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    • 专利摘要:
    Es werden eine Steuerung und ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasrezirkulationssystem angegeben, um eine kritische Temperatur (Taupunkt) für einen Einlasskrümmer anzugeben, bei der beim Eintritt in die Abgasrezirkulation eine Kondensation auftreten würde. Die Steuerung berechnet die kritische Einlasskrümmungstemperatur (IMT_Critical) als Funktion von vorbestimmten festgestellten oder angenommenen Werten, indem sie eine Gleichung verarbeitet, in deren Variablen die Werte eingesetzt werden. Die Steuerung veranlasst Anpassungen an den Betrieb des Abgasrezirkulationssystems in Reaktion auf die Berechnung, vorzugsweise nachdem die tatsächliche Einlasskrümmertemperatur den Wert IMT_Critical für eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten hat.
    公开号:DE102004030270A1
    申请号:DE102004030270
    申请日:2004-06-23
    公开日:2005-02-10
    发明作者:Sameer Canton Bhargava；Ravishankar Inkster Ramamurthy；Laurentiu Harper Woods Vaduva
    申请人:Detroit Diesel Corp；
    IPC主号:F02D21-08
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft Kompressionszündungs-Verbrennungsmotoren mit einer Abgasrezirkulation,die in ihrem Betrieb zwischen einem Abgasrezirkulationsmodus (EGR-Modus)und einem nicht-EGR-Modus (Boost-Modus) wechseln können, wobeieine Motorsteuerung die Betriebsbedingungen überwacht und eine kritischeEinlasskrümmertemperaturunter den Betriebsbedingungen als eine Funktion eines ausgewählten Satzesvon Einflussfaktoren berechnet, um eine Kondensation vorauszusagen, wobeiwenn die Betriebsbedingungen währenddes EGR-Modus eine Kondensation in dem Einlasskrümmer zur Folge haben würden, derMotor im nicht-EGR-Modus betrieben wird.
    [0002] DieKondensation ist ein Problem, das bei Motoren mit einer Abgasrezirkulation(EGR) auftritt. Das heißeAbgas von Dieselmotoren umfasst eine Mischung aus Wasserdampf ausdem verbrannten Kraftstoff und aus der Umgebungsluft. EGR-Motoren rezirkuliereneine begrenzte Menge von Abgas zurück zu dem Einlasskrümmer, umnicht genutzten Kraftstoff und Nebenprodukte zu verbrennen. Wegen derniedrigeren Temperatur der Einlassluft am Einlasskrümmer kanneine Kondensation in dem Krümmerauftreten, wenn das Abgas mit der frischen Luft in dem Einlasskrümmer gemischtwird. Bei einer bestimmten Betriebsbedingung (bei fixem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, variablemRezirkulationsgrad und Einlasskrümmerdruck)und bei bestimmten Umgebungsbedingungen wie etwa der Umgebungstemperaturund der relativen Feuchtigkeit kondensiert der Wasserdampf bei einerTaupunkttemperatur. Die Taupunkttemperatur wird als die kritische Einlasskrümmmertemperatur(IMT Critical) definiert und wird durch viele Bedingungen beeinflusst.Das Kondensat ist aufgrund des Vorhandenseins von Stickstoff- und Schwefelverbindungenaus dem Kraftstoff sauer. Weiterhin werden der Motor und die umgebenden Einrichtungenin breiten Umgebungstemperaturbereichen von beispielsweise zwischen –25 GradCelsius und 50 Grad Celsius und in breiten Bereichen der relativenFeuchtigkeit zwischen 0% und 100 betrieben.
    [0003] DieVerwendung und die Variation des EGR-Betriebs ließe sichentsprechend steuern, wenn alle Einflüsse gleichzeitig erfasst werdenkönnten. Abereinige der Einflussbedingungen oder -parameter können nicht einfach oder wirtschaftlichin der Betriebsumgebung festgestellt werden, die insbesondere beiFahrzeugen verschiedene Umgebungsbedingungen und Betriebsmodi umfasst.Wenn zum Beispiel die relative Feuchtigkeit nicht gemessen werdenkann, muss eine fixe relative Feuchtigkeit je nach dem erforderlichenSchutzgrad angenommen werden. Es kann zum Beispiel ein Überschutzvorteilhaft sein, wobei in diesem Fall ein hoher Feuchtigkeitswertangenommen wird, wobei der Eintritt in den EGR-Modus beschränkt wird,um den Motor zu schützen.Alternativ hierzu kann ein Unterschutz eine niedrige Feuchtigkeitannehmen, sodass der Eintritt in den EGR-Modus gefördert wird,um Emissionen zu reduzieren, wobei dies aber das Risiko einer verkürzten Motorlebensdauermit sich bringt.
    [0004] Dievorliegende Erfindung beseitigt die oben genannten Nachteile, indemsie eine neue Möglichkeitzum Berechnen der kritischen Einlasskrümmertemperatur (IMT Critical)angibt. Dieses Verfahren verwendet eine Gleichung, die IMT Criticalals eine Funktion eines ausgewähltenSatzes von Motorbetriebsparametern definiert, obwohl tatsächlich viele verschiedeneMotorbetriebsparameter den Wert IMT Critical beeinflussen. Die Erfindungreduziert die Anzahl der in der Steuerung verarbeiteten Parameter undreduziert dadurch die Komplexitätbei der Verarbeitung der Parameter, die IMT Critical beeinflussen. DasVerfahren gibt weiterhin eine Gleichung an, die der Motorsteuereinheiteine genaue Berechnung einer Voraussage für IMT Critical ermöglicht,die dann in Steueralgorithmen verwendet werden kann.
    [0005] Inder bevorzugten Ausführungsformist IMT Critical als eine lineare Funktion der spezifizierten Parameterdefiniert, um die komplexen Verarbeitungs- und Speicheranforderungfür GleichungenhöhererOrdnung zu vermeiden. Der Typ und die Anzahl der Parameter der linearenFunktion werden derart ausgewählt,um eine optimale Kurvenannäherung (R2) zu erhalten. Die Kombination aus einerreduzierten Anzahl von Parametern wird derart gewählt, das dieoptimale R2 (Maß für die Annäherungsqualität) erhaltenwird, weil zum Beispiel das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und der variable Rezirkulationsgraddirekt von der Luftmasse abhängen,und die Luftmasse nicht direkt gemessen wird. Außerdem üben einige Faktoren einen größeren Einflussauf den Taupunkt aus als andere.
    [0006] Einbevorzugtes Beispiel der Gleichung für IMT_Critical ist. IMT_Critical= x1·V1+ x2·V2+ x3·V3+ x4·V4+ x5·V5 +x6·V1·V1 + x7·V2·V2 + x8·V3·V3 + x9·V4·V4 + x10·V5·V5 + x11·V1·V2 + x12·V1·V3 + x13·V1·V4 + x14·V1·V5 + x19·V3·V5 + x20·V4·V5 + x21 wobeix1, x2,... x21 zu bestimmende Konstanten sind, und V1, V2,... V5gemessene Motorparameter sind.
    [0007] DieseGleichung kann in der elektronischen Motorsteuereinheit verwendetwerden, um eine Voraussage fürIMT_Critical zu berechnen. Die Kondensationsgleichung bestimmt IMT_Criticalauf der Basis der erforderlichen Parameter, die berechnete, festgestellteoder angenommene Werte sein könne,wobei die kombinierten Parameter ein verbessertes Ergebnis ohneaufwändigeVerarbeitung oder unsichere Annahmen ohne Bezug auf die tatsächlichenBedingungen bieten. Wenn also die gemessene Einlasskrümmertemperaturim EGR-Modus höherals IMT_Critical ist, kann die Steuerung veranlassen, dass der Motorim Abgasrezirkulationsmodus betrieben wird, ohne dass eine schädliche Kondensation amEinlasskrümmerauftritt. Dieses Verfahren wird vorzugsweise nur bei stabilen Fahrbedingungendes Fahrzeugs angewendet, weil eine Verweilzeit Voraussetzung für das Auftretender Kondensation ist.
    [0008] Dievorliegende Erfindung wird durch die folgende ausführlicheBeschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf diebeigefügten Zeichnungenverdeutlicht, in denen gleiche Bezugszeichen auf ähnlicheTeile verweisen.
    [0009] 1 ist eine schematischeAnsicht eines Fahrzeugs oder einer Maschine und umfasst eine perspektivischeAnsicht eines Motors mit einer Motorsteuerung gemäß der vorliegendenErfindung.
    [0010] 2 ist eine schematischeAnsicht eines Steuersystems fürdie Steuerung einer Abgasrezirkulation in dem Motor von 1.
    [0011] 3 ist ein Blockdiagrammeiner Analyse in einem Motorsteuerverfahren zum Feststellen des Taupunktsin einem Krümmergemäß der vorliegendenErfindung.
    [0012] 1 ist eine perspektivischeAnsicht eines Kompressionszündungs-Verbrennungsmotors 20, derverschiedene Merkmale der Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindungumfasst. Wie dem Fachmann deutlich sein sollte, kann der Motor 20 in verschiedenenEinrichtungen 11 etwa fürLastkraftwägen,Baufahrzeuge, Schiffe und Generatoren verwendet werden. Der Motor 20 umfassteine Vielzahl von Zylindern, die unter einer entsprechenden Abdeckungangeordnet sind und allgemein durch das Bezugszeichen 12 angegebenwerden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 20 einMehrzylinder-Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor wieetwa ein Dieselmotor mit 4, 6, 8, 12, 16 oder 24 Zylindern. Außerdem istzu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen besonderenTyp von Motor oder Kraftstoff beschränkt ist.
    [0013] DerMotor 20 umfasst ein Motorsteuermodul (ECM) 28.Das ECM 28 kommuniziert mit verschiedenen Motorsensorenund Aktuatoren überassoziierte Kabel oder Drähte,die allgemein durch das Bezugszeichen 18 angegeben werden,um eine Steuereinrichtung 25 (2) zum Steuern des Motors 20 in derEinrichtung 11 vorzusehen. Außerdem kommuniziert eine Steuereinrichtung 26 mitdem Bediener überassoziierte Leuchten, Schalter, Anzeigen und ähnliches wie in 2 gezeigt. In einem Fahrzeugist der Motor 20 übereine Schwungscheibe 16 mit einem Getriebe verbunden. DemFachmann sollte deutlich sein, dass viele Getriebe eine Zapfwellenkonfigurationumfassen, in der eine Hilfswelle mit einer assoziierten Hilfseinrichtungverbunden werden kann, die durch den Motor und das Getriebe miteiner relativ konstanten Drehgeschwindigkeit unter Verwendung desVerstellreglers des Motors angetrieben wird. Die Hilfseinrichtungkann eine Hydraulikpumpe füreine Baumaschine, eine Wasserpumpe für ein Feuerwehrauto, ein Generatoroder ein anderes Gerätmit Drehantrieb sein. Gewöhnlichwird der Zapfwellenmodus nur verwendet, während das Fahrzeug steht. Dievorliegende Erfindung ist jedoch unabhängig von dem speziellen Betriebsmodusdes Motors und weiterhin unabhängigdavon, ob das Fahrzeug steht oder fährt, wenn der Motor in einemFahrzeug mit einem Zapfwellenmodus verwendet wird.
    [0014] Wiebesser in 2 zu erkennen,kann das ECM 28 der Steuereinrichtung 25 mit verschiedenen Fahrzeug-Ausgabeeinrichtungenwie etwa Statusanzeigen/-leuchten 96, analogen Anzeigen 98,digitalen Anzeigen 100 und verschiedenen analogen/digitalen Messanzeigen 102 kommunizieren.In einer Ausführungsformder vorliegenden Erfindung verwendet das ECM 28 eine Standard-Datenverbindung 104,um verschiedene Status- und/oderSteuermeldungen zu senden, die Angaben zu der Motorgeschwindigkeit, derGaspedalposition, der Fahrzeuggeschwindigkeit und ähnlichesenthalten können.Vorzugsweise entspricht die Datenverbindung 104 den StandardsSAE J1939 und SAE J1587, um verschiedene Service-, Diagnose- und Steuerinformationenzu anderen Motorsystemen, Subsystemen und verbundenen Einrichtungenwie etwa der Anzeige 100 zu geben. Vorzugsweise umfasstdas ECM 28 eine Steuerlogik, um aktuelle Betriebsbedingungenund Umgebungsbedingungen des Motors wie etwa EGR-Kondensationsbedingungenfestzustellen und den Motor entsprechend zu steuern, um eine EGR-Kondensation zuvermeiden. Wie weiter unten ausführlicherbeschrieben, überwachtdas ECM 28 vorzugsweise die Motorgeschwindigkeit und -last,die Umgebungstemperatur, den EGR-Fluss (%) und die EGR-Temperatur, den Ladedruckund/oder den Krümmerdruckund das Luft/Kraftstoff-Verhältnis,um einen Schwellwert fürdie Aktivierung von Kondensationsverhinderungsstrategien zu bestimmen,die das wahlweise Umleiten von wenigstens einem Teil des EGR-Flussesum den EGR-Kühlerumfassen können,um die Einlasskrümmertemperaturzu erhöhenund eine Kondensation des rezirkulierten Abgases zu reduzieren bzw.zu beseitigen. Entsprechend kann wenigstens ein Teil der Ladeluftwahlweise um den Ladeluftkühlerumgeleitet werden.
    [0015] EinServicewerkzeug 106 kann periodisch über eine Datenverbindung 104 angeschlossenwerden, um ausgewählteParameter in dem ECM 20 zu programmieren und/oder Diagnoseinformationenvon dem ECM 28 zu empfangen. Entsprechend kann ein Computermit der entsprechenden Software und Hardware über die Datenverbindung 104 verbunden werden,um Informationen zu dem ECM 28 zu übertragen und verschiedeneInformationen zu dem Betrieb des Motors 12, des Fahrzeugs 14 undden Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung zu empfangen.
    [0016] DerMotor 20 enthälteinen Einlasskrümmer 22,einen Abgaskrümmer 24 undein Abgasrezirkulationssystem (EGR-System), das allgemein durch das Bezugszeichen 26 angegebenwird. Ein Motorsteuermodul (ECM) 28 enthält gespeicherte Daten,die Befehle und Kalibrierungsinformation für die Steuerung des Motors 20 wiedergeben.Das ECM 28 kommuniziert mit verschiedenen Sensoren undAktuatoren, die EGR-Sensoren wie etwa einen EGR-Flusssensor 30 undeinen EGR-Temperatursensor 32 umfassen. DasECM 28 steuert das EGR-System 26 über Aktuatorenwie etwa ein EGR-Ventil 34, ein EGR-Kühler-Bypassventil 36 (BPVEGR) und optional eines oder mehrere Ladeluftkühler-Bypassventile(BPVCAC) 38, 40. Außerdem steuertdas ECM 28 vorzugsweise eine variable Düse oder einen Turbolader mitvariabler Geometrie (VGT) 42 und überwacht einen assoziiertenTurbogeschwindigkeitssensor 44 und einen Turboladesensor.
    [0017] DasEGR-System 26 umfasst vorzugsweise einen EGR-Kühler 50,der mit dem Motorkühlkreis 52 verbundensein kann. Der EGR-Kühler 50 istvorzugsweise ein Vollfluss-Kühler,der in Reihe mit dem Motorkühlsystemverbunden ist, wobei aber auch andere Anordnungen und Typen vonEGR-Kühlernverwendet werden können,ohne dass dadurch der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassenwird. Der EGR-Kühler 50 kanndirekt mit einer entsprechenden Wasser- oder Kühlmittelpumpe 54 verbundensein, oder kann je nach der besonderen Anwendung an einer anderenPosition im Motorkühlkreisangeordnet sein. Außerdemist der EGR-Kühler 50 vorzugsweise einZweilauf-Kühlermit einem ersten Lauf 56 und einem zweiten Lauf 58 für das durchden Kern hindurchgehende rezirkulierte Abgas.
    [0018] DasEGR-Kühler-Bypassventil(BPVEGR) 36 kann wahlweise durchdas ECM 28 betrieben werden, um die Temperatur des EGR-Flusses zu steuern,indem kein, ein Teil oder der gesamte Fluss um den EGR-Kühler 50 aufder Basis von aktuellen Umgebungs- und Motorbetriebsbedingungenumgeleitet wird. Das Ventil 36 kann ein Solenoid-betätigtes Ein/Aus-Ventilsein, sodass ein Teil oder der gesamte EGR-Fluss bei Umgebungs-oder Motorbetriebsbedingungen, die eine Kondensation fördern, umden EGR-Kühler 50 herumgeleitet wird. Ein modulierendes Bypassventil kann für einigeAnwendungen nützlichsein, ist aber nicht erforderlich, weil die Modulation des EGR-Ventils 34 zurSteuerung des EGR-Flusses verwendet werden kann. Entsprechend können eineoder mehrere Ladeluft-Bypassventile (BPVCAC) 38, 40 vorgesehenwerden, um wahlweise die Ladelufttemperatur und folglich die Einlasskrümmertemperaturzu erhöhen.Wie gezeigt, leitet das Ladeluft-Bypassventil 40 wahlweisekeine, einen Teil oder die gesamte Ladeluft um den Ladeluftkühler 74 herum.Alternativ oder in Kombination damit leitet das Bypassventil 40 keine,einen Teil oder die gesamte Ladeluft vom Ausgang des Turboladeverdichter 70 zudem Eingang, um die Einlasslufttemperatur zu erhöhen. Vorzugsweise betreibtdas ECM-Ventil 28 die Ventile 36 und/oder 38 und/oder 40,um die EGR-Temperatur auf der Basis der aktuellen Umgebungs- undBetriebsbedingungen zu steuern, um die Kondensation des rezirkuliertenAbgases in dem EGR-Kreis und in dem Einlasskrümmer zu reduzieren oder zubeseitigen. Wie weiter unten beschrieben, kann die Steuerstrategiedie Umgebungstemperatur, die relative Feuchtigkeit, die Einlasskrümmertemperaturund den Einlasskrümmerdruck,das Luft/Kraftstoff-Verhältnisund den variablen Rezirkulationsgrad verwenden, um zu bestimmen,wann das EGR-Ventil 34 undeines oder mehrere der Bypassventile 36, 38, 40 zusteuern sind, um die Kondensation zu reduzieren oder zu beseitigen.
    [0019] ImBetrieb steuert das ECM 28 das EGR-System 26 undden Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) 42 auf derBasis der aktuellen Umgebungs- und Betriebsbedingungen sowie aufder Basis von Kalibrierungsinformationen, um das rezirkulierte Abgas über denMischer 62, der vorzugsweise eine Rohrverbindung ist, mitLadeluft zu mischen. Die Kombination aus der Ladeluft und dem rezirkuliertenAbgas wird dann überden Einlasskrümmer 22 zudem Motor 20 geführt.In einer bevorzugten Ausführungsformist der Motor 120 ein 6-Zylinder-Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor, wobeijedoch die Anzahl der Zylinder und der Typ des Motors variiert werdenkönnen,ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen wird. Das ECM 28 umfasst eineSteuerlogik zum Überwachender aktuellen Umgebungsbedingungen wie etwa der Temperatur und optionalder Feuchtigkeit sowie der Motorsteuerparameter und Motorbetriebsbedingungen,um das EGR-System 26 zu steuern. Während des Betriebs des Motors 20 gehtEinlassluft durch den Verdichterteil 70 des Turboladersmit variabler Geometrie (VGT) 42, der durch einen Turbinenteil 72 mittelsheißerAbgase betrieben wird. Die verdichtete Luft geht durch den Ladeluftkühler 74 hindurch,der vorzugsweise ein durch Staudruckluft 76 gekühlter Luft-zu-Luft-Kühler ist.Die Ladeluft geht durch den Kühler 74 zudem Mischer 62, der vorzugsweise eine Rohrverbindung ist,wo die Ladeluft auf der Basis von aktuellen Motorbetriebsbedingungenmit rezirkuliertem Abgas kombiniert wird. Das durch den Abgaskrümmer 24 austretendeAbgas geht durch das EGR-Ventil 34, wo ein Teil des Abgaseswahlweise durch den EGR-Kühler 50 umgeleitetwerden kann. Das Bypassventil 36 wird wahlweise betätigt, umeinen Teil (kein, einen Teil oder alles) des umgeleiteten Abgasesum den Kühler 50 zuleiten, um die Temperatur des rezirkulierten Abgases einzustellen.Die EGR-Gase fließen an demEGR-Flusssensor 30 und dem Temperatursensor 32 vorbeizu dem Mischventil 62, wo sie mit verdichteter Ladeluftkombiniert werden. Die verbleibenden Abgase, die nicht durch das EGR-Ventil 34 umgeleitetwerden, gehen durch den Turbinenteil 72 des Turboladersmit variabler Geometrie (VGT) 42 und den Auspuff 80 hindurch,bevor sie in die Atmosphäreausgestoßenwerden. Der EGR-Kühler 50 kühlt daserhitzte Abgas unter Verwendung des Motorkühlkreises 44. DasMotorkühlmittelwird wiederum übereinen Kühlventilator 84 undeinen Kühler 86 gekühlt.
    [0020] Wieoben beschrieben, könneneines oder mehrere Bypassventile zu der Einlassseite des Motors 20 vordem Ladeluftkühler(CRC) 74 hinzugefügt werden,um wahlweise einen Teil, alles oder keine Ladeluft von dem Verdichterteil 70 desTurboladers mit variabler Geometrie 42 umzuleiten. Dasbzw. die Ladeluftkühler(CAC)-Bypassventil(e) werden wahlweise ähnlich wie das EGR-Bypassventilunter Umgebungs- und Betriebsbedingungen betrieben, die eine Kondensationin dem Einlasskrümmerwie beschrieben und gezeigt fördernkönnen.Diese Strategie kann auf einer gemessenen, geschätzten oder berechneten Temperaturfür dieLadeluft oder auf der kombinierten Ladung nach dem Mischen mit dem EGR-Flussam Mischer 62 gemäß der vorliegenden Erfindungbasieren.
    [0021] EinBlockdiagramm zu dem Betrieb einer Ausführungsform für ein Systemoder ein Verfahren zum Steuern eines Motors zur Vermeidung einer EGR-Kondensationgemäß der vorliegendenErfindung ist in 3 gezeigt.Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass das Blockdiagramm von 3 eine Steuerlogik wiedergibt,die durch Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardwareund Software implementiert werden kann. Die verschiedenen Funktionenwerden vorzugsweise durch einen programmierten Mikroprozessor vorgesehen,der etwa in dem DDEC-Controller von der Detroit Diesel Corporation,Detroit, Michigan hergestellt wird. Natürlich kann die Steuerung desMotors/Fahrzeugs kann eine oder mehrere Funktionen umfassen, diedurch dedizierte Elektrik, Elektronik oder integrierte Schaltungenimplementiert werden. Wie dem Fachmann deutlich sein sollte, kanndie Steuerlogik unter Verwendung einer Anzahl von bekannten Technikenund Strategien zur Programmierung und Verarbeitung implementiertwerden und ist nicht auf die dargestellte Reihenfolge bzw. Sequenzbeschränkt.Zum Beispiel wird gewöhnlicheine Unterbrechungs- oderEreignis-gesteuerte Verarbeitung in Echtzeit-Steueranwendungen wie zum Beispiel derSteuerung eines Motors oder Fahrzeugs und keine rein sequentielle Strategieverwendet. Entsprechend kann ein System und ein Verfahren mit Parallelverarbeitung,Multi-Tasking oder Multi-Threading verwendet werden, um die Zielsetzungen,Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu bewerkstelligen.Die Erfindung ist unabhängigvon der besonderen Programmiersprache, dem Betriebssystem, dem Prozessoroder dem Schaltungsaufbau, die zur Entwicklung und/oder Implementierungder gezeigten Steuerlogik verwendet werden. Entsprechend können inAbhängigkeitvon der besonderen Programmiersprache und der Verarbeitungsstrategieverschiedene Funktionen in der gezeigten Sequenz im wesentlichengleichzeitig oder in einer anderen Sequenz durchgeführt werden,um die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu bewerkstelligen.Die gezeigten Funktionen können modifiziertoder in einigen Fällen ausgelassenwerden, ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen wird.
    [0022] Inverschiedenen Ausführungsformender vorliegenden Erfindung wird die gezeigte Steuerlogik primär durchSoftware implementiert und in Computer-lesbaren Speichermedien indem ECM gespeichert. Wie dem Fachmann deutlich sein sollte, können verschiedenein dem ECM gespeicherte Steuerparameter, Befehle und Kalibrierungsinformationen wahlweisedurch den Fahrzeugbesitzer/den Fahrer modifiziert werden, während andereInformationen nur fürautorisiertes Service- oder Werkspersonal zugänglich sind. Die Computer-lesbarenSpeichermedien könnenauch verwendet werden, um Motor/Fahrzeug-Betriebsinformationen für Fahrzeugbesitzer/Fahrerund Diagnoseinformationen fürWartungs-/Servicepersonal zu speichern. Obwohl nicht gezeigt, können verschiedeneSchritte oder Funktionen wiederholt in Abhängigkeit von dem Typ der verwendetenVerarbeitung durchgeführtwerden.
    [0023] Inder beispielhaften Ausführungsformder vorliegenden Erfindung von 3 werdenin Block 80 aktuelle Umgebungsbedingungen bestimmt oder überwacht.Umgebungsbedingungen könnenunter Verwendung von entsprechenden Sensoren bestimmt oder je nachder besonderen Anwendung geschätzt,abgeleitet oder angenommen werden. Vorzugsweise umfasst der Block 80 wenigstenseine Bestimmung der Umgebungslufttemperatur in Block 82. Eswird wenigstens eine von fünfBetriebsbedingungen, vorzugsweise aus der Gruppe, die Umgebungstemperatur,Einlasskrümmertemperatur,EGR-Massenrate, Motorgeschwindigkeit und Einlasskrümmer umfasst,wird erfasst, wobei aber auch andere Betriebsbedingungen überwachtwerden können.
    [0024] Weiterhinkann die relative Feuchtigkeit in Block 84 unter Verwendungeines Sensors (Block 86) bestimmt oder auf einen vorbestimmtenWert gesetzt werden (Block 88). Anstelle eines Feuchtigkeitssensorskann die vorliegende Erfindung zum Beispiel einen fixen hohen Wertfür dierelative Feuchtigkeit verwenden, wie etwa 100%, was eine sehr konservative Kalibrierungwiedergibt. Dies bietet den größten Schutzbzw. die größte Fehlerspannefür denBetrieb ohne EGR-Kondensation am Einlasskrümmer. Natürlich können auch niedrigere gespeicherteFeuchtigkeitswerte verwendet werden, um zu bestimmen, ob der EGR-Kühler und/oderder Ladeluftkühlerumgangen werden sollen, wobei jedoch niedrigere Werte wahrscheinlicherzu einer Kondensation unter bestimmten Umgebungs- und Betriebsbedingungen führen.
    [0025] Dieaktuellen Motorbetriebsbedingungen werden in Block 90 überwachtoder bestimmt. Dies kann die Feststellung der Einlasskrümmertemperatur (Block 92),der Motorgeschwindigkeit und -last (Block 94), des Einlasskrümmerdrucks(Block 96) und des EGR-Flusses (%) (Block 98)umfassen. Alternativ hierzu kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis oderdie Ladung auf andere Weise bestimmt werden, wobei aber die kombiniertenEingaben des Einlasskrümmerdrucks(IMP) und des EGR-Flusses (%) einen praktischen Ersatz für dieseParameter bieten. Der EGR-Fluss (Block 98) und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Block 120)könnenje nach der besonderen Anwendung auf der Basis von Tabellenwertenoder auf der Basis von tatsächlichfestgestellten Werten bestimmt werden. Die in den Blöcken 80 und 90 festgestelltenaktuellen Umgebungs- und Betriebsbedingungen werden dann verwendet,um zu bestimmen, ob die Bedingungen eine EGR-Kondensation im Einlasskrümmer fördern (Block 122).
    [0026] Natürlich kanndie vorausgesagte kritische Temperatur des Einlasskrümmers (IMT_Critical)sehr genau auf der Basis der zahlreichen Parameter berechnet werden,die einen Einfluss auf die Temperatur haben. Wie in dem Diagrammvon 3 gezeigt, habendie Umgebungstemperatur, die relative Feuchtigkeit, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der EGR-Prozentsatzund der Einlasskrümmerdruckeinen wesentlichen Effekt auf die Einlasskrümmertemperatur, wenn in denAbgasrezirkulationsmodus eingetreten wird. Wenn zum Beispiel dierelative Feuchtigkeit nicht gemessen werden kann, dann kann eine fixerelative Feuchtigkeit in Abhängigkeitdavon angenommen werden, ob ein Überschutzoder ein Unterschutz erforderlich ist. Weil das fixe Luft/Kraftstoff-Verhältnis undder EGR-Prozentsatz direkt von der Luftmasse abhängen, und die Luftmasse nichtdirekt gemessen wird, kann eine andere Möglichkeit zur Berechnung vonIMT_Critical genutzt werden.
    [0027] Durchempirische Tests im Labor hat die Erfindung die Anzahl der Parameterreduziert, die erforderlich sind, um eine relativ genaue Angabevon IMT_Critical vorzusehen. Zum Beispiel konnte empirisch bestimmtwerden, dass Motorbetriebsbedingungen wie etwa die Kraftstoffmasse,die Kraftstofftemperatur und die EGR-Auslasstemperatur einen geringenEinfluss auf die vorausgesagte kritische Temperatur des Einlasskrümmers (IMT_Critical)im Vergleich zu anderen Eingangs-/Ausgangsparametern wie etwa dieTurbinentemperaturen oder die Abgastemperaturen haben. Es können andereParameter, die einfach gemessen werden können, verwendet werden, umeine relativ genaue Voraussage zu machen. Wie in 3 gezeigt bieten die Umgebungstemperatur,die Einlasskrümmertemperatur,die EGR-Massenrate, die Motorgeschwindigkeit und der Einlasskrümmerdruckeinen bevorzugten Satz von Parametern, sodass die Gleichung begrenztwerden kann, um nützlicheAnpassungen am Betrieb und der Steuerung der Abgasrezirkulationvorzunehmen.
    [0028] Vorzugsweiseist die kritische Temperatur de Einlasskrümmers (IMT_Critical) als einelineare Funktion der spezifizierten Parameter definiert, wobei dieParameter der linearen Funktion durch statistische Werkzeuge/Softwareoptimiert werden, um eine optimale Kurvenannäherung zu erhalten. Es wirdeine Kombination der Parameter gewählt, die eine optimale Kurvenanpassung(R2) durch die statistischen Werkzeuge/Softwarezu erhalten.
    [0029] Diebevorzugte Gleichung fürIMT_Critial ist: IMT_Critical = x1·V1 + x2·V2 + x3·V3 + x4·V4 + x5·V5 + x&·V1·V1 + x7·V2·V2 + x8·V3·V3 + x9·V4·V4 + x10·V5·V5 + x11·V1·V2 + x12·V1·V3 + x13·V1·V4 + x14·V1·V5 + x19·V3·V5 + x20·V4·V5 + x21 wobei x1, x2,...x21 zu bestimmende Konstanten sind, und V1, V2,... V5 gemesseneMotorparameter sind.
    [0030] DieseGleichung kann in die ECU (elektronische Motorsteuereinheit) integriertwerden, um die Berechnung einer vorausgesagten kritischen Temperaturdes Einlasskrümmers(IMT_Critical) und das Verfahren zur Steuerung eines Motors odereiner EGR-Steuerung zu vereinfachen.
    [0031] Ineiner Ausführungsformwird der Taupunkt (IMT_Critical) der kombinierten Mischung aus EGR undLadeluft in Block 124 bestimmt. Die Motorsteuerung bestimmtdann, ob die vorausbestimmte IMT_Critical höher ist als die im Krümmer durchden Sensor gemessene Temperatur des Einlasskrümmers (IMT_Measuered), um eine Änderungin der Abgasrezirkulation anzuweisen, wie zum Beispiel einen Abgasbypassum einen Kühler,dessen Betrieb ansonsten eine Kondensation fördern würde. Vorzugsweise umfasst dieSteuerung des Motors auch wenigstens eine Modifikation des Ladeluftflusses odereine Modifikation des EGR-Flusses. Es können auch andere Methoden zumErhöhender Einlasskrümmertemperaturin Übereinstimmungmit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Vorzugsweise wirdein Wechsel des Modus aufgeschoben, bis eine Stabilisierungszeitabläuft,währendwelcher die Bedingungen in dem Krümmer erhalten werden. DieseKondensationsprüfungwird gewöhnlichnur währendeines stabilen Fahrzustands durchgeführt, weil eine VerweilzeitVoraussetzung fürdas Auftreten einer Kondensation ist.
    [0032] DieKombination aus den Werten, die durch Messungen und Annahmen erhaltenwerden, wird dann bei der Verarbeitung der Daten in der Steuerung 26 durchAlgorithmen verwendet, nachdem die IMT_Critical-Gleichung einenIMT_Critical-Wert bestimmt. Wie in 128 gezeigt,wird die Einlasskrümmertemperaturmit der Voraussage von IMT_Critical verglichen. Wenn die gemesseneTemperatur des Einlasskrümmersgrößer alsdie durch die Berechnung vorausgesagte kritische Temperatur desEinlasskrümmersist, veranlassen Steuerbefehle in Block 130 eine Aktivierungder Abgasrezirkulation. Wenn nicht, kann der Motor in Block 128 im Boost-Modusgehalten werden. Andere Betriebsänderungenkönnendurch die Steuerung 28 in Reaktion auf den Vergleich vorgesehenwerden.
    [0033] Eswurden Ausführungsformender Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei die Erfindung jedochnicht auf diese gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend, wobei verschiedene Änderungenvorgenommen werden können,ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Verfahren zum Steuern der Abgasrezirkulation einesVerbrennungsmotors, mit folgenden Schritten: Bestimmen einerstabilen Bedingung, bei der die Einlasskrümmertemperatur unter einerkritischen Einlasskrümmertemperaturliegt, bei der eine Kondensation in dem Einlasskrümmer auftretenkann, Feststellen von wenigstens einer Vielzahl von Parameternaus der Gruppe, die die Umgebungstemperatur, die Einlasskrümmertemperatur,die EGR-Massenrate, die Motorgeschwindigkeit und den Einlasskrümmerdruckumfasst, um einen ersten Satz von Werten einschließlich deswenigstens einen Parameters zu bilden, Bestimmen von wenigstenseinem Parameterwert für einenzweiten Satz von Werten fürdie Betriebsbedingungen aus der Gruppe, Verarbeiten einer Gleichung,mit der die kritische Einlasskrümmertemperatur(IMT_Critical) als eine Funktion der Gruppe von Betriebsbedingungsvariablen vorausgesagtwird, indem die ersten und zweiten Sätzen von Werte in die Variableneingesetzt werden, und Auswähleneines Befehls in Reaktion auf die Verarbeitung.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Bestimmen das Annehmen eines fixen Werts für den Parameterwertumfasst.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Feststellen das Feststellen der Parameter aus der Gruppevon Betriebsbedingungen umfasst, um eine Kombination von bevorzugtenVariablen zu bilden, die den kritischen Einlasskrümmerdruckals eine lineare Funktion der bevorzugten Variablen definieren.
    [4] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Bestimmen das Zuweisen eines Wertes aus einem Datenspeicherumfasst.
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass das Zuweisen das Lesen einer Nachschlagetabelle umfasst.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Auswählendas Schalten des Motors zu dem Abgasrezirkulationsmodus umfasst.
    [7] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Auswählendas Umleiten des zum Einlasskrümmerrezirkulierten Abgases an einem Kühler vorbei umfasst.
    [8] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Verarbeiten das Berechnen des kritischen Einlasskrümmerdrucksin einer linearen Gleichung umfasst.
    [9] Computer-lesbares Speichermedium mit darin gespeichertenDaten, die Befehle wiedergeben, die durch einen Computer ausgeführt werdenkönnen, umeinen Kompressionszündungs-Verbrennungsmotorin einem Fahrzeug zu steuern, sodass eine Anpassung des Abgasrezirkulations-Betriebsvorgesehen wird, wobei das Computer-lesbare Speichermedium umfasst: Befehlezum Bilden eines Kombination von Parameterwerten für einenSatz von Motorbetriebsbedingungen, Befehle zum Berechnen einerVoraussage fürdie Einlasskrümmertemperaturin Reaktion auf das Bilden der Kombination, indem die Kombinationder Parameterwerte in die Variablen einer Gleichung eingesetzt wird, Befehlezum Vergleichen der Voraussage fürdie Einlasskrümmertemperaturmit einer gemessenen Einlasskrümmertemperatur,und Befehle zum Auswähleneines Befehls in Reaktion auf das Vergleichen, der den Abgasrezirkulationsbetriebdes Motors in Reaktion auf das Vergleichen anpasst.
    [10] Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle zum Bilden der Kombinationvon Parameterwerten Befehle zum Quantifizieren einer festgestelltenBetriebsbedingung des Motors umfassen.
    [11] Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet, dass die festgstellte Betriebsbedingungaus der Gruppe genommen wird, die die Umgebungstemperatur, die Einlasskrümmertemperatur,die EGR-Massenrate, die Motorgeschwindigkeit und den Einlasskrümmerdruckumfasst.
    [12] Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion auf das Vergleichen davonabhängigist, ob die Einlasskrümmertemperaturgrößer alsdie Voraussage fürdie Einlasskrümmertemperaturist.
    [13] Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen das Aktivieren der Abgasrezirkulationumfasst, wenn die Einlasskrümmertemperaturgrößer alsdie Voraussage fürdie Einlasskrümmertemperaturist.
    [14] System zum Steuern eines Kompressionszündungs-Verbrennungsmotorsin einem Fahrzeug mit einem Abgasrezirkulations-Betriebsmodus, mit: wenigstenseinem Sensor zum Bestimmen von wenigstens einem aus einer Vielzahlvon Parametern aus der Gruppe von Betriebsbedingungen, die die Umgebungstemperatur,die Einlasskrümmertemperatur,die EGR-Massenrate, die Motorgeschwindigkeit und den Einlasskrümmerdruckumfasst, um einen ersten Satz von Werten zu bilden, einer Einrichtungzum Bestimmen einer Kombination von Werten einschließlich desersten Satzes von Werten, einer Verarbeitungseinrichtung zumBerechnen der kritischen Einlasskrümmertemperatur als eine Funktionder Kombination von Werten, und eine Steuereinrichtung zumWechseln zu dem Betrieb im Abgasrezirkulationsmodus, wenn die berechnetekritische Temperatur eine vorbestimmte kritische Einlasskrümmertemperatur übersteigt,bei der eine Kondensation in dem Einlasskrümmer auftritt.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2005042731A|2005-02-17|
    GB0416346D0|2004-08-25|
    GB2404456A|2005-02-02|
    US20050021218A1|2005-01-27|
    US7079938B2|2006-07-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2007-07-12| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2010-04-22| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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