DE4130853C2 - Verfahren zur Steuerung der rückgeführten Abgasmenge bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist als Verschmutzungs­ regelung mit einem Ventil aus der DE-OS 25 25 537 bekannt, das in einer Abgasrückführleitung liegt und einen in erregtem Zustand das Ventil schließenden Hubmagneten enthält, der über eine elektro­ nische Steuerung dann erregt wird, wenn die Maschinendrehzahl einen Sollwert überschreitet. Über die Wahl dieses Sollwerts ist der Druckschrift nichts zu entnehmen. Der besagte Hubmagnet soll auch dann erregt werden, wenn die Drosselklappe im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine geschlossen oder über eine bestimmte Position hinaus geöffnet ist, so daß eine Abgasrückführung nur im Teillast­ bereich erfolgt; außerdem soll die Abgasrückführung unterbunden sein, wenn die Maschinentemperatur unter einem Sollwert liegt, also eine niedrige Maschinentemperatur vorliegt.

Wie bekannt - siehe beispielsweise die Beschreibungseinleitung der EP 0 136 675 A2 -, tritt beim Beschleunigen eines mit einer Brenn­ kraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs ein Rauch- oder Rußstoß auf. Die Erfassung von Beschleunigungsphasen über die jeweilige Maschinenlast verlangt jedoch einen erheblichen, in der Regel elektronische Steuerschaltungen mit Rechnern erfordernden Aufwand.

Dieses Dokument schlägt dem Fachmann eine Umkehr der üblichen Abgasrückführ-Kenn­ felder derart vor, daß bei kontinuierlicher Last keine Abgasrückführung vorgenommen wird, vielmehr soll nur bei bestimmten Laständerungen Abgas rückgeführt werden. Dieses hat zur Folge, daß in weiten Betriebsbereichen, beispielsweise bei Konstantfahrt keine Abgasrück­ führung möglich ist.

Aus der DE 34 29 222 C1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit in Teillast wirksamer Abgasrückführung mit einem veränderbaren Vollastanschlag derart be­ kannt, daß beim Beschleunigen in der Teillast zur Rauchverminderung dieser Vollastan­ schlag auf einen rauchvermeidenden Wert zurückgenommen wird.

In DE 35 35 224 A1 ist eine Abgasrückführungsvorrichtung beschrieben, welche bei einem Kaltstart die Abgasrückführung unterbricht, während das Abgasrückführventil bei hohen Lasten für eine bestimmte Zeitspanne aktiv bleibt, um anschließend nach Überschreiten dieser Zeitspanne zu seinem eigenen Schutz abgeschaltet wird.

Aus der DE 33 37 430 A1 ist es dem Fachmann bei einer gemischverdichtenden, fremdge­ zündeten Brennkraftmaschine bekannt, mit Abgasrückführung im unteren Teillastbereich zu fahren, wobei ein aus einem Leerlauffüllungsregelventil und einem Abgasrückführventil ge­ bildetes Kombiventil entweder im Leerlaufbereich die Leerlauffüllung regelt oder alternativ im unteren Teillastbereich die Abgasrückführung. Eine Abgasrückführung beispielsweise im leerlaufnahen Bereich ist hiermit nicht zu realisieren.

Eine der vorgenannten DE 33 37 430 A1 ähnliche Lösung war dem Fachmann bereits aus DE 29 48 963 A1 bekannt. Auch hier wird entweder das Rückführen von Auspuffgasen oder aber die Leerlaufdrehzahl mittels eines einzigen Magnetventiles gesteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, das das Auftreten eines Rauch- oder Rußstoßes beim Anfahren der Maschine mit gerin­ gem Aufwand unter Verwendung bewährter Bauteile vermeidet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkma­ len des Hauptanspruchs, vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschreiben die Unteransprüche.

Die Erfindung verwendet in vorteilhafter Weise als Kriterium für einen Anfahrvorgang also ein leicht zu gewinnendes Drehzahlsignal beim Vorliegen eines für einen Anfahrvor­ gang signifikanten Drehzahlwerts, beispielsweise im Bereich von 1200 U/min, wobei die Unterbrechung der Abgasrückführung nach einer vorgegebenen Zeitspanne, beispiels­ weise zwei Sekunden, wieder aufgehoben wird, da dann erfahrungsgemäß die für die Bildung des Rauch- oder Rußstoßes verantwortliche Anfahrphase beendet ist.

Wie in den Unteransprüchen angegeben, kann das erfindungsgemäße Verfahren durch Einführung weiterer Kriterien für die Wirksamkeit der Abgasrückführung ergänzt werden.

Beispielsweise kann die Abgasrückführung auch im Leerlaufbetrieb wirksam sein. Eine derartige Maßnahme wirkt sich günstig hinsichtlich der Absenkung der NO_x-Bestandteile des Abgases der Maschine aus. Dagegen kann eine Abgasrückführung unterbunden wer­ den bei niedriger Maschinentemperatur (Kaltstart), wie dies aus der ebenfalls bereits ge­ nannten DE-OS 25 25 537 bekannt ist. Ebenso kann die Abgasrückführung über einen Höhenschalter bei einem einer vorgegebenen Meereshöhe von beispielsweise 900 m ent­ sprechenden niedrigen Atmosphärendruck unterbunden werden, wie dies in der Be­ schreibungseinleitung der DE-PS 32 18 828 zur Sicherstellung einer hohen Leistung bei Höhenbetrieb der Maschine bekannt ist.

Ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein­ gerichtete Dieselmaschine wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.

Die Brennkraftmaschine, deren Aufbau im einzelnen bekannt ist und daher nicht be­ schrieben zu werden braucht, ist allgemein mit 1 bezeichnet. Sie besitzt die Saugrohran­ ordnung 2 und das Abgassystem 3, das über die mit der Blende 4 zur Begrenzung der Abgasströmung ausgerüstete Abgasrückführleitung 5 mit der Saugrohranordnung 2 ver­ bunden werden kann. Zur gesteuerten Unterbrechung bzw. Unterbindung der Abgas­ rückströmung ist in der Abgasrückführleitung 5 das Abgasrückführventil 6 angeordnet, das über das Elektroumschaltventil 7, in dessen Erregerstromkreis 8 verschiedene, im einzelnen noch zu beschreibende Schalter angeordnet sind, erregt werden kann und dann die Unterdruckleitung 9 vom Bremskraftverstärker 10 her zur Betätigung des Abgasrück­ führventils 6 durchschaltet.

Im Erregerstromkreis 8 liegt der Drehzahlschalter 11, der erst bei Erreichen einer Maschi­ nendrehzahl von etwa 1200 U/min öffnet, die signifikant über das Vorliegen eines An­ fahrvorgangs der Maschine 1 ist. Bei Drehzahlen über etwa 3200 U/min unterbindet der Drehzahlschalter 11 die Abgasrückführung generell, da auch bei hohen Drehzahlen im Teillastbetrieb u. a. die Gefahr der Ruß- oder Rauchbildung auftreten kann.

In Reihe mit dem Drehzahlschalter 11 liegt der Höhenschalter 12, der bei normalem At­ mosphärendruck geschlossen ist, dagegen dann öffnet, wenn ein vorgegebener Min­ destwert des Atmosphärendrucks unterschritten wird. Dieser Wert kann bei 910 mbar entsprechend 900 m Seehöhe liegen, so daß bei Höhenbetrieb der Maschine die Abgas­ rückführung unterbunden wird. Es hat sich gezeigt, daß andernfalls beim Beschleunigen aus der Teillast eine deutliche Rußwolke auftritt.

Schließlich enthält der Erregerstromkreis des Elektroumschaltventils 7 den Lastschalter 13 an der Einspritzpumpe 14, der sicherstellt, daß die Abgasrückführung nur bei Leerlauf und Teillast wirksam ist. Bei einer vorgegebenen Pumpendrehzahl, beispielsweise 1000 U/min, und einer bestimmten Einspritzmenge, z. B. 16 mm³ pro Einspritzung, unterbricht der Lastschalter 13 den Erregerstromkreis 8, so daß das Elektroumschaltventil 7 die Un­ terdruckverbindung durch die Unterdruckleitung 9 aufhebt.

Nur dann, wenn die drei Schalter Drehzahlschalter 11, Höhenschalter 12 und Lastschal­ ter 13 sämtlich geschlossen sind, wird über das Elektroumschaltventil 7 also das Abgas­ rückführventil 6 geöffnet und demgemäß die Abgasrückführung wirksam.

Dies setzt aber voraus, daß ein vorgegebener Mindestwert der Maschinentemperatur vorliegt. Dieses Kriterium erfaßt das thermopneumatische Ventil 15 am Heizungsflansch 16, das die Unterdruckverbindung zwischen Bremskraftverstärker 10 und Unterdrucklei­ tung 9 kontrolliert.

Die Maschine kann übrigens auch mit einem Abgasturbolader 17 und einem Katalysator 18 zur Abgasreinigung ausgerüstet sein. Die Geber Höhenschalter 1 und Ventil 5 können auch elektrisch arbeiten.

Da Drehzahlsignale ohnehin vorliegen, ist mit der Erfindung ein gattungsgemäßes Verfah­ ren geschaffen, das mit minimalem Aufwand das Auftreten eines auf der Abgasrückfüh­ rung beruhenden Ruß- oder Rauchstoßes beim Anfahren verhindert.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung der rückgeführten Abgasmenge bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselmaschine, mit Abgasrückführung im Teillastbereich der Maschine, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehzahlwertes der Maschine unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasrückführung bei Über­ schreiten einer oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegenden Anfahrdrehzahl für eine vorgegebene Zeitspanne unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne wenige Sekunden, insbesondere zwei Sekunden, beträgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas­ rückführung bei Erreichen der Betriebsdrehzahl der Maschine (1) unterbunden wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas­ rückführung unabhängig vom jeweiligen Drehzahlwert der Maschine (1) bei niedrigem Atmosphärendruck und/oder niedriger Maschinentemperatur unterbunden wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Abgasrückführung auch im Leerlaufbetrieb der Maschine (1).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfahrdrehzahl im Bereich von 1200 U/min. liegt.