanal stromabwärts des Abgasrückströmventils gestört ist .
Basierend auf einem solchen Signal kann beispielsweise ein entsprechender Eintrag in einem Fehlerspeicher eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden, so dass die Störung spätestens bei der nächsten
Inspektion erkannt und behoben werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann es vorteilhaft sein, den ersten und den zweiten Wert des Druckabfalls während eines Schubbetriebs des
Verbrennungsmotors zu messen. Während des Schubbetriebs kann die Stellung der Stauklappe kurzfristig gezielt verändert werden, um die Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit zu testen, ohne dass dabei das Verhalten des Verbrennungsmotors für den Fahrer spürbar verändert wird.
Es kann außerdem vorteilhaft sein, den Betriebszustand des
Verbrennungsmotors zu überwachen und die Stellung der Stauklappe gezielt zu verändern und dabei den sich einstellenden ersten und zweiten Wert des
Druckabfalls zu messen, während der Betriebszustand des Verbrennungsmotors gleich bleibt . Indem darauf geachtet wird, dass die beiden Werte der
Druckabfälle bei gleich bleibendem Betriebszustand des Verbrennungsmotors gemessen werden, kann sichergestellt werden, dass Änderungen im Druckabfall über dem Abgasrückströmventil, wie sie durch das Verändern der Stellung der Stauklappe bedingt sind, nicht durch einen sich ändernden Druck innerhalb des Abgasrückführkanals überlagert oder kompensiert werden, wie er sich aufgrund von sich ändernden Betriebszuständen des Verbrennungsmotors einstellen kann. Eine Kompensation der durch die Stauklappe bedingten Druckabfalländerungen durch entsprechende Druckänderungen, die durch veränderte Betriebszustände des Verbrennungsmotors bedingt sind, könnte ansonsten dazu führen, dass sich die beiden von der Differenzdruckmesseinheit gemessenen Druckabfall-Werte nicht wesentlich unterscheiden, obwohl das Abgasrückführsystem und
insbesondere seine Differenzdruckmesseinheit einwandfrei funktionieren, und somit ein eine Fehlfunktion angebendes Signal fälschlicherweise erzeugt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Merkmale und Vorteile von
Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf ein
erfindungsgemäßes Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Differenzdruckmesseinheit in einem Abgasrückführsystem und teilweise mit Bezug auf das entsprechend ausgestaltete Abgasrückführsystem beschrieben sind. Ein Fachmann wird erkennen, dass die einzelnen Merkmale in geeigneter
Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen und gegebenenfalls Synergieeffekten gelangen zu können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Figur 1 veranschaulicht ein Funktionsschema eines erfindungsgemäß ausgestalteten Abgasrückführsystems.
Die Figur ist lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Abgasrückführsystem 1 mit einer Niederdruck- Abgasrückführung für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt.
Um einen Verbrennungsmotor 3 mit Sauerstoff zu versorgen, ist ein
Luftzuführkanal 5 vorgesehen, über den Luft aus einer Umgebung 7 angesaugt und durch mehrere Komponenten hindurch bis zu dem Verbrennungsmotor 3 geleitet werden kann. In der Nähe eines Eingangs des Luftzuführkanals 5 ist ein Luftfilter 9 vorgesehen, um Verschmutzungen aus der aus der Umgebung 7 angesaugten Luft herausfiltern zu können. Die gereinigte Luft wird dann in einem Verdichter 13 verdichtet und in einem Ladeluftkühler 15 gekühlt. Eine
Drosselklappe 17 reguliert dann die Durchflussmenge des hauptsächlich aus der von außen angesaugten Luft bestehenden Gasstroms hin zu dem
Verbrennungsmotor 3 und regelt auf diese Weise den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 3.
Nachdem das derart zugeführte Gas zusammen mit dem darin zuvor
eingebrachten Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor 3 verbrannt wurde, werden entstehende Abgase zunächst durch eine Turbine 19 geleitet, welche die in dem Abgas enthaltene kinetische Energie nutzen kann, um beispielsweise den Verdichter 13 anzutreiben. Anschließend werden die Abgase durch einen Katalysator 21 geleitet. Bevor die Abgase durch einen Schalldämpfer 23 hindurch letztendlich in die
Umgebung 7 abgeleitet werden, wird ein Teil der Abgase einem
Abgasrückführkanal 25 zugeleitet. Durch diesen Abgasrückführkanal 25 werden die Abgase zurückgeführt und an einer Mündung 37, in der der
Abgasrückführkanal 25 in den Luftzuführkanal 5 mündet, der von außen angesaugten Frischluft beigemischt.
In dem Abgasrückführkanal 25 durchströmt das Abgas zunächst einen
Abgasrückstrom-Kühler 27 und dann ein Abgasrückströmventil 29. Das Abgasrückströmventil 29 dient dabei dazu, eine Abgasströmung innerhalb des Abgasrückführkanals 25 zu drosseln und damit eine Strömungsrate zu regulieren.
Um die Abgasrückströmrate zuverlässig bestimmen zu können, sollte nicht nur der Durchströmquerschnitt durch das Abgasrückströmventil 29 sowie die Temperatur des durchströmenden Abgases bekannt sein, sondern auch die
Druckverhältnisse innerhalb des Abgasrückführkanals 25 stromaufwärts des Abgasrückströmventils 29 sowie stromabwärts des Abgasrückströmventils 29, das heißt ein Druckabfall über das Abgasrückströmventil 29, sollten bekannt sein. Um diese Druckverhältnisse messen zu können, ist eine
Differenzdruckmesseinheit 31 vorgesehen. In dieser Differenzdruckmesseinheit ist ein Differenzdrucksensor enthalten, die über Schläuche 39, 41 mit
Anschlüssen, 33, 35 an dem Abgasrückführkanal 25 einerseits stromaufwärts des Abgasrückströmventils 29 und andererseits stromabwärts dieses
Abgasrückströmventils 29 verbunden ist.
Um nun überprüfen zu können, ob die Differenzdruckmesseinheit 31 korrekt funktioniert und damit die von ihr gelieferten Druckmesswerte verlässlich sind, kann eine in dem Luftzuführkanal 5 stromaufwärts der Mündung 37 des Abgasrückführkanals 25 vorgesehene Stauklappe 11 im Rahmen eines Testvorgangs gezielt verstellt werden und daraufhin eintretende Veränderungen beobachtet werden. Mithilfe der Stauklappe 11 kann eine Fluidverbindung zwischen einem Bereich des Luftzuführkanals 5 stromaufwärts dieser Stauklappe 11, der unter anderem den Luftfilter 9 enthält, und einem Bereich stromabwärts der Stauklappe 11, der unter anderem den Verbrennungsmotor 3 enthält, verändert werden und somit eine Durchströmrate durch die Stauklappe 11 und damit zusammenhängend Druckverhältnisse insbesondere stromabwärts der Stauklappe 11 reguliert werden. Je nach Stellung der Stauklappe 11, das heißt, je nach dem wie weit die Verbindung zwischen diesen beiden Teilbereichen des Luftzuführkanal 5 geöffnet ist, kann sich stromabwärts der Stauklappe 11 ein anderer Unterdruck aufgrund der ansaugenden Wirkung des Verbrennungsmotors 3 und des Verdichters 13 einstellen.
Um zu überprüfen, ob die Differenzdruckmesseinheit 31 korrekt funktioniert und ob beispielsweise der Schlauch 41, der zwischen dem in der
Differenzdruckmesseinheit 31 vorgesehenen Differenzdrucksensor und dem Abgasrückführkanal 25 stromabwärts des Abgasrückströmventils 29 verbindet, durchlässig und korrekt verbunden ist, wird die Stauklappe 11 nacheinander in zwei verschiedene Stellungen gebracht und bei beiden Stellungen mittels der Differenzdruckmesseinheit 31 der Druckabfall über das Abgasrückströmventil 29 gemessen.
Fällt zum Beispiel der Differenzdruck beim Öffnen der Stauklappe 11
beziehungsweise steigt der Differenzdruck beim Schließen der Stauklappe 11 proportional einer Klappengeschwindigkeit an, dann kann davon ausgegangen werden, dass die Differenzdruckmesseinheit korrekt funktioniert und die
Fluidkommunikationsverbindung durch den Schlauch 41 intakt ist.
Wenn sich jedoch der von der Differenzdruckmesseinheit 31 gemessene Wert nicht ändert, wenn die Stellung der Stauklappe 11 verändert wird, muss von einem Fehler oder einer Störung in der Differenzdruckmesseinheit 31
ausgegangen werden. Insbesondere kann dies als Anzeichen dafür gewertet werden, dass der Schlauch 41 abgerissen, von dem Anschluss 35 abgerutscht oder verstopft ist. Darauf hin kann ein einen solchen Fehler beziehungsweise eine solche Störung angebendes Signal erzeugt werden und beispielsweise in einem mit der Differenzdruckmesseinheit 31 verbundenen Steuergerät 43 des Kraftfahrzeugs gespeichert werden.
Ein erfindungsgemäßes Abgasrückführsystem beziehungsweise ein
erfindungsgemäßes Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit von dessen Differenzdruckmesseinheit kann insbesondere bei allen mit Turboladern aufgeladenen Verbrennungsmotoren, unabhängig ob Otto oder Diesel, mit Niederdruck- Abgasrückführung eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zum Uberprüfen einer Funktionsfähigkeit einer
Differenzdruckmesseinheit (31 ) in einem Abgasrückführsystem (1 ) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Abgasrückführsystem (1 ) aufweist:
einen Luftzuführkanal (5), zum Zuführen von Luft zu einem
Verbrennungsmotor (3);
einen Abgasrückführkanal (25), zum Rückführen von Abgasen aus dem Verbrennungsmotor (3) zurück in den Luftzuführkanal (5); und
ein Abgasrückströmventil (29), welches in dem Abgasrückführkanal (25) angeordnet ist zum steuerbaren Drosseln eines Abgasstromes in dem Abgasrückführkanal (25); und
die Differenzdruckmesseinheit (31 ), welche dazu ausgelegt ist, einen
Druckabfall in einem das Abgasrückströmventil (29) durchströmenden
Abgasstrom zu messen;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abgasrückführsystem (1 ) ferner aufweist:
eine Stauklappe (1 1 ), zum steuerbaren Stauen von zuzuführender Luft bei
Eintritt in den Luftzuführkanal (5), wobei der Abgasrückführkanal (25) stromabwärts der Stauklappe (1 1 ) in den Luftzuführkanal (5) mündet; und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einstellen der Stauklappe (1 1 ) auf eine erste Stellung;
Messen eines ersten Wertes eines Druckabfalls in dem Abgasstrom bei
Durchströmen des Abgasrückströmventils (29) mittels der
Differenzdruckmesseinheit (31 );
Verstellen der Stauklappe (1 1 ) auf eine zweite Stellung;
Messen eines zweiten Wertes des Druckabfalls in dem Abgasstrom bei
Durchströmen des Abgasrückströmventils (29) mittels der
Differenzdruckmesseinheit (31 );
Rückschließen auf die Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit (31 ) basierend auf dem gemessenen ersten und zweiten Wert des Druckabfalls, und
Erzeugen eines die Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit (31 ) angebenden Signals.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei für den Fall, dass der erste Wert des Druckabfalls im Wesentlichen gleich dem zweiten Wertes des Druckabfalls ist, ein eine mangelhafte Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit (31 ) angebendes Signal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Differenzdruckmesseinheit (31 ) sowohl mit einem Anschluss (33) an den Abgasrückführkanal (25) stromaufwärts des Abgasrückströmventils (29) als auch mit einem Anschluss (35) an den Abgasrückführkanal (25) stromabwärts des
Abgasrückströmventils (29) in Fluidkommunikation steht, und
wobei für den Fall, dass der erste Wert des Druckabfalls im Wesentlichen gleich dem zweiten Wertes des Druckabfalls ist, ein eine mangelhafte Funktionsfähigkeit der Differenzdruckmesseinheit (31 ) angebendes Signal erzeugt wird, dass als Indikator zu werten ist, dass die Fluidkommunikation zwischen der Differenzdruckmesseinheit (31 ) und dem Anschluss an den Abgasrückführkanal (25) stromabwärts des Abgasrückströmventils (29) gestört ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste und der zweite Wert des Druckabfalls während eines Schubbetriebs des
Verbrennungsmotors (3) gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste und der zweite Wert des Druckabfalls während eines gleichbleibenden Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (3) gemessen werden.
Abgasrückführsystem (1 ) eines Kraftfahrzeugs mit einer
Differenzdruckmesseinheit (31 ), wobei das Abgasrückführsystem (1 ) aufweist:
einen Luftzuführkanal (5), zum Zuführen von Luft zu einem
Verbrennungsmotor (3);
einen Abgasrückführkanal (25), zum Rückführen von Abgasen aus dem Verbrennungsmotor (3) zurück in den Luftzuführkanal (5);
ein Abgasrückströmventil (29), welches in dem Abgasrückführkanal (25) angeordnet ist zum steuerbaren Drosseln eines Abgasstromes in dem Abgasrückführkanal (25); und
die Differenzdruckmesseinheit (31 ), welche dazu ausgelegt ist, einen Druckabfall in einem das Abgasrückströmventil (29) durchströmenden Abgasstrom zu messen;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abgasrückführsystem (1 ) ferner eine Stauklappe (1 1 ) zum steuerbaren Stauen von zuzuführender Luft bei Eintritt in den Luftzuführkanal (5) aufweist, wobei der Abgasrückführkanal (25) stromabwärts der Stauklappe (1 1 ) in den Luftzuführkanal (5) mündet, und
das Abgasrückführsystem (1 ) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
7. Abgasrückführsystem nach Anspruch 6, ferner aufweisend:
einen Luftfilter (9), der stromaufwärts der Stauklappe (1 1 ) angeordnet ist; und
eine Drosselklappe (17), die in dem Luftzuführkanal (5) stromabwärts der Stauklappe (1 1 ) angeordnet ist.
8. Abgasrückführsystem nach einem der Ansprüche 6 und 7, welches als Niederdruck-Abgasrückführsystem ausgebildet ist.
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