DE3043752C1

DE3043752C1 - Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3043752C1
Application number: DE19803043752
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 4060 Viersen Baumgartner; Rainer Dipl.-Ing. 4100 Duisburg Südbeck
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1980-11-20
Filing date: 1980-11-20
Publication date: 1982-11-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung in den Lufteinlaßkanal, mit verzögerter Vergrößerung der Einspritzmenge gegenüber der tatsächlichen Änderung des Stellweges des Fahrpedals bei Beschleunigungsphasen mittels eines zwischengeschalteten Stellgliedes und Schließen des Abgasrückführventils.

Es ist bekannt, daß die Rückführung von dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepaßten Abgasmengen eine wirksame Maßnahme darstellt, um umweltschädliche Anteile im Abgas einer Diesel-Brennkraftmaschine zu reduzieren. Besonders läßt sich durch die Abgasrückführung eine Verminderung des Anteils an Stickoxiden im Abgas erzielen. Es ist aber eine Einstellung und Steuerung der zusammen mit der zurückgeführten Frischluftmenge und der eingespritzten Brennstoffmenge der Brennkraftmaschine zugeführten Abgasmenge erforderlich, denn mit einer hierdurch bewirkten Verminderung der Stickoxide im Abgas stellt sich unter Umständen eine Erhöhung der Ruß-, CO- und HC-Anteile ein.

Aus der DE-OS 28 49 508 ist eine Einrichtung bekannt, die zur Steuerung der Abgasrückführmenge und der Einspritzmenge bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient. Hierbei ist im Lufteinlaßkanal eine willkürlich betätigbare Drosselkappe vorgesehen, der stromabwärts dem Lufteinlaßkanal einen Steuerdruck entnommen wird, der zur Betätigung eines die Stellung des Mengenverstellorgans einer Brennstoffeinspritzpumpe bestimmenden pneumatischen Stellorgans dient. Dieser Steuerdruck dient gleichzeitig zuf Betätigung eines Abgasrückführventils und wirkt in dem Arbeitsraum eines zweiten pneumatischen Stellorgans gegen die Kraft einer Rückstellfeder. Damit wird erreicht, daß — im Leerlauf und bei Vollast — der Brennkraftmaschine wenig oder gar kein Abgas zurückgeführt wird und bei mittlerer Last und Drehzahl — entsprechend der angesaugten Luftmenge bzw. entsprechend Last und Drehzahl — die Abgasrückführmenge gesteuert wird, während gleichzeitig im gleichen Sinne der das Mengenverstellorgan betätigende Unterdruck ein Maß für Last und Drehzahl bzw. für die angesaugte Luftmenge ist.

Dabei wird mit steigendem Unterdruck weniger Brennstoff eingespritzt und mehr Abgas rückgeführt und erreicht, daß bei gewünschter hoher Last die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine nicht durch Abgasrückführung beeinträchtigt wird.

Diese Einrichtung arbeitet in stationären Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine mit genügender Genauigkeit. Für instationäre Betriebszustände, insbesondere bei starken Beschleunigungsphasen, sieht diese Einrichtung keine besonderen Steuerungsmöglichkeiten vor.

Aus der DE-OS 28 23 671 ist eine Einrichtung bekannt, bei der eine mechanische Verbindung zwischen H) dem die Einspritzmenge bestimmenden Glied der Einspritzpumpe und dem Betätigungsgestänge der in dem Lufteinlaßkanal angeordneten Drosselklappe vorgesehen ist, die gleichzeitig die Mündungsöffnung der Abgasrückführleitung im Lufteinlaßkanal öffnet oder verschließt.

Es wird davon ausgegangen, daß die Stellung der Regelstange der Einspritzpumpe näherungsweise ein Maß für die Einspritzmenge darstellt und es daher möglich ist, die rückgeführte Abgasmenge in Abhängigkeit des entsprechenden Verstellweges der Einspritzpumpe zu steuern. Die Kopplung mit der Drosselkappe erfolgt über federnde Elemente. Es ist ein weiteres Stellglied zur Betätigung der Drosselklappe vorgesehen, das, in Abhängigkeit von einem Drehzahlschalter, mit hydraulischem Druck des Brennstoffes beaufschlagbar ist. Zur Vermeidung von Rauchstößen ist dieses hydraulische Element bei Beschleunigungsvorgängen in Abhängigkeit von der Bewegung der Regelstange über ein weiteres hydraulisches Element mit zusätzlichem Brennstoff beaufschlagbar, so daß in diesem Fall die Drosselklappe schneller geöffnet und die Abgasrückführleitung schneller geschlossen wird.

Zweck der Abgasrückführung bei Dieselmotoren ist es, die Stickoxidemissionen zu vermindern. Ein Dieselmotor neigt zu steigender Rußbildung bei Verminderung des Sauerstoffgehaltes in dem Brenngemisch, d. h. bei größerer Abgasrückführrate. Andererseits ist die Tendenz zur Vergrößerung des Ausstoßes von schädlichen Bestandteilen im Abgas bei steigendem Luftanteil im Brenngemisch größer. Die maximale Rückführmenge des Abgases wird in der unteren Teillast benötigt, da hier ein hoher Luftüberschuß vorhanden ist, und nimmt mit steigender Last ab. Führt man nun in der unteren Teillast Abgas in dem Maße zurück, daß ein Schadstoffemissionsminimum erreicht wird und erhöht aus diesem Fahrzustand die Last sprungartig, so kommt es zu Rauchstößen, die gleichzeitig mit hohen HC-Emissionen verbunden sind.

Aus der DE-OS 26 47 062 ist eine Einrichtung so bekannt, bei der eine elastische Verbindung zwischen Fahrpedal und dem die Brennstoffmenge bestimmenden Glied eingeschaltet ist, so daß die Bewegung des Fahrpedals bei plötzlichen Beschleunigungen der Bewegung des die Brennstoffmenge bestimmenden Gliedes vorauseilt. Im Zusammenhang mit dem vorgesehenen Schließen des Abgasrückführventils ist diese Einrichtung jedoch nur dazu geeignet, das Leistungsverhalten der Brennkraftmaschine in Beschleunigungsphasen zu verbessern. Nicht berücksichtigt und beeinflußt wird das Emissionsverhalten in optimaler Weise und eine Überschreitung der Rauchgrenze ist möglich.

Hiervon ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der die Einstellung des Brenngemisches unter Berücksichtigung der Abgasrückführrate derart erfolgt, daß die Rauchgrenze nicht überschritten wird und die Stickoxidemission deutlich

ORIGINAL INSPECTED

herabgesetzt wird, ohne das dynamisches Fahrverhalten wesentlich einzuschränken.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß die willkürliche Stellbewegung sprungartig nach einer Totzeit und einer anschließenden Übergangsfunktion erster oder höherer Ordnung dem die Einspritzmenge bestimmenden Glied aufgeschaltet wird, wobei die Totzeit oder der Verlauf der Übergangsfunktion und/oder die Sprunghöhe von der Ausgangsdrehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt wird.

Durch die Verminderung der Brennstoffmenge wird erreicht, daß sich im Verhältnis zum Brennstoff genügend Luft im Ansaugsystem befindet. Damit wird die Bildung eines Rauchstoßes vermieden, der sonst dadurch bewirkt wird, daß sich im Lufteinlaßkanal und in den ansaugenden Zylindern bereits ein hoher Inertgasanteil bei der Beschleunigung aus der unteren Teillast befindet, da gerade in diesem Bereich die Abgasrückführrate besonders hoch ist. Mit einem entsprechenden Schließverhalten des Abgasrückführventils kann die Abgasrückführrate auf den im Stationärbetrieb optimalen Wert eingestellt werden, ohne daß es bei einer schnellen Lasterhöhung zu unzulässigen Luft/Brennstoffwerten kommt. Bei Beschleunigungsphasen ist das Verfahren, ζ. B. auf eine optimale Abgaszusammensetzung einzustellen, indem die Stellbewegung sprungartig nach einer Totzeit und einer anschließenden Übergangsfunktion erster oder höherer Ordnung erfolgt. Hierbei wird erst nach einer vorbestimmten Totzeit, d. h. einer Zeit, in der die Brennstoffmenge nicht verändert wird, die Brennstoffmenge sprungartig um einen vorbestimmten Betrag erhöht, wonach anschließend, entsprechend der ange-

'" sprochenen Übergangsfunktion, eine Annäherung an die durch die Stellung des Fahrpedals vorbestimmte Brennstoffmenge erfolgt.

Die Zeitdauer der Speicherung der im Lufteinlaßkanal gesammelten Abgasmengen ist von der Drehzahl

¹ ' abhängig. Es sind eine bestimmte Anzahl von Arbeitsspielen erforderlich, um das im Lufieinlaßkanal und den Zylindern vorhandene Abgas vollständig abzusaugen. Erst dann stellt sich das dem stationären Zustand entsprechende Luftverhältnis ein. Es ist vorgesehen, daß

-'" die Totzeit oder der Verlauf der Übergangsfunktion und/oder die Sprunghöhe von der Ausgangsdrehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Hierbei ist unter Ausgangsdrehzahl die Drehzahl zu verstehen, von der aus die Beschleunigung erfolgen soll.

- Leerseite -

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung in den Lufteinlaßkanal, mit verzögerter Vergrößerung der Einspritzmenge gegenüber der tatsächlichen Änderung des Stellweges des Fahrpedals bei Beschleunigungsphasen mittels eines zwischengeschalteten Stellgliedes und Schließen des Abgasrückführventils, dadurch gekennzeichnet, daß die willkürliche Stellbewegung sprungartig nach einer Totzeit und einer anschließenden Übergangsfunktion erster oder höherer Ordnung dem die Einspritzmenge bestimmenden Glied aufgeschaltet wird, wobei die Totzeit oder der Verlauf der Übergangsfunktion und/oder die Sprunghöhe von der Ausgangsdrehzahl der Brennkraftmaschine bestimmt wird.