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    • 专利摘要:
    EineSteuerung füreinen Verbrennungsmotor mit einem Abgasrezirkulationssystem sagtdie Einlasskrümmertemperaturim Abgasrezirkulationsmodus (EGR-Modus) und/oder den Einlasskrümmerdruckim EGR-Modus währenddes Betriebs im Boost-Modus voraus. Die Voraussagen werden verwendet,um eine kritische Einlasskrümmertemperaturim EGR-Modus zu berechnen, bei der eine Kondensation auftreten würde. Die Steuerungvergleicht dann den vorausgesagten Temperaturwert mit der berechnetenkritischen Einlasskrümmertemperatur,und wenn der vorausgesagte Wert die berechnete Temperatur überschreitet,weist die Steuerung einen Wiedereintritt in den Abgasrezirkulationsmodusan.
    公开号:DE102004030271A1
    申请号:DE102004030271
    申请日:2004-06-23
    公开日:2005-02-10
    发明作者:Sameer Canton Bhargava；Brian A. Canton Lewallen；Ravishankar Inkster Ramamurthy
    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 undeinem Boost-Modus wechseln können,wobei eine Motorsteuerung die Betriebsbedingungen überwacht,um die Abgasrezirkulation zu begrenzen, wenn die Betriebsbedingungeneine Kondensation in dem Einlasskrümmer zur Folge haben würden, undum automatisch wieder in den Abgasrezirkulationsmodus einzutreten,wenn die Kondensationsbedingungen behoben sind.
    [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-Motorenrezirkulieren eine begrenzte Menge von Abgas zurück zu dem Einlasskrümmer, umnicht genutzten Kraftstoff und Nebenprodukte zu verbrennen. Wegender niedrigeren 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 kritischeEinlasskrümmmertemperatur(IMT_Critical) definiert. Das Kondensat ist aufgrund des Vorhandenseinsvon Stickstoff- und Schwefelverbindungen aus dem Kraftstoff sauer.Weiterhin werden der Motor und die umgebenden Einrichtungen in breitenUmgebungstemperaturbereichen von beispielsweise zwischen –25 GradCelsius und 50 Grad Celsius und in breiten Bereichen der relativenFeuchtigkeit zwischen 0% und 100% betrieben.
    [0003] Wennbei einer bekannten Motorsteuerung die gemessene Einlasskrümmertemperatur(IMT) kleiner oder gleich als IMT_Critical wird, ist die Motorsteuerungderart programmiert, das sie in einen Kondensationsmodus eintrittund die Abgasrezirkulation ausschaltet. Sobald die Abgasrezirkulationabgeschaltet ist, läuftder Motor in einem Modus ohne Abgasrezirkulation. Dieser Modus wirdals Boost-Modus bezeichnet. Ein Timer bestimmt dann, wann die Steuerungzurückzum Abgasrezirkulationsmodus (EGR-Modus) wechselt. Es wird eineBerechnung von IMT_Critical durchgeführt, um das Verbleiben im EGR-Moduszu bestätigen.Wenn bestimmt wird, dass die gemessene Einlasskrümmertemperatur IMT niedrigerals IMT_Critical ist, wird die EGR ausgeschaltet. Wenn sich derMotor im Boost-Modus befindet, könnendie oben genannten Steuerungen nicht feststellen, ob eine Kondensationauftreten würde,wenn die EGR eingeschaltet wird. Dementsprechend können unnötige Moduswechselwiederholt werden. Bei der aktuellen Strategie wird der Motor einfachweiter im Boost-Modus betrieben, bis der Timer abläuft, auchwenn sich die Geschwindigkeit und die Lastbedingungen des Fahrzeugsaus verschiedenen Gründengeänderthaben.
    [0004] Dievorliegende Erfindung überwindetdie oben genannten Nachteile, indem sie eine Steuerung und ein Verfahrenzum Wiedereintreten in den Abgasrezirkulationsbetrieb eines Verbrennungsmotorsangeben. Die Steuerung sagt die kritische Einlasskrümmertemperaturvoraus und vergleichst sie mit der tatsächlichen Einlasskrümmertemperatur.Die Steuerung wechselt zum Boost-Modus, wenn bestimmt wird, dassdie tatsächlicheEinlasskrümmertemperatur(IMT) niedriger als die kritische Einlasskrümmertemperatur (IMT_Critical)ist. Die Steuerung sagt dann einen Werte der Einlasskrümmertemperaturvoraus und sagt vorzugsweise einen Wert der Einlasskrümmertemperaturvoraus, der auftreten würde,wenn der Motorbetrieb vom Boost-Modus zumEGR-Modus wechseln würde.Die Voraussagen werden verendet, um eine berechnete kritische Einlasskrümmertemperatur(IMT_Critical) im EGR-Modus zu bestimmen. Die Steuerung schaltetdann den Motorbetrieb zum Abgasrezirkulationsmodus (EGR-Modus),wenn die vorausgesagte Einlasskrümmertemperaturfür denEGR-Modus die berechnete kritische Einlasskrümmertemperatur für den EGR-Betrieb überschreitet,bei der eine Kondensation im Einlasskrümmer auftreten würde.
    [0005] Inder bevorzugten Ausführungsformwird die Steuerung mit Differenzdruck-/temperatur-Tabellen versehen,die jeweils die Druck- und Temperaturdifferenzen zwischen dem Betriebim Abgasrezirkulationsmodus und im Boost-Modus bei verschiedenenGeschwindigkeiten und Lasten dokumentieren, um den Einlasskrümmerdruckund die Einlasskrümmertemperaturim Rezirkulationsmodus zu bestimmen. Eine Einlasskrümmertemperatur-Voraussageim EGR-Modus wird als die gemessene Einlasskrümmertemperatur plus die Einlasskrümmertemperaturdifferenzaus der ersten Tabelle bestimmt. Entsprechend wird der Einlasskrümmrdruckim EGR-Betrieb vorausgesagt,indem die Differenz aus der Drucktabelle zu dem Einllasskrümmerdruckim Boost-Modus addiert wird, sodass sich die Summe aus dem gemessenenEinlasskrümmerdruckplus der Einlasskrümmerdruckdifferenzaus der zweiten Tabelle ergibt. Obwohl auch andere Auswahlkriterienmöglich sind,werden die Tabellen vorzugsweise vorbereitet, indem empirisch dieDifferenzen in den gesteuerten variablen Betriebsbedingungen desVerbrennungsmotors festgestellt werden.
    [0006] MitBezug auf die beiden Tabellen verwendet die Steuerung die vorausgesagtenTemperatur- und Druckwerte, um eine vorausgesagte oder berechnetekritische Einlasskrümmertemperaturzu bestimmen, wenn der Motorbetrieb zu dem EGR-Modus wechselt. Dannbestimmt die Kondensationsgleichung eine vorbestimmte kritischeEinlasskrümmertemperatur(IMT_Critical) im EGR-Modus als eine Funktion der vorausgesagtenTemperatur, des vorausgesagten Drucks und anderer Parameter. AlsGleichung, die vorzugsweise eine lineare Gleichung ist, kann dieGleichung verwendet werden, die in der gleichzeitig anhängigen undhier unter Bezug eingeschlossenen Anmeldung mit dem Titel „Nutzungvon Motorparametern fürKondensations-Verhinderungsstrategien" angegeben ist. Es können die angepassten Werteder vorausgesagten Temperatur im EGR-Modus und des vorausgesagtenDrucks im EGR-Modus sowie andere Funktionen wie etwa die aus der gewünschtenEGR-Rate abgeleitete Massenflussrate verwendet werden. Wenn dievorausgesagte Einlasskrümmertemperaturim EGR-Modus höherals die vorausgesagte kritische Einlasskrümmertemperatur im EGR-Modusist, veranlasst die Steuerung übereinen Befehl, dass der Motor wieder in den Abgasrezirkulationsmoduseintritt. Vorzugsweise wird der Befehl erst dann ausgegeben, wenndie ausreichend hohe vorausgesagte Einlasskrümmertemperatur für eine vorbestimmteZeitdauer aufrechterhalten wurde. Außerdem können weitere Korrekturfaktorenfür Änderungenin den Bedingungen verwendet werden.
    [0007] Dievorliegende Erfindung wird durch die folgende ausführlicheBeschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf diebeigefügtenZeichnungen verdeutlicht, in denen gleiche Bezugszeichen auf ähnlicheTeile verweisen.
    [0008] 1 ist eine schematischeAnsicht eines Fahrzeugs oder einer Maschine und umfasst eine perspektivischeAnsicht eines Motors mit einer Motorsteuerung gemäß der vorliegendenErfindung.
    [0009] 2 ist eine schematischeAnsicht eines Steuersystems fürdie Abgasrezirkulationssteuerung in dem Motor von 1.
    [0010] 3 ist ein Blockdiagrammeines Programms fürein Motorsteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
    [0011] 1 ist eine perspektivischeAnsicht eines Kompressionszündungs-Verbrennungsmotors 20,der verschiedene Merkmale der Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindungumfasst. Wie dem Fachmann deutlich sein sollte, kann der Motor 20 inverschiedenen Einrichtungen 11 etwa für Lastkraftwägen, 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 angegeben werden.In einer bevorzugten Ausführungsformist der Motor 20 ein Mehrzylinder-Kompressionszündungs-Verbrennungsmotor wieetwa ein Dieselmotor mit 4, 6, 8, 12, 16 oder 24 Zylindern.Außerdemist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einenbesonderen Typ von Motor oder Kraftstoff beschränkt ist.
    [0012] 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 inder Einrichtung 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.
    [0013] Wiebesser in 2 zu erkennen,kann das ECM 28 der Steuereinrichtung 25 mit verschiedenenFahrzeug- Ausgabeeinrichtungenwie etwa Statusanzeigen/-leuchten 96, analogen Anzeigen 98,digitalen Anzeigen 100 und verschiedenen analogen/digitalenMessanzeigen 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,der Gaspedalposition, 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-Kondensationzu vermeiden. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, überwacht dasECM 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 Einlaskrümmertemperaturzu erhöhenund eine Kondensation des rezirkulierten Abgases zu reduzieren bzw. zubeseitigen. Entsprechend kann wenigstens ein Teil der Ladeluft wahlweiseum den Ladeluftkühlerumgeleitet werden.
    [0014] EinServicewerkzeug 106 kann periodisch über eine Datenverbindung 104 angeschlossenwerden, um ausgewählte Parameterin 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 verbundenwerden, um Informationen zu dem ECM 28 zu übertragenund verschiedene Informationen zu dem Betrieb des Motors 12,des Fahrzeugs 14 und den Steuerverfahren der vorliegendenErfindung zu empfangen.
    [0015] DerMotor 20 enthälteinen Einlasskrümmer 22,einen Abgaskrümmer 24 undein Abgasrezirkulationssystem (EGR-System), das allgemein durch das Bezugszeichen 26 angegebenwird. Ein Motorsteuermodul (ECM) 28 enthält gespeicherteDaten, die Befehle und Kalibrierungsinformation für die Steuerungdes Motors 20 wiedergeben. Das ECM 28 kommuniziertmit verschiedenen Sensoren und Aktuatoren, die EGR-Sensoren wieetwa einen EGR-Flusssensor 30 und einen EGR-Temperatursensor 32 umfassen.Das ECM 28 steuert das EGR-System 26 über Aktuatoren wie etwa einEGR-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.
    [0016] 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 kann direktmit 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 vorzugsweiseein Zweilauf-Kühlermit einem ersten Lauf 56 und einem zweiten Lauf 58 für das durchden Kern hindurchgehende rezirkulierte Abgas.
    [0017] 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. Alternativoder 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.
    [0018] 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 über denEinlasskrümmer 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 umfassteine Steuerlogik 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 Abgases umden 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 dasEGR-Ventil 34 umgeleitet werden, gehen durch den Turbinenteil 72 desTurboladers mit 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.
    [0019] Wieoben beschrieben, könneneines oder mehrere Bypassventile zu der Einlassseite des Motors 20 vordem Ladeluftkühler(CAC) 74 hinzugefügtwerden, um wahlweise einen Teil, alles oder keine Ladeluft von demVerdichterteil 70 des Turboladers mit variabler Geometrie 42 umzuleiten.Das bzw. die Ladeluftkühler (CAC)-Bypassventil(e)werden wahlweise ähnlichwie das EGR-Bypassventil unter Umgebungs- und Betriebsbedingungenbetrieben, die eine Kondensation in dem Einlasskrümmer wiebeschrieben und gezeigt fördern können. DieseStrategie kann auf einer gemessenen, geschätzten oder berechneten Temperaturfür dieLadeluft oder auf der kombinierten Ladung nach dem Mischen mit demEGR-Fluss am Mischer 62 basieren.
    [0020] EinBlockdiagramm zu dem Betrieb einer Ausführungsform für ein Systemoder ein Verfahren zum Steuern eines Motors zur Vermeidung einerEGR-Kondensation gemäß der vorliegendenErfindung ist in 3 gezeigt.Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass das Blockdiagramm von 3 eine Steuerlogik wiedergibt, diedurch Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware undSoftware 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 in 3 gezeigteReihenfolge bzw. Sequenz beschränkt.Zum Beispiel wird gewöhnlicheine Unterbrechungs- oderEreignis-gesteuerte Verarbeitung in Echtzeit-Steueranwendungen wie zum Beispiel derSteuerung eines Motors oder Fahrzeugs und keine rein sequentielleStrategie verwendet. Entsprechend kann ein System und ein Verfahrenmit Parallelverarbeitung, Multi-Tasking oder Multi-Threading verwendetwerden, um die Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der vorliegendenErfindung zu bewerkstelligen. Die Erfindung ist unabhängig vonder 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 könnenmodifiziert oder in einigen Fällenausgelassen werden, ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassenwird.
    [0021] 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 Kalibrierungsinformationenwahlweise durch 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.
    [0022] 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 geschätztoder abgeleitet werden. Vorzugsweise umfasst der Block 80 wenigstenseine Bestimmung der Umgebungslufttemperatur in Block 82.Weiterhin kann die relative Feuchtigkeit in Block 84 unterVerwendung eines Sensors (Block 86) bestimmt oder auf einenvorbestimmten Wert gesetzt werden (Block 88). Anstelleeines Feuchtigkeitssensors kann die vorliegende Erfindung zum Beispieleinen fixen hohen Wert fürdie relative Feuchtigkeit verwenden, wie etwa 100%, was eine sehrkonservative Kalibrierung füreine Überschutzstrategiewiedergibt. Dies bietet den größten Schutzbzw. die größte Fehlerspannefür denBetrieb ohne EGR-Kondensationam Einlasskrümmer.Natürlichkönnenauch niedrigere gespeicherte Feuchtigkeitswerte verwendet werden,um zu bestimmen, ob der EGR-Kühlerund/oder der Ladeluftkühlerumgangen werden sollen, wobei jedoch niedrigere Werte wahrscheinlicherzu einer Kondensation unter bestimmten Umgebungs- und Betriebsbedingungenführen.
    [0023] 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), des EGR-Flusses (%) (Block 98) unddes Luft/Kraftstoff- Verhältnissesumfassen. 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).
    [0024] Ineiner Ausführungsformwird in Block 124 der Taupunkt der kombinierten Mischungaus EGR und Ladeluft auf der Basis der vorausgesagten kritischenEinlasskrümmertemperatur(IMT_Critical) im EGR-Modus bestimmt. Die Motorsteuerung bestimmtdann, ob die gemessene Einlasskrümmertemperaturkleiner als IMT_Critical ist, um den Eintritt in den EGR-Modus zuveranlassen oder den Betrieb im Boost-Modus zu wählen. Allgemein ist das Kondensationsproblemerst dann schädlich,wenn ein stabiler Motorbetrieb füreine längereZeitdauer aufrechterhalten wird, weil der Korrosionseffekt unterden tatsächlichenEinflüsseneinige Zeit benötigt.
    [0025] Vorzugsweiseumfasst die Motorsteuerung auch eine Modifikation des Ladeluftflussesund/oder eine Modifikation des EGR-Flusses, wobei jedoch auch andereMethoden zum Anpassen der Einlasskrümmertemperatur und der Kondensationsbedingungengemäß der ErfindungVerwendung werden können.
    [0026] Wennder Motor mit aktivierter Abgasrezirkulation läuft, wird der Motorbetriebals EGR-Modus definiert. Die Einlasskrümmertemperatur (IMT) wird gemessenund als IMT_measured bezeichnet. Der Einlasskrümmerdruck (IMP) wird gemessenund als IMP_measured bezeichnet. IMT_measured und IMP_measured werdenin Block 124 verwendet, um IMT_Critical (die Taupunkttemperaturder Gase im Einlasskrümmer)unter Verwendung einer weiter oben genannten Gleichung zu berechnen,die die kritische Temperatur als eine Funktion von ausgewählten Einflüssen definiert.Wenn IMT_measured kritisch ist, dann wird die Abgasrezirkulation inBlock 28 ausgeschaltet. Im Folgenden wird der Motor imBoost-Modus betrieben (keine Abgasrezirkulation).
    [0027] DieEinlasskrümmertemperatur(IMT) und der Einlasskrümmerdruck(IMP) werden gemessen und jeweils als IMT_measured_boostmode undIMP_measured_boostmode bezeichnet. Diese Werte werden dann angepasst,um Werte fürden EGR-Modus vorauszusagen. Vorzugsweise wurden die zwei Tabellendurch experimentelle Tests erstellt, wobei aber auch andere Datenquellenverwendet werden können,ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. In der Delta-IMT-Tabelle1 werden die Temperaturdifferenzwerte während des Laufs des Motorsim EGR-Modus und dann im Boost-Modus bei gleicher Geschwindigkeitund Last erfasst. Die Differenz in der Einlasskrümmertemperatur IMT zwischendem EGR-Modus und dem Boost-Modus wird als IMT_delta bezeichnet.Vorzugsweise wird die Delta-IMP-Tabelle 2 entsprechend der Delta-IMT-Tabelleanhand von Druckdifferenzwerten erstellt, wobei diese Werte alsIMP_delta bezeichnet werden.
    [0028] Umdie Möglichkeiteiner Kondensation an einem neuen Betriebspunkt nach dem Abschaltender Abgasrezirkulation und währenddes Betriebs im Boost-Modus vorauszusagen, sagt die Steuereinrichtung 26 die Möglichkeiteiner Kondensation bei Verbleib im Boost-Modus voraus und bestimmt,ob ein Wiedereintreten in den EGR-Modus ohne Kondensation möglich ist,indem sie auf die Informationen in den Tabellen Bezug nimmt. Inder bevorzugten Ausführungsformwurden die Tabellen empirisch bestimmt, wobei jedoch auch andere Quellenfür dieDifferenzen verwendet werden können,ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Die Tabellenwerden an einer bestimmten Umgebungsbedingung kalibriert.
    [0029] Wennder Motor im Boost-Modus betrieben wird, wird die Einlasskrümmertemperaturim EGR-Modus vorausgesagt, indem die im Boost-Modus gemessene Einlasskrümmertemperaturzu der Differenz aus der Tabelle 1 addiert wird, die den BetriebsbedingungenLast und Geschwindigkeit am nächstenkommt. Auf diese Weise wird die vorausgesagte Einlasskrümmertemperaturerzeugt. Entsprechend wird der Einlasskrümmerdruck in dem Abgasrezirkulationsmodusvorausgesagt, indem der im Boost-Modus gemessene Einlasskrümmerdruckdurch die Differenz des Einlasskrümmerdrucks zwischen dem Boost-Modusund dem EGR-Modus ausder Tabelle 2 fürdie entsprechenden Geschwindigkeits- und Lastwerte gewählt wird.
    [0030] Während alsoder Motor im Boost-Modus läuft,addiert die Steuerung in Block 130 IMT_delta zu IMT_measured_boostmode,um IMT_predicted_EGRmode zu erzeugen. Entsprechend addiert die Steuerung inBlock 132 IMP delta zu IMP_measured_boostmode, um IMP_predicted_EGRmodezu erhalten.
    [0031] Dievorausgesagten Werte werden dann in der Verarbeitung der Daten inder Steuerung 26 durch Algorithmen einschließlich einerKondensationsgleichung verwendet, um eine kritische EinlasskrümmertemperaturIMT_Critical im EGR-Modus zu berechnen. Ein Beispiel für dieseGleichung aus der oben zitierten Anmeldung 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 + x21wobeix1, x2, ... x21 zu bestimmende Konstanten sind, und V1, V2, ...V5 gemessene Motorparameter sind.
    [0032] Wenndie vorausgesagte Einlasskrümmertemperaturgrößer alsdie berechnete vorausgesagte kritische Einlasskrümmertemperatur ist, schaltetdie Steuerung die Abgasrezirkulation ein, sodass der Motor wiederin den Abgasrezirkulationsmodus eintritt.
    [0033] DieseWerte geben eine Voraussage der Temperatur und des Drucks sowiedie kritische Temperatur wieder, die zu erwarten ist, wenn der Motorzu dem EGR-Modus geschaltet würde,wobei der Motor jedoch im Boost-Modus betrieben wird. Mit anderenWorten verwendet die Steuerung dann die zwei vorausgesagten Werte,um die kritische Temperatur IMT_critical im EGR-Modus (IMT_critical_EGRmode)vorauszusagen. Wenn IMT_predicted_EGRmode < IMT_critical-EGRmode ist, dann verbleibtder Motor wie in Block 140 gezeigt im Boost-Modus. WennIMT_predicted_EGRmode > IMT_critical_EGRmodeist, dann kann die Abgasrezirkulation eingeschaltet werden, sodassder Motor wie in Block 138 gezeigt in den EGR-Modus eintritt.Es könnenjedoch weitere Korrekturfaktoren für Änderungen in den Umgebungsbedingungen,insbesondere in der Temperatur und im Druck, erforderlich sein.Zum Beispiel muss in der Höheeine barometrische Kompensation vorgesehen werden.
    [0034] DerIMT_critical wird kontinuierlich durch eine entsprechende Gleichungbestimmt, vorzugsweise als Funktion der Parameter Umgebungstemperatur,relative Feuchtigkeit, berechnete kritische Einlasskrümmertemperatur,Einlasskrümmerdruckund Abgasrezirkulationsrate. Die Abgasrezirkulationsrate für die Geschwindigkeitund die Last kann aus einer Tabelle erhalten werden, die eine gewünschte EGR-Rateals Funktion der Geschwindigkeit und Last bestimmt.
    [0035] Entsprechendwird der Einlasskrümmerdruckvorausgesagt, indem zu dem Einlasskrümmerdruck im Boost-Modus dieDifferenz aus der Differenztabelle 2 addiert wird (Block 132).Der Prozess berechnet dann die kritische EinlasskrümmertemperaturIMT_critical im EGR-Modus als eine Funktion der Umgebungstemperaturam Einlass, der relativen Feuchtigkeit am Einlass bei der derartbestimmten kritischen Einlasskrümmertemperaturund bei dem Einlasskrümmerdrucksowie der EGR-Rate. Der resultierende Wert wird mit der vorausgesagtenTemperatur verglichen. Wenn die vorausgesagte Einlasskrümmertemperaturgrößer alsdie vorausgesagte kritische Einlasskrümmertemepratur ist, wird einWiedereintreten in den EGR-Modus veranlasst. Wenn der Wert von IMT_criticalfür einevorbestimmte Zeitdauer größer odergleich IMT_Critical EGR bzw. dem Taupunkt ist, wird ein Befehl ausgegeben,um den aktuellen Betriebsmodus des Motors anzupassen.
    [0036] Eswurden Ausführungsformender Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nichtauf diese gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist.Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend, wobeiverschiedene Änderungenvorgenommen werden können,ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Verfahren zum Steuern der Abgasrezirkulationeines Verbrennungsmotors, mit folgenden Schritten: Bestimmeneiner Bedingung währenddes Motorbetriebs im EGR-Modus, bei der eine Einlasskrümmertemperaturunter einer kritischen Einlasskrümmertemperaturist, bei der eine Kondensation in dem Einlasskrümmer auftritt, Schaltenzu einem Boost-Modus in Reaktion auf das Bestimmen, Voraussageneines Werts der Einlasskrümmertemperaturund/oder des Einlasskrümmerdrucks,wenn der Motor im EGR-Modus betrieben würde, Berechnen einer kritischenEinlasskrümmertemperaturals eine Funktion der Voraussage des Werts, und Schalten zueinem Abgasrezirkulationsmodus, wenn die vorausgesagte Einlasskrümmertemperaturim EGR-Modus die berechnete kritische Einlasskrümmertemperatur überschreitet.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Voraussagen das Messen eines Werts der Einlasskrümmertemperaturund/oder des Einlasskrümmerdruckswährenddes Motorbetriebs im Boost-Modus umfasst.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass das Voraussagen das Anpassen des gemessenen Werts der Einlasskrümmertemperaturund/oder des Einlasskrümmerdrucksdurch eine Differenz umfasst, die durch eine Messdifferenz zwischendem Boost-Modus und dem EGR-Modus bestimmt wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Anpassen das Auswähleneines Anpassungswerts aus einer Tabelle von empirisch bestimmtenWerten der Einlasskrümmertemperaturund/oder des Einlasskrümmerdrucksumfasst.
    [5] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Tabelle als eine Funktion der Motorlast und der Motorgeschwindigkeiterstellt wird.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass die empirisch bestimmten Werte jeweils einer Temperatur- oderDrucklesung im EGR-Modus minus einer Temperatur- oder Drucklesungim Boost-Modus entsprechen.
    [7] Computer-lesbares Speichermedium mit darin gespeichertenDaten, die Befehle wiedergeben, die durch einen Computer ausgeführt werdenkönnen,um einen Kompressionszündungs-Verbrennungsmotorin einem Fahrzeug zu steuern, sodass von einem Betrieb im Boost-Moduswieder in eine Abgasrezirkulation (EGR-Modus) eingetreten wird,wobei das Computer-lesbare Speichermedium umfasst: Befehlezum Voraussagen eines Werts der Einlasskrümmertemperatur und/oder desEinlasskrümmerdrucks imEGR-Modus aus einer Messung im Boost-Modus, Befehle zum Berechneneiner kritischen Einlasskrümmertemperaturim EGR-Modus als eine Funktion des vorausgesagten Wertes, und Befehlezum Schalten zu einem Abgasrezirkulationsmodus, wenn die vorausgesagteEinlasskrümmertemperaturim EGR-Modus die berechnete kritische Einlasskrümmertemperatur im EGR-Modus überschreitet.
    [8] Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle zum Voraussagen das Voraussagender Einlasskrümmertemperaturim EGR-Modus und des Einlasskrümmerdrucksim EGR-Modus umfassen.
    [9] Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle zum Voraussagen Befehlezum Anpassen eines im Boost-Modus gemessenen Werts durch eine Differenzumfassen, die als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit und derMotorlast bestimmt wird.
    [10] Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, das die Befehle zum Berechnen eine Gleichungumfassen, die die kritische Einlasskrümmertemperatur im Boost-Modus als eine Funktionder vorausgesagten Einlasskrümmertemperaturim EGR-Modus und des vorausgesagten Einlasskrümmerdrucks im EGR-Modus bestimmt.
    [11] Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichung eine lineare Gleichungist.
    [12] System zum Steuern eines Kompressionszündungs-Verbrennungsmotorsin einem Fahrzeug mit einem beschleunigten Wiedereintreten von einemBetrieb im Boost-Modus zu einem Abgasrezirkulations-Betriebsmodus,wobei das System umfasst: eine Überwachungseinrichtung zumBestimmen des Betriebs im Boost-Modus, eine Verarbeitungseinrichtungzum Voraussagen eines Werts der Einlasskrümmertemperatur und/oder des Einlasskrümmerdrucksals eine Funktion eines Messergebnisses derselben im Boost-Modus, eineBerechnungseinrichtung zum Berechnen einer kritischen Einlasskrümmertemperaturals eine Funktion des vorausgesagten Wertes, und eine Steuereinrichtungzum Wechseln zu dem Abgasrezirkulationsmodus, wenn die vorausgesagteTemperatur die berechnete kritische Einlasskrümmertemperatur überschreitet.
    [13] System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass das System einen Sensor zum Messen der Einlasskrümmertemperaturund/oder des Einlasskrümmerdrucksin dem Boost-Modus aufweist, um einen gemessenen Wert vorzusehen.
    [14] System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass die Verarbeitungseinrichtung eine Kompensationseinrichtungumfasst, um den gemessenen Wert zu einem angepassten Wert für den Betriebim EGR-Modus anzupassen.
    [15] System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,das die Kompensationseinrichtung wenigsten eine Nachschlagetabelleumfasst.
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    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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