DE4037913A1 - Steuerverfahren fuer ein abgasrueckfuehr-steuerorgan - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Steuerorganes für die einer Brennkraftmaschine rückgeführte Abgasmenge, wobei über einen mit einer Ab­ gasrückführleitung verbundenen Zusatzluftkanal neben dem Abgas zusätzliches Verbrennungsgas in einen Einlaßkanal der Brennkraftmaschine gelangen kann, und die rückge­ führte Abgasmenge mittels des Steuerorganes durch Beein­ flussung der Menge von zusätzlichem Verbrennungsgas ge­ steuert wird, nach Patentanmeldung P 40 27 155.2. Ferner betrifft die Erfindung nach dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren arbeitende Vorrichtungen.

Inhalt der Hauptanmeldung ist ein Verfahren zur Beein­ flussung der einem Einlaßkanal einer Brennkraftmaschine zugeführten Abgasmenge. Dabei mündet neben einer Abgas­ rückführleitung über ein gemeinsames Mündungsstück ein Zusatzluftkanal, über den zusätzliches Verbrennungsgas herangeführt wird, in den Einlaßkanal der Brennkraft­ maschine. Mittels eines geeigneten Steuerorganes beein­ flußt wird lediglich die Menge des über den Zusatzluftka­ nal herangeführten zusätzlichen Verbrennungsgases, kom­ plementär zu dieser Menge wird die Menge des rückgeführ­ ten Abgases selbsttätig gesteuert. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß lediglich ein einziges Steuerorgan benö­ tigt wird, das darüber hinaus lediglich einfach be­ herrschbaren Einflüssen ausgesetzt wird. Während nämlich das erfindungsgemäß arbeitende Steuerorgan im wesentli­ chen von Umgebungsluft beaufschlagt wird, sind übliche Abgasrückführventile, die in der Abgasrückführleitung an­ geordnet sind, extrem hohen Temperaturen und möglicher­ weise aggressiven Reagenzien ausgesetzt.

Für ein oben beschriebenes Steuerorgan ein vorteilhaftes Ansteuerungsverfahren aufzuzeigen, ist Aufgabe vorliegen­ der Erfindung. Zur Lösung ist vorgesehen, daß das Steuer­ organ im wesentlichen abhängig von der Position eines im Einlaßkanal vorgesehenen Drosselorganes angesteuert wird.

Üblicherweise wird der Betriebspunkt einer Brennkraftma­ schine u. a. durch die Position eines im Einlaßkanal vor­ gesehenen Drosselorganes, so beispielsweise einer Dros­ selklappe, bestimmt. Eine Lastwunschänderung bzw. eine Änderung des Betriebspunktes wird dabei durch eine Verän­ derung der Position des Drosselorganes initiiert. Wird nun erfindungsgemäß die Veränderung der Drosselorgan-Po­ sition zur Ansteuerung des Abgasrückführ-Steuerorganes herangezogen, so ist eine schnellstmögliche Anpassung der rückgeführten Abgasmenge an einen neuen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine gewährleistet. Unerwünschte Be­ triebszustände der Brennkraftmaschine aufgrund einer zu späten Anpassung der Abgasrückführmenge, bedingt durch Totzeiten bei einer indirekten Erfassung des Betriebs­ punktwechsels, werden dadurch vermieden. Besonders vor­ teilhaft ist dieses Verfahren im Instationärbetrieb.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens kann die Koppelung zwischen Steuerorgan und Drosselorgan auf mechanischem oder elektronischem Wege realisiert sein. Gegenüber üblichen elektronisch an­ gesteuerten Abgasrückführventilen ist mit einer erfin­ dungsgemäßen Koppelung an die Position des Drosselorganes vorteilhafterweise kein aufwendiger Steueralgorithmus nö­ tig. In diesem Zusammenhang kann es empfehlenswert sein, bei geschlossenem Drosselorgan zu unterscheiden, ob das Zusatzluftsystem, bestehend aus dem Zusatzluftkanal für das zusätzliche Verbrennungsgas sowie das rückgeführte Abgas, aktiv oder inaktiv sein soll. Insbesondere von Be­ deutung ist dies im Zusammenhang mit Anspruch 4, wenn das Zusatzluftsystem die Versorgung der Brennkraftmaschine bei Null-Last, d. h. im Leerlaufpunkt, übernimmt. Hier ist dann zu unterscheiden, ob sich die Brennkraftmaschine im Zustand des Leerlaufpunktes oder im Zustand der Schubabschaltung - insbesondere bei Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen - befindet.

Eine Prinzipskizze (Fig. 1) sowie eine bevorzugte Kenn­ linie für die Koppelung zwischen Steuerorgan und Drossel­ organ (Fig. 2) dienen als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der näheren Erläuterung der Erfindung.

Einer Brennkraftmaschine 1 wird über einen Einlaßkanal 2 Verbrennungsgas zugeführt, das nach erfolgter Verbrennung als Abgas über eine Abgasanlage 3 wieder in die Umgebung gelangt. Im Einlaßkanal 2 befindet sich ein Drosselorgan 4 (Drosselklappe), das über einen weiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine die zugeführte Ver­ brennungsgasmenge im wesentlichen bestimmt. Stromauf des Drosselorganes 4 zweigt vom Einlaßkanal ein Zusatzluftka­ nal 5 ab. Im Zusatzluftkanal 5 ist ein Steuerorgan 6 zur Beeinflussung der durch den Zusatzluftkanal 5 gelangenden Menge von Verbrennungsgas vorgesehen. Stromab des Steuer­ organes 6 vereinigt sich der Zusatzluftkanal 5 mit einer von der Abgasanlage 3 abzweigenden Abgasrückführleitung 7 und mündet schließlich stromab des Drosselorganes 4 wie­ der in den Einlaßkanal 2.

Die der Brennkraftmaschine zugeführte Abgasmenge wird durch geeignete Ansteuerung des Steuerorganes 6 beein­ flußt. Ist nämlich die über den Zusatzluftkanal 5 strö­ mende Menge von Verbrennungsgas relativ hoch, so kann le­ diglich eine geringe Menge von Abgas in den Einlaßkanal 2 gelangen. Bei geringer Menge von durch den Zusatzluft­ kanal 5 strömenden Verbrennungsgas hingegen ist die in den Einlaßkanal 2 gelangende Abgasmenge relativ hoch. Dieses Verfahren zur Beeinflussung der rückgeführten Ab­ gasmenge erfordert - wie ersichtlich - lediglich einen äußerst geringen Bauaufwand. Vorteilhafterweise wird auch der Einfluß des Umgebungsdruckes prinzipbedingt weitest­ gehend kompensiert. Vorteilhafterweise erfolgt darüber hinaus die Einstellung kleiner Abgasrückführmengen durch Einstellung hoher den Zusatzluftkanal durchdringender Verbrennungsgasmengen, was die Einstellgenauigkeit we­ sentlich erhöht bzw. die Fehlerwahrscheinlichkeit enorm reduziert. Schließlich ist das die Abgasrückführmenge be­ einflussende Steuerorgan 6 nicht den hohen Abgastempera­ turen ausgesetzt.

Wie durch einen Interaktionspfeil 8 dargestellt, wird das Steuerorgan 6 im wesentlichen abhängig von der Position des Drosselorganes 4 angesteuert. Diese Koppelung führt bei Änderungen des Lastwunsches bzw. Betriebspunktes der Brennkraftmaschine zu einer schnellen und genauen Anpas­ sung der gewünschten Abgasrückführmenge, da praktisch keine Totzeiten vorhanden sind. Die beschriebene Koppe­ lung (8), die in Fig. 2 als Kennlinie näher dargestellt ist - auf der Abszisse ist der Öffnungswinkel des Dros­ selorganes 4, auf der Ordinate der Öffnungswinkel des Steuerorganes 6 aufgetragen -, kann auf elektronischem oder mechanischem Wege realisiert sein. Gegenüber her­ kömmlichen Ansteueralgorithmen für Abgasrückführventile hat diese Koppelung den Vorteil, daß insbesondere dann, wenn die Position des Drosselorganes 4 alleinige Steuer­ größe für das Steuerorgan 6 ist, ein deutlich vereinfach­ ter Steueralgorithmus zum Einsatz kommt. wie ersichtlich, ist bei weiter geöffnetem Drosselorgan 4 und somit bei hohem Gasdurchsatz im Einlaßkanal 2, d. h. im Vollastbe­ trieb der Brennkraftmaschine 1, das Steuerorgan 6 ge­ schlossen, wodurch in den Einlaßkanal 2 lediglich rückge­ führtes Abgas über die Abgasrückführleitung 7 gelangt. Bei geschlossenem Drosselorgan 4 hingegen, d. h. bei Null-Lastbetrieb der Brennkraftmaschine 1, ist das Steuerorgan 6 vollständig geöffnet. Dann gelangt so viel Verbrennungsgas über den Zusatzluftkanal 5 in den Einlaß­ kanal 2, daß nahezu keine Zumischung von rückgeführtem Abgas erfolgt. Zwischen diesen beiden Extremwerten nehmen das Drosselorgan 4 sowie das Steuerorgan 6 entsprechend abgestimmte Zwischenpositionen ein.

Der Vollständigkeit halber soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß bei geschlossenem Drosselorgan 4 die Brennkraftmaschine 1 insbesondere über den Zusatz­ luftkanal 5 mit Verbrennungsgas versorgt wird, wobei dann das Steuerorgan 6 die Funktion eines herkömmlichen Leer­ laufstellers übernimmt und insbesondere als solcher aus­ gebildet ist. Selbstverständlich können neben der Posi­ tion des Drosselorganes 4 weitere Eingangsgrößen, so bei­ spielsweise die Temperatur der Brennkraftmaschine, be­ rücksichtigt werden. Auch ist es hierzu möglich, in der Abgasrückführleitung 7 ein in der Hauptanmeldung be­ schriebenes Sperrventil vorzusehen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Steuerorganes für die einer Brennkraftmaschine rückgeführte Abgas­ menge, wobei über einen mit einer Abgasrückführlei­ tung (7) verbundenen Zusatzluftkanal (5) neben dem Abgas zusätzliches Verbrennungsgas in einen Einlaß­ kanal (2) der Brennkraftmaschine (1) gelangen kann, und die rückgeführte Abgasmenge mittels des Steuer­ organes (6) durch Beeinflussung der Menge von zu­ sätzlichem Verbrennungsgas gesteuert wird, nach Patentanmeldung P 40 27 155.2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (6) im wesentlichen abhängig von der Position eines im Ein­ laßkanal (2) vorgesehenen Drosselorganes (4) ange­ steuert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (6) mechanisch an das Drosselorgan (4) gekoppelt ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (6) elektronisch an das Drosselorgan (4) gekoppelt ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzluftkanal (5) sowie das Steuerorgan (6) der Versorgung der Brenn­ kraftmaschine (1) bei Null-Last (Leerlauf) dienen.