DE4120196A1

DE4120196A1 - Vorrichtung zum erfassen der abgasrueckfuehrrate an einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4120196A1
Application number: DE4120196A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Griese
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1992-12-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Abgasrückführrate an einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im Zuge von Abgasentgiftungsmaßnahmen, insbesondere zur Verminderung der Stickstoffanteile NO_x im Abgas von Brennkraftmaschinen, ist es üblich, Abgas in definier ten, vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängi gen Mengen zurückzuführen bzw. der Verbrennungsluft bei zumischen. Um eine wirkungsvolle Entgiftung über die Be triebsdauer der Brennkraftmaschine sicherzustellen, sollte die eingestellte Abgasrückführrate überwacht bzw. erfaßt werden, um Ausfälle (z. B. bei defektem Abgas rückführventil, Leitungsbrüche etc.) erkennen und ab stellen zu können. Ferner sollte die Abgasrückführrate über die Betriebsdauer der Brennkraftmaschine möglichst genau eingehalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Vor richtung derart auszubilden, daß mit einfachen Mitteln eine sichere Erfassung und eine genaue Steuerung der Abgasrückführrate gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnen den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf te Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Pa tentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird eine Anordnung eines Temperatursen sors vorgeschlagen, die zwei Vorteile zugleich bietet. Erstens sitzt der Sensor gewissermaßen als "letztes Glied" in der Abgasrückführung und kann somit jede stromaufliegende Störung erfassen. Kommt kein oder zu wenig zurückgeführtes Abgas an, so wird dies durch eine zu geringe Temperatur über den Temperatursensor erkannt. Da der Temperatursensor zudem der Ansaugluft der Brenn kraftmaschine ausgesetzt ist, über die er in einem be stimmten Maße gekühlt wird, spricht dieser sofort auf derartige Störungen an; d. h., daß beispielsweise bei einem Ausfall der Abgasrückführung dies durch sofortige Abkühlung des Sensors erkannt wird. Gleiches gilt für eine unzulässige Verminderung der Abgasrückführrate, die sich ebenfalls sofort durch eine Änderung des Tempera turwertes des Sensors anzeigt. Ferner können zuverlässig gegebenenfalls kurzzeitig auftretende Störungen erkannt werden, obwohl alle übrigen an der Abgasrückführung be teiligten Teile (Ventil, Leitung, etc.) noch erhitzt sein können.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, stromauf dieses ersten Temperatursensors einen zweiten Temperatursensor im Ansaugrohr anzuordnen, der die Ansauglufttemperatur mißt, wobei zur Auswertung der Abgasrückführrate die Differenz der beiden Tempera turwerte gebildet wird. Damit werden die bei Verwendung nur eines Temperatursensors vorliegenden Ungenauigkeiten durch die unterschiedlichen Ansauglufttemperaturen - de ren Differenz bei kalter und heißer Brennkraftmaschine bis zu 100°C betragen kann - eliminiert.

Da die Abgasrückführrate abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (Drehzahl, Last, Temperatur der Brennkraftmaschine, etc.) unterschiedlich sein kann, wird ferner vorgeschlagen, über ein elektronisches Steuergerät gegebenenfalls in mehreren Kennfeldern Soll- Temperaturen abhängig von diesen Betriebszuständen vor zugeben und diese mit den gemessenen Ist-Temperaturen zu vergleichen und somit die reguläre Abgasrückführrate zu verlässig zu erfassen bzw. zu überwachen und/oder zu steuern.

Beispielsweise kann das Steuergerät gemäß Anspruch 6 das Abgasrückführventil ansteuern, um die jeweils vorgegebe nen Soll-Temperaturen einzuregeln oder wenn diese auf grund eines Defektes nicht erreichbar sind, eine Störung anzuzeigen und/oder diese in einen Fehlerspeicher abzu legen, von dem sie dann bei Servicearbeiten auslesbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schemati sche Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Erfassen der Abgas rückführrate an einer Hubkolben-Brennkraftma schine und

Fig. 2 eine einfache Graphik der Temperaturdifferenz der beiden Temperatursensoren nach Fig. 1, ab hängig von Betriebszuständen der Brennkraft maschine.

Die Fig. 1 zeigt schematisch teilweise eine Hubkolben- Brennkraftmaschine 10 mit einem Ansaugrohr 12 für Ver brennungsluft und einem Abgasrohr 14. Von dem Abgasrohr 14 zweigt eine Leitung 16 ab, die zur Abgasrückführung dient und in das Ansaugrohr 12 einmündet. In die Leitung 16 ist ein Abgasrückführventil 18 eingeschaltet.

Das Abgasrückführventil 18 ist in bekannter Weise pneu matisch betätigt, wobei es über eine Leitung 20 mit dem Ansaugrohr 12 stromab ein willkürlich betätigbaren Dros selklappe 22 verbunden ist. In der Leitung 20 ist ein elektrisches Steuerventil 24 vorgesehen, welches über eine elektrische Leitung 26 mit einem elektronischen Steuergerät 28 verbunden ist.

Über das elektronische Steuergerät 28 und das Steuerven til 24 wird die Abgasrückführrate für die Brennkraftma schine 10 gesteuert, wobei diese Abgasrückführrate nach Maßgabe der Bingabewerte T_m für die Brennkraftmaschinen temperatur, n für die Drehzahl der Brennkraftmaschine und α für die Last der Brennkraftmaschine in bekannter Weise gesteuert wird.

Im Ansaugrohr 12 ist an der Einmündungsstelle der Lei tung 16 für die Abgasrückführung ein erster Temperatur sensor 30 vorgesehen, der so positioniert ist, daß er in definierter Weise der Verbrennungsluft im Ansaugrohr 12 und dem einströmenden, zurückgeführten Abgas ausgesetzt ist. Stromauf dem Temperatursensor 30 ist ein zweiter Temperatursensor 32 angeordnet, der der Verbrennungsluft stromab der Drosselklappe 22 ausgesetzt ist. Die Tempe raturwerte T₁ des ersten Sensors 30 und T₂ des zweiten Sensors 32 werden ebenfalls dem elektronischen Steuerge rät 28 zugeführt und in diesem wie folgt verarbeitet:
Im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 erfaßt der zweite Temperatursensor 32 die Temperatur T₂ der Verbrennungs luft im Ansaugrohr 12. Über den ersten Temperatursensor 30 wird ferner ein Temperaturwert T₁ erfaßt, der sich aus dem zugeführten heißen Abgas und der zugleich vor beiströmenden kühleren Verbrennungsluft bildet. Aus diesen Temperaturwerten T₁, T₂ wird in dem elektroni schen Steuergerät 28 die Temperaturdifferenz ΔT nach T₁ minus T₂ als Ist-Temperatur berechnet.

Diese Ist-Temperatur wird mit einer vorgegebenen Soll- Temperatur verglichen, wie sie rein beispielhaft und vereinfacht in der Fig. 2 als durchgezogene Linie 34 dargestellt ist. Demgemäß steigt diese Soll-Temperatur zunächst abhängig von der Drehzahl n und der Last α (z. B. erfaßt über den Öffnungswinkel α der Drosselklappe 22) an und geht dann bei höheren Drehzahlen und höherer Last in einen etwa konstanten Wert über (Abgasrückführ ventil 24 voll geöffnet). Tatsächlich setzt sich die Soll-Temperatur ΔT aus einem dreidimensionalen Kennfeld von Linien 34 zusammen, die sich abhängig von der Drehzahl n und der Last α ändern, wobei im Steuergerät 28 zwei Kennfelder für unterschiedliche Temperaturinter valle T_m der Brennkraftmaschine abgelegt sind.

Liegt die gemessene Ist-Temperatur ΔT unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes durch die Linie 34 (z. B. wie durch die gestrichelte Linie 36 dargestellt), so wird die Störung in einem in dem Steuergerät 28 vorgesehenen Fehlerspeicher 40 eingelesen und abgespeichert. Bei Servicearbeiten kann der Fehler ausgelesen werden, um Rückschlüsse auf die Art der Störung zu ermöglichen.

Je nach Erfordernis kann die Störung über das elektroni sche Steuergerät 28 eine Warnleuchte 38 aktivieren.

Das elektronische Steuergerät 28 mit dem Fehlerspeicher 40 sowie das elektrische Steuerventil 24 und das Abgas rückführventil 18 können hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Funktionsteile bekannter Bauart sein und sind des halb hier nicht näher beschrieben.

Abweichend von der dargestellten Ausführung kann über die vorgegebenen Soll-Temperaturen durch die Linien 34 auch die Abgasrückführung als solche gesteuert bzw. ge regelt werden. Dabei wird in der logischen Verknüpfungs schaltung des elektronischen Steuergerätes 28 die An steuerung des Steuerventiles 24 oder gegebenenfalls un mittelbar des Abgasrückführventiles 18 so durchgeführt, daß die vorgegebenen Soll-Temperaturen (Linie 34) mit den gemessenen Ist-Temperaturen übereinstimmen. Liegt die Ist-Temperatur niedriger als die Soll-Temperatur, so wird über das elektronische Steuergerät 28 die Abgas rückführrate erhöht bzw. das Abgasrückführventil 18 auf gesteuert. Sollte trotz Aufsteuern des Abgasrückführven tiles 18 die vorgegebene Soll-Temperatur nicht erreicht werden, so wird über das elektronische Steuergerät 28 die Störung wie vorbeschrieben erkannt und angezeigt.

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen der Abgasrückführrate an einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Ansaugrohr für Verbren nungsluft, einem Abgasrohr und einer Leitung zur Abgasrückführung mit einem Abgasrückführventil, wo bei die Leitung in das Ansaugrohr mündet, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mündungsstelle der Ab gasrückführleitung (16) in das Ansaugrohr (12) ein dem Abgas und der Verbrennungsluft ausgesetzter Temperatursensor (30) angeordnet ist, dessen Wert T₁ zur Erfassung der Abgasrückführrate herangezogen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß an einer vom ersten Temperatursensor (30) entfernten Stelle ein zweiter, der Verbrennungsluft ausgesetzter Temperatursensor (32) vorgesehen ist und daß die Differenztemperatur ΔT der beiden Temperatursensoren zur Erfassung der Abgasrückführ rate verwendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Temperaturwerte (T₁ oder ΔT) über der Last α und/oder der Drehzahl n der Brennkraft maschine und/oder der Temperatur T_m der Brennkraft maschine erfaßt wird.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem elek tronischen Steuergerät (28) Soll-Temperaturen (T₁ oder ΔT) gespeichert und mit den gemessenen Ist- Temperaturen verglichen werden und daß bei einer definierten Abweichung ein Störungssignal ausgelöst und/oder in einen Fehlerspeicher (40) abgelegt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß in dem Steuergerät (28) ein oder mehrere Kennfelder mit Soll-Temperaturwerten abgelegt sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführrate der Brennkraftmaschine nach Maß gabe vorgegebener Soll-Temperaturwerte in dem elek tronischen Steuergerät (28) geregelt wird.