DE3043752C1 - Method for operating a diesel internal combustion engine - Google Patents

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.The invention relates to a method for operating a diesel internal combustion engine with exhaust gas recirculation into the air inlet duct, with a delayed increase in the injection quantity compared to the actual one Change of the travel of the accelerator pedal during acceleration phases by means of an interposed actuator and closing the exhaust gas recirculation valve.

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.It is known that the feedback from the respective operating state of the internal combustion engine adjusted exhaust gas quantities represents an effective measure to pollute the environment in the exhaust gas Reduce diesel internal combustion engine. In particular, a reduction can be achieved through the exhaust gas recirculation the proportion of nitrogen oxides in the exhaust gas. But it is an adjustment and control of the together with the recirculated amount of fresh air and the amount of fuel injected by the internal combustion engine supplied amount of exhaust gas required, because with a resulting reduction in nitrogen oxides in the Exhaust gas may lead to an increase in the soot, CO and HC proportions.

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.From DE-OS 28 49 508 a device is known which is used to control the amount of exhaust gas recirculation and is used for the injection quantity in compression-ignition internal combustion engines. Here is in the air inlet duct an arbitrarily actuatable throttle cap is provided, the downstream of the air inlet duct a control pressure is taken, which is used to actuate the position of the quantity adjustment element of a fuel injection pump determining pneumatic actuator is used. This control pressure is used at the same time Actuation of an exhaust gas recirculation valve and acts in the working chamber of a second pneumatic actuator against the force of a return spring. This ensures that - in idle and at full load - the Internal combustion engine little or no exhaust gas is recirculated and at medium load and speed - according to the amount of air drawn in or according to load and speed - the amount of exhaust gas recirculation is controlled, while at the same time in the same sense the vacuum actuating the quantity adjusting element is a measure for load and speed or for the amount of air drawn in.

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.As the negative pressure increases, less fuel is injected and more exhaust gas is recirculated and achieves that when the high load is desired, the power output of the internal combustion engine does not go through Exhaust gas recirculation is impaired.

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.This device works with sufficient accuracy in stationary operating ranges of the internal combustion engine. This provides for unsteady operating conditions, especially with strong acceleration phases Setup does not provide any special control options.

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.From DE-OS 28 23 671 a device is known in which a mechanical connection between H) the element of the injection pump that determines the injection quantity and the actuation linkage of the in the air inlet duct arranged throttle valve is provided, which is at the same time the orifice of the Exhaust gas recirculation line in the air inlet duct opens or closes.

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.It is assumed that the position of the control rod of the injection pump is approximately one It represents a measure of the injection quantity and it is therefore possible to vary the quantity of exhaust gas that is recirculated to control the corresponding adjustment path of the injection pump. The coupling with the throttle cap takes place via resilient elements. Another actuator is provided to operate the throttle valve, which, depending on a speed switch, can be acted upon with hydraulic pressure of the fuel is. To avoid bursts of smoke, this hydraulic element is in Depending on the movement of the control rod via a further hydraulic element with an additional Fuel can be charged, so that in this case the throttle valve opens faster and the exhaust gas recirculation line closes faster.

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.The purpose of exhaust gas recirculation in diesel engines is to reduce nitrogen oxide emissions. A diesel engine tends to increase soot formation when the oxygen content in the combustion mixture is reduced, i. H. with a higher exhaust gas recirculation rate. On the other hand, the tendency to increase the output is harmful Components in the exhaust gas increase with an increasing proportion of air in the combustion mixture. The maximum return amount of the exhaust gas is required in the lower part load, since there is a high excess of air here, and it increases with increasing load. If you now lead back exhaust gas to the extent that a Pollutant emission minimum is reached and increases the load suddenly from this driving state, so comes smoke bursts, which are also associated with high HC emissions.

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.From DE-OS 26 47 062 a device is known in which an elastic connection between The accelerator pedal and the element determining the amount of fuel is switched on, so that the movement of the Accelerator pedal in the event of sudden accelerations of the movement of the fuel that determines the amount of fuel Limb runs ahead. In connection with the intended closing of the exhaust gas recirculation valve However, this device is only suitable for the performance of the internal combustion engine in acceleration phases to improve. The emission behavior in optimally and exceeding the smoke limit is possible.

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 deutlichProceeding from this, the invention is based on the object of a method for operating a diesel internal combustion engine to create the setting of the combustion mixture taking into account the exhaust gas recirculation rate takes place in such a way that the smoke limit is not exceeded and the nitrogen oxide emission is clear

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

herabgesetzt wird, ohne das dynamisches Fahrverhalten wesentlich einzuschränken.is reduced without significantly restricting dynamic driving behavior.

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.In a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved in that the arbitrary Actuating movement abruptly after a dead time and a subsequent transition function first or higher Order is connected to the element determining the injection quantity, with the dead time or the course the transition function and / or the jump height determined by the output speed of the internal combustion engine will.

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-By reducing the amount of fuel it is achieved that in relation to the fuel there is enough air in the intake system. This avoids the formation of a puff of smoke that would otherwise this has the effect that there is already a high in the air inlet duct and in the intake cylinders Inert gas portion is located in the acceleration from the lower part load, because it is in this area that the Exhaust gas recirculation rate is particularly high. With a corresponding closing behavior of the exhaust gas recirculation valve the exhaust gas recirculation rate can be set to the optimal value in stationary operation, without inadmissible air / fuel values occurring in the event of a rapid increase in load. During acceleration phases is the procedure, ζ. B. to adjust to an optimal exhaust gas composition by the actuating movement abruptly after a dead time and a subsequent transition function first or higher order takes place. In this case, only after a predetermined dead time, d. H. a time when the Fuel amount is not changed, the amount of fuel abruptly by a predetermined amount increased, after which, according to the

'" sprochenen Übergangsfunktion, eine Annäherung an die durch die Stellung des Fahrpedals vorbestimmte Brennstoffmenge erfolgt.'"spoken transition function, an approximation to that predetermined by the position of the accelerator pedal Amount of fuel.

Die Zeitdauer der Speicherung der im Lufteinlaßkanal gesammelten Abgasmengen ist von der DrehzahlThe duration of the storage of the amounts of exhaust gas collected in the air inlet duct depends on the speed

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 ¹ ' dependent. A certain number of work cycles are required in order to completely suck off the exhaust gas present in the air inlet duct and the cylinders. Only then is the air ratio corresponding to the steady state established. It is provided that

-'" 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.- '"the dead time or the course of the transition function and / or the jump height is determined from the output speed of the internal combustion engine. Here is The output speed is to be understood as the speed from which the acceleration is to take place.

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Claims (1)

Patentanspruch:Claim: 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.Method for operating a diesel internal combustion engine with exhaust gas recirculation in the air inlet duct, with a delayed increase in the injection quantity compared to the actual change in the Travel of the accelerator pedal during acceleration phases by means of an intermediate actuator and closing the exhaust gas recirculation valve, characterized in that the arbitrary adjusting movement abruptly after a dead time and a subsequent transition function first or higher order is connected to the element determining the injection quantity, with the dead time or the course of the transition function and / or the jump height from the output speed of the Internal combustion engine is determined.