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DE10301645A1 - Verfahren zum Steuern eines Abgas-Rezirkulationssystems auf der Basis der Feuchtigkeit - Google Patents

Verfahren zum Steuern eines Abgas-Rezirkulationssystems auf der Basis der Feuchtigkeit

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Publication number
DE10301645A1
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DE
Germany
Prior art keywords
moisture
inlet
inlet manifold
engine
egr system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10301645A
Other languages
English (en)
Inventor
Ravishankar Ramamurthy
Sameer Bhargara
Phillip Rimnac
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Detroit Diesel Corp
Original Assignee
Detroit Diesel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Detroit Diesel Corp filed Critical Detroit Diesel Corp
Publication of DE10301645A1 publication Critical patent/DE10301645A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
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Abstract

Es wird ein Abgas-Rezirkulationssystem für einen Verbrennungsmotor mit Selbstzündung angegeben, wobei das Abgas-Rezirkulationssystem in Abhängigkeit von der festgestellten oder berechneten Feuchtigkeit in dem Einlassverteiler relativ zu dem Taupunkt der Abgas/Einlassluft-Mischung gestoppt wird. Die Feuchtigkeit der Abgas/Einlassluft-Mischung kann im Einlassverteiler oder im Ladeluftmischer gemessen werden oder es kann die Umgebungsfeuchtigkeit festgestellt werden. Wenn die Feuchtigkeit in dem Ladeluftmischer oder in der Umgebungsluft gemessen wird, können andere Faktoren wie etwa die Motorgeschwindigkeit und -last, der Einlassverteilerdruck, der EGR-Fluss und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet werden, um die Feuchtigkeit in dem Einlassverteiler zu messen. Wenn die Temperatur der Mischung in dem Einlassverteiler niedriger als der Taupunkt der Mischung ist, kann die Motorsteuerstrategie das EGR-System stoppen, um eine Kondensation im Abgas-Rezirkulationssystem oder im Motor zu verhindern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Kondensationsreduktionssystems für ein Abgas-Rezirkulationssystem (EGR-System: Exhaust Gas Recirculation) eines Verbrennungsmotors mit Selbstzündung auf der Basis von Feuchtigkeitsgehalten.
  • Verbrennungsmotoren mit Selbstzündung können mit EGR- Systemen ausgestattet sein, um schädliche Emissionen zu reduzieren. Die EGR-Systeme umfassen eine EGR-Schaltung, in der Rohrverbindungen einen EGR-Kühler, einen EGR-Flussmesser und ein EGR-Ventil miteinander verbinden. Die EGR- Schaltungskomponenten werden in einer korrosiven Umgebung betrieben, die durch die Bildung einer Kondensation in der EGR-Schaltung verstärkt wird. Die in dem EGR-System kondensierenden Gase sind sauer und können eine Korrosion der Komponenten der EGR-Schaltung verursachen. Wenn Abgase in der EGR-Schaltung abkühlen, kann sich eine Kondensation auf den Innenflächen der Komponenten der EGR-Schaltung bilden.
  • Es sind verschiedene Systeme zur Reduktion bzw. Beseitigung der Kondensation verfügbar, die in Verbrennungsmotoren verwendet werden können und Kondensationsfallen, EGR-Heizer und ähnliches umfassen. Die Steuerung und der Betrieb von aktiven Systemen kann Energie- und Steuerlogik-Kapazitäten erfordern. Unter den meisten normalen Betriebsbedingungen ist kein Kondensationsreduktionssystem erforderlich, wobei jedoch die Systeme aus dem Stand der Technik unabhängig von der Umgebungstemperatur und den Feuchtigkeitsbedingungen betrieben werden.
  • Es besteht ein Bedarf dafür, die Kondensation in EGR- Systemen wahlweise zu beseitigen oder zu reduzieren, wenn die Umgebungstemperatur und die Feuchtigkeitsbedingungen eine Kondensation verursachen, um die Lebensdauer der EGR- Schaltungskomponenten durch eine Minimierung der Korrosion zu verlängern. Es besteht ein Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Minimieren des Betriebs von Systemen zum Reduzieren der Kondensation in einer EGR-Schaltung, wenn die Umgebungstemperatur und die Feuchtigkeitsbedingungen keine Kondensationsreduktion erforderlich machen.
  • Die im Folgenden zusammengefasste Erfindung des Anmelders nimmt auf die oben genannten Probleme und Bedürfnisse Bezug.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors angegeben, in dem die Feuchtigkeit verwendet wird, um den Betrieb eines Systems zum Reduzieren der Kondensation in dem EGR-System zu steuern. Das System umfasst ein Abgas-Rezirkulationssystem für Abgas, das mit zu dem Einlassverteiler gegebener Einlassluft gemischt ist. Die Feuchtigkeit des Einlassgases wird gemessen und mit einem vorbestimmten Wert verglichen. Das System zum Reduzieren der Kondensation in dem EGR-System wird auf der Basis des Vergleichs der gemessenen Feuchtigkeit mit dem vorbestimmten Wert gesteuert.
  • Gemäß anderen Aspekten der Erfindung kann die Feuchtigkeit in dem Einlassverteiler des Motors oder in der Mischkammer vor dem Einlassverteiler, wo das Abgas mit der Einlassluft gemischt wird, gemessen werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Schritt zum Vergleichen der Feuchtigkeit der Einlassgase weiterhin umfassen, dass bestimmt wird, ob die Temperatur der Einlassgase über dem Taupunkt liegt. Die Bestimmung des Taupunktes des Einlassgases kann auf der Berechnung von verschiedenen Feuchtigkeitsgehalten bei unterschiedlichen Temperaturen bei einer gegebenen Geschwindigkeit und Last des Motors basieren. Die Berechnung von unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalten kann auf Daten beruhen, die den Einlassverteilerdruck, den EGR-Fluss und das Luft/Kraftstoff- Verhältnis angeben. Die Temperatur der Mischgase in dem Einlassverteiler (IMT) und der Taupunkt der Mischung (IMTc) können miteinander verglichen werden, wobei das EGR-System gestoppt wird, wenn IMT niedriger als IMTc ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Abgas-Rezirkulationssystem für einen Verbrennungsmotor mit Selbstzündung ein Kondensationsüberwachungssystem. Das Kondensationsüberwachungssystem umfasst einen Feuchtigkeitssensor, der als Teil der Steuerschaltung vorgesehen ist. Der Feuchtigkeitssensor bestimmt, wann die Bedingungen des Einlassverteilers zu einer Kondensationsbildung führen. Die Steuerschaltung stoppt das EGR-System, wenn bestimmt wird, dass die Bedingungen in dem Einlassverteiler zu einer Kondensationsbildung führen.
  • Gemäß weiteren Aspekten des EGR-Systems der vorliegenden Erfindung kann der Feuchtigkeitssensor in dem Einlassverteiler angeordnet sein. Alternativ hierzu kann der Feuchtigkeitssensor in dem Mischrohr angeordnet sein, in welches das EGR-System Abgase gibt und ein Ladeluftkühler Einlassluft gibt.
  • Eine weitere Alternative besteht darin, einen Feuchtigkeitssensor zum Feststellen der Umgebungsfeuchtigkeit vorzusehen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können ein Einlassverteiler-Drucksensor, ein EGR-Flussmesser und ein System zum Bestimmen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch die Steuerschaltung verwendet werden, um den Taupunkt der Gasmischung in dem Einlassverteiler zu berechnen. Die Berechnungen können für eine bestimmte Geschwindigkeit und Last für verschiedene Feuchtigkeitsgehalte bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen auf der Basis von Daten vorgenommen werden, die von dem Einlassverteiler- Drucksensor, dem EGR-Flussmesser und dem System zum Bestimmen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erhalten werden.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Temperatur der Gasmischung in dem Einlassverteiler durch IMT angegeben werden und kann der Taupunkt der Mischung durch IMTc angegeben werden, wobei das EGR-System gestoppt wird, wenn IMT niedriger als IMTc ist.
  • Die oben genannten Vorteile sowie andere Vorteile, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Anwendung eines Systems oder Verfahrens zum Vorsehen einer EGR in einem Mehrzylinder- Verbrennungsmotor mit Selbstzündung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften EGR- Schaltung für einen Verbrennungsmotor mit Selbstzündung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 1 ist ein Schema bzw. ein Blockdiagramm, das den Betrieb eines Systems oder eines Verfahrens zum Vorsehen einer EGR in einer beispielhaften Anwendung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das System 10 umfasst einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor mit Selbstzündung wie etwa einen Dieselmotor 12, der in einem Fahrzeug 14 je nach der besonderen Anwendung installiert werden kann. In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 14 einen Sattelschlepper 16 und einen Sattelauflieger 18. Ein Dieselmotor 12 ist in dem Sattelschlepper 16 installiert und ist mit verschiedenen Sensoren und Betätigungselementen im Motor 12, Sattelschlepper 16 und Sattelauflieger 18 über Motor- und Fahrzeug-Kabelbäume verbunden, was unten ausführlicher beschrieben wird. In anderen Anwendungen kann der Motor 12 verwendet werden, um Industrie- und Bauanlagen zu bedienen, oder in stationären Anwendungen zum Antreiben von Generatoren, Kompressoren und/oder Pumpen und ähnlichem verwendet werden.
  • Ein elektronisches Motorsteuermodul (ECM) 20 empfängt durch Motorsensoren 22 und Fahrzeugsensoren 24 erzeugte Signale und verarbeitet die Signale, um Betätigungselemente des Motors und/oder des Fahrzeugs wie etwa Kraftstoffeinspritzer 26 zu betätigen. Das Motorsteuermodul 20 umfasst vorzugsweise Computer-lesbare Speichermedien, die allgemein durch das Bezugszeichen 28 angegeben werden, um Daten für Befehle zu speichern, die durch einen Computer zum Steuern des Motors 12 ausgeführt werden können. Die Computer- lesbaren Speichermedien 28 können zusätzlich zu Arbeitsvariablen, Parametern und ähnlichem auch Kalibrierungsinformation umfassen. In einer Ausführungsform umfassen die Computer-lesbaren Speichermedien 28 einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 30 und zusätzlich verschiedenen nicht-flüchtige Speichern wie etwa einen Nur- Lese-Speicher (ROM) 32 und einen Keep-Alive-Speicher (KAM) 34. Die Computer-lesbaren Speichermedien 28 kommunizieren mit einem Mikroprozessor 28 und einer Eingabe/Ausgabe-Schaltung (I/O) 36 über einen standardmäßigen Steuer- bzw. Adressbus. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass die Computer-lesbaren Speichermedien 28 durch verschiedene Typen von physikalischen Einrichtungen für das vorübergehende und/oder dauerhafte Speichern von Daten realisiert werden können, wobei es sich um Festzustand-, Magnet- oder Optikspeicher bzw. um Kombinationen aus denselben handeln kann. Zum Beispiel können die Computer- lesbaren Speichermedien 28 unter Verwendung von einem oder mehreren physikalischen Geräten wie etwa einem DRAM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash-Speicher und ähnlichem implementiert werden. Je nach der besonderen Anwendung können die Computer- lesbaren Speicher 28 auch Disketten, CD-ROMs und ähnliches sein.
  • In einer typischen Anwendung verarbeitet das Motorsteuermodul 20 Eingaben aus den Motorsensoren 22 und Fahrzeugsensoren bzw. -schaltern 28, um entsprechende Ausgabesignale für die Steuerung des Motors 12 zu erzeugen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Motorsensoren 22 einen Zeitbezugsensor (TRS) 40, der eine Angabe zu der Kurbelwellenposition macht, die zum Bestimmen der Motorgeschwindigkeit verwendet werden kann. Ein Öldrucksensor (OPS) 42 und ein Öltemperatursensor (OTS) 44 werden verwendet, um jeweils den Druck und die Temperatur des Motoröls zu überwachen.
  • Ein Lufttemperatursensor (ATS) 46 wird verwendet, um eine Angabe der aktuellen Einlasslufttemperatur zu machen. Ein Turboladesensor (TBS) 48 wird verwendet, um eine Angabe des Ladedrucks einer Turboladers zu machen, der vorzugsweise eine variable Geometrie aufweist oder ein Turbolader mit variablen Düsen ist, was unten ausführlicher beschrieben wird. Ein Kühltemperatursensor (CTS) 50 wird verwendet, um eine Angabe zu der Kühltemperatur zu machen. Je nach der besonderen Konfiguration und Anwendung des Motors können verschiedene zusätzliche Sensoren enthalten sein. Zum Beispiel umfassen Motoren, die eine Abgasrezirkulation (EGR) gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden, vorzugsweise einen EGR- Temperatursensor (ETS) 51 und einen EGR-Flusssensor (EFS) 53. Der EFS 53 ist vorzugsweise ein Sensor des Heißdraht- Anemometertyps, der eine Differenztemperatur von zwei erhitzten Elementen bestimmt, um die Massenflussrate der EGR durch die EGR-Schaltung zu bestimmen. Die erhitzten Elemente sehen vorzugsweise eine pyrolytische Reinigung vor, indem sie auf eine Temperatur aufgeheizt werden, um die Rußakkumulation zu reduzieren oder zu verhindern. Alternativ hierzu kann ein ΔP-Sensor verwendet werden, um die EGR-Flussrate zu bestimmen, was in der US-Anmeldung mit der Seriennummer 09/641,256 vom 16. August 2000 desselben Anmelders beschrieben wird, die hier unter Bezugnahme vollständig eingeschlossen ist.
  • Anwendungen, die ein Kraftstoffsystem mit einer gemeinsamen Schiene verwenden, können einen entsprechenden Kraftstoffdrucksensor (CFPS) 52 umfassen. Entsprechend können ein Zwischenkühlmittel-Drucksensor (ICPS) 54 und ein Temperatursensor (ICTS) 56 vorgesehen sein, um den Druck und die Temperatur des Zwischenkühlmittels festzustellen. Der Motor 12 umfasst vorzugsweise auch einen Kraftstofftemperatursensor (FTS) 58 und einen Synchronreferenzsensor (SRS) 60. Der Synchronreferenzsensor 60 umfasst eine Angabe eines spezifischen Zylinders in der Feuerreihenfolge für den Motor 12. Dieser Sensor kann verwendet werden, um die Steuerung einer Konfiguration mit mehreren Motoren zu koordinieren und zu synchronisieren, wie sie in einigen stationären Generatoranwendungen verwendet wird. Es können auch ein EGR-Kühler und ein entsprechender Temperatursensor vorgesehen sein, um das rezirkulierte Gas vor der Einführung in den Motoreinlass zu kühlen.
  • Der Motor 12 kann auch einen Ölpegelsensor (OLS) 62 umfassen, um verschiedene Motorschutzfunktionen in Bezug auf einen niedrigen Ölpegel vorzusehen. Ein Kraftstoffeinschränkungssensor (FRS) 64 kann verwendet werden, um ein Kraftstofffilter zu überwachen und eine Warnung zu präventiven Wartungszwecken auszugeben. Ein Kurbelgehäuse- Drucksensor (CPS) 66 macht eine Angabe zum Kurbelgehäusedruck, die für verschiedene Motorschutzfunktionen verwendet werden kann. Dabei wird eine plötzliche Zunahme des Kurbelgehäusedrucks festgestellt, die auf eine Motorfehlfunktion hinweist. Ein Kraftstoffdrucksensor (FPS) 68 macht eine Angabe zum Kraftstoffdruck, um eine Warnung hinsichtlich eines bevorstehenden Leistungsverlustes und Austritts von Kraftstoff in den Motor auszugeben.
  • Das System 10 umfasst vorzugsweise verschiedene Fahrzeugsensoren bzw. -schalter 24, um Betriebsparameter des Fahrzeugs und Eingaben des Fahrers zu überwachen, die für die Steuerung des Fahrzeugs 14 und des Motors 12 verwendet werden. Zum Beispiel können die Fahrzeugsensoren bzw. -schalter 24 einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (VSS) 70 umfassen, der eine Angabe zu der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit macht. Ein Kühlmittelpegelsensor (CLS) 72 überwacht den Pegel des Motorkühlmittels in einem Fahrzeugkühler. Schalter, die verwendet werden, um einen Motorbetriebsmodus zu wählen oder den Betrieb des Motors 12 bzw. des Fahrzeugs 14 auf andere Weise zu steuern, können einen Motorbrems-Wahlschalter 74 mit vorzugsweise einer Auswahl für jeweils Niedrig (L), Mittel (M), Hoch (H) und Unterbrochen, Fahrsteuerschalter (SET/COAST) 76, (RES/ACC) 78 und (CC ENB) 80, einen Diagnoseschalter 82 sowie verschiedene optionale digitale und/oder analoge Schalter (OPT) 84 umfassen. Das Motorsteuermodul 20 empfängt auch Signale, die mit einem Gaspedal 86, einem Kupplungspedal 88 und einer Bremse 90 assoziiert sind. Das Motorsteuermodul 20 kann auch die Position eines Schlüsselschalters 92 und eine durch eine Fahrzeugbatterie 94 vorgesehene Systemspannung überwachen.
  • Das Motorsteuermodul 20 kann mit verschiedenen Fahrzeugausgabeeinrichtungen wie etwa Statusanzeigen bzw. -leuchten 96, analogen Anzeigeelementen 98, digitale Displays 100 und verschiedenen analogen/digitalen Messanzeigen kommunizieren. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet das Motorsteuermodul 20 eine Standard- Datenverbindung 104, um verschiedene Status- und/oder Steuermeldungen zu übertragen, die Angaben zur Motorgeschwindigkeit, Gaspedalposition, Fahrzeuggeschwindigkeit und ähnlichem umfassen können.
  • Vorzugsweise entspricht die Datenverbindung 104 den Spezifikationen von SAE J1939 und SAE J1587, um verschiedene Dienst-, Diagnose- und Steuerinformationen an andere Motorsysteme, Subsysteme und verbundene Einrichtungen wie das Display 100 zu leiten. Vorzugsweise umfasst das ECM 20 eine Steuerlogik, um den EGR-Fluss und die Temperatur zu bestimmen und selektiv die Abgas-Rezirkulation auf der Basis der festgestellten und berechneten Feuchtigkeit des Einlassgases zu deaktivieren, um die Kondensation des rezirkulierten Abgases zu reduzieren oder zu beseitigen.
  • Ein Dienst-Tool 106 kann periodisch über eine Datenverbindung 104 verbunden werden, um ausgewählte im Motorsteuermodul 20 gespeicherte Parameter zu programmieren und/oder Diagnoseinformationen von dem Motorsteuermodul 20 zu empfangen. Entsprechend kann ein Computer 108 mit entsprechender Software und Hardware über die Datenverbindung 104 verbunden werden, um Informationen zu dem Motorsteuermodul 20 zu übertragen und verschiedene Informationen in Bezug auf den Betrieb des Motors 12 und/oder des Fahrzeugs 14 zu empfangen.
  • Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes EGR- System zeigt. Der Motor 120 umfasst einen Einlassverteiler 122, einen Abgasverteiler 124 und ein Abgas-Rezirkulationssystem (EGR-System), das allgemein durch das Bezugszeichen 126 angegeben ist. Ein Motorsteuermodul (ECM) 128 umfasst gespeicherte Daten, die Befehle und Kalibrierungsinformationen zum Steuern des Motors 120 wiedergeben. Das Motorsteuermodul 128 kommuniziert mit verschiedenen Sensoren und Betätigungselementen einschließlich von EGR-Sensoren wie etwa einem EGR-Flusssensor 130 und einem EGR-Temperatursensor 132. Wie oben beschrieben, ist der EGR-Flusssensor 130 vorzugsweise ein Sensor des Anemometertyps. Das Motorsteuermodul 128 steuert das EGR-System 126 über Betätigungselemente wie etwa ein EGR-Ventil 134. Außerdem steuert das Motorsteuermodul 128 vorzugsweise eine variable Düse oder einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) 138 und überwacht einen assoziierten Turbogeschwindigkeitssensor 140 und einen Turboladesensor wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.
  • Das EGR-System 126 umfasst vorzugsweise einen EGR-Kühler 142, der mit dem Motorkühlmittelkreis verbunden ist, der allgemein durch das Bezugszeichen 144 angegeben wird. Der EGR- Kühler 142 ist vorzugsweise ein Vollfluss-Kühler, der in Linie mit dem Motorkühlsystem verbunden ist. Der EGR-Kühler 142 kann direkt mit einer entsprechenden Wasser- oder Kühlmittelpumpe 146 verbunden sein oder kann je nach der besonderen Anwendung an einer anderen Position in dem Motorkühlkreis angeordnet sein.
  • Während des Betriebs steuert das Motorsteuermodul 128 das EGR-System 126 und den Turbolader mit variabler Geometrie 138 auf der Basis von aktuellen Betriebsbedingungen und Kalibrierungsinformationen, um das rezirkulierte Abgas mittels eines Mischers 162, der vorzugsweise einer Röhreneinheit ist, mit Ladeluft zu mischen. Die Kombination aus der Ladeluft und dem rezirkulierten Abgas wird dann über den Einlassverteiler 122 zu dem Motor 120 geführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 120 ein 6-Zylinder- Verbrennungsmotor mit Selbstzündung. Das Motorsteuermodul 128 umfasst eine Steuerlogik zum Überwachen von aktuellen Motorsteuerparametern und Betriebsbedingungen für die Steuerung des EGR-Systems 126. Während des Betriebs des Motors 120 geht Einlassluft durch den Kompressorteil 170 des Turboladers mit variabler Geometrie 138, der durch den Turbinenteil 172 über heiße Abgase angetrieben wird. Die komprimierte Luft geht durch den Ladeluftkühler 174, der vorzugsweise ein Luft-zu-Luft-Kühler ist, der durch Staudruckluft 176 gekühlt wird. Die Ladeluft geht durch den Kühler 174 zu dem Mischer 162, der vorzugsweise eine Röhreneinheit ist. Dort wird die Ladeluft mit rezirkuliertem Abgas auf der Basis von aktuellen Motorbetriebsbedingungen kombiniert. Das aus dem Motor 120 durch den Abgasverteiler 124 austretende Abgas geht durch das EGR-Ventil 134 hindurch, wo ein Teil des Abgases selektiv durch den EGR-Kühler 142 abgelenkt werden kann.
  • Das Abgas-Rezirkulationssystem 26 des Motors 120 empfängt Abgase aus dem Abgasverteiler 124 des Motors 120 über das EGR- Ventil 134. Ein Teil der Abgase wird zu dem Turbolader mit variabler Geometrie 138 geleitet, und ein anderer Teil der Abgase wird durch den EGR-Kühler 142 geführt. Die Abgase werden dann durch einen EGR-Flusssensor 130 und einen EGR- Temperatursensor 132 geführt. Danach werden die Abgase zu einem Ladeluftmischer geführt, der das Abgas mit der Ladeluft mischt. Die Ladeluft wird durch den Kompressor 170 und den Ladeluftkühler 174 gezogen, wo sie durch die allgemein durch das Bezugszeichen 176 angegebene Staudruckluft gekühlt wird. Die Ladeluft geht von dem Ladeluftkühler 174 zu dem Ladeluftmischer 162, wo sie mit dem Abgas gemischt wird, das durch das EGR-System 126 empfangen wird. Die Mischung aus dem Abgas und der Ladeluft wird zu dem Einlassverteiler 122 des Motors 120 geführt. Der Turbolader mit variabler Geometrie 138 kann auch verwendet werden, um den Einlassverteilerdruck auf einem höheren Pegel zu halten als den Abgasverteilerdruck.
  • Ein Feuchtigkeitssensor 200 kann in dem Einlassverteiler 122 des Motors 120 vorgesehen werden. Der Feuchtigkeitssensor 200 teilt dem Motorsteuermodul 128 mit, ob die Feuchtigkeit in dem Einlassverteiler bei 100% liegt oder sich 100% annähert. Wenn dies der Fall ist, stoppt oder deaktiviert das Motorsteuermodul das EGR-System 126. Wenn das EGR-System 126 gestoppt ist, werden korrosive heiße Abgase, die eine wesentliche Menge an Wasser enthalten, nicht in den Einlassverteiler 122 geführt. Zum Beispiel führt das EGR- System 126 bei kaltem Wetter und bevor der Motorblock und der Einlassverteiler 122 warm geworden sind, die heißen und feuchten Abgase in den Einlassverteiler 122, wo sie abkühlen und kondensieren, sobald sie mit den kalten Metalloberflächen in Kontakt kommen. Nachdem der Motor 120 warm geworden ist, kondensieren die heißen und feuchten Abgase und die Einlassluftmischung nicht mehr auf den Metalloberflächen, weil diese Wände jetzt heiß sind und die reduzierte Temperaturdifferenz die Wahrscheinlichkeit einer Kondensationsbildung senkt.
  • Alternativ hierzu kann der Feuchtigkeitssensor 202 in dem Ladeluftmischer 162 oder in einer Leitung vorgesehen werden, die den Ladeluftmischer 162 mit dem Einlassverteiler 122 verbindet. Ein Vorteil der Anordnung des Feuchtigkeitssensors an dieser Position besteht darin, dass dadurch die erwartete Lebensdauer des Sensors erhöht wird. Der festgestellte Feuchtigkeitsgehalt kann mit der Motorgeschwindigkeit und Ladung für unterschiedliche Pegel der festgestellten Feuchtigkeit bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen korreliert werden. Die Umgebungstemperatur kann durch einen Umgebungstemperatursensor 46 wie zuvor beschrieben festgestellt werden. Andere relevante Faktoren, die mit der in dem Ladungsluftmischer 162 festgestellten Feuchtigkeit korreliert werden können, um die Feuchtigkeit in dem Einlassverteiler 162 zu bestimmen, sind der Einlassverteilerdruck, der durch einen Einlassverteiler- Drucksensor 206 festgestellt werden kann, der durch den EGR- Flusssensor 130 festgestellte EGR-Fluss oder das durch den Mikroprozessor 128 bestimmte Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Das System kann ausgebildet sein, um eine Strategie zu implementieren, die wenn die Temperatur IMT der Mischung aus Abgas und Einlassluft in dem Einlassverteiler 122 kleiner als der Taupunkt IMTc der Mischung ist, das EGR-Systems 126 stoppt. Der Auslösepunkt für das Stoppen des EGR-Systems könnte in diesem Fall angepasst werden, um einen höheren oder niedrigeren Schutz für den Motor in Abhängigkeit von der für die Schutzstrategie gewählten Toleranz vorzusehen.
  • Das System kann auch auf einem Umgebungsfeuchtigkeitssensor 206 basieren, der entfernt zu dem Einlassverteiler 122 oder dem Ladeluftmischer 162 angeordnet ist. Der Umgebungsfeuchtigkeitssensor kann in Korrelation zu anderen Parametern kalibriert werden, was oben in Bezug auf den Feuchtigkeitssensor 202 beschrieben wurde. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass der Umgebungsfeuchtigkeitssensor 206 nicht den korrosiven Abgasen ausgesetzt ist. Der Nachteil dieses Ansatzes ist darin gegeben, dass die Feuchtigkeit der Abgas/Einlassluft-Mischung in dem Einlassverteiler 122 schwierig zu berechnen ist, wenn die Feuchtigkeit nicht direkt in dem EGR-System 126 gemessen wird.
  • Es wurden Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen jedoch nicht alle möglichen Formen der Erfindung darstellen. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend, wobei verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen wird. Beschriftungen zu Fig. 1 104 Datenverbindung
    74 Motorbremse
    Beschriftungen zu Fig. 2
    a Motor
    b Auspuff

Claims (22)

1. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit folgenden Schritten:
Vorsehen eines Abgas-Rezirkulationssystems (EGR-Systems), das einen Teil des Motorabgases zu einem Einlassverteiler des Motors führt,
Zuführen von Luft in den Einlassverteiler,
Messen der Feuchtigkeit des zu dem Einlassverteiler geführten Einlassgases,
Vergleichen der Feuchtigkeit des Einlassgases mit einem vorbestimmten Wert, und
Steuern des Betriebs des EGR-Systems auf der Basis eines Vergleichs der gemessenen Feuchtigkeit mit dem vorbestimmten Wert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Messen der Feuchtigkeit durch einen Feuchtigkeitssensor durchgeführt wird, der in dem Einlassverteiler des Motors angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Schritt zum Messen der Feuchtigkeit durch einen Feuchtigkeitssensor durchgeführt wird, der in einer Mischkammer vor dem Einlassverteiler angeordnet ist, in der Abgase mit Einlassluft gemischt werden.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Vorsehen eines Systems zum Reduzieren einer Kondensation weiterhin das Stoppen des EGR-Systems umfasst, wenn die Feuchtigkeit der Gasmischung in dem Einlassverteiler bei 100% liegt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Vergleichen der Feuchtigkeit der Einlassgase weiterhin umfasst, dass bestimmt wird, ob die Temperatur der Einlassgase in dem Einlassverteiler über einem Taupunkt der Gasmischung in dem Einlassverteiler ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Taupunkt des Einlassgases auf einer Berechnung der Feuchtigkeit in dem Einlassverteiler auf der Basis von unterschiedlichen Umgebungstemperaturen und unterschiedlichen Umgebungsfeuchtigkeitspegel bei einer gegebenen Geschwindigkeit und Last des Motors basiert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Feuchtigkeitsgehalts in einem Einlassverteiler auf Faktoren basiert, die mit dem Einlassverteilerdruck, dem EGR-Fluss und dem Luft/Kraftstoff- Verhältnis in Beziehung stehen.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Gasmischung in dem Einlassverteiler IMT ist und der Taupunkt der Mischung IMTc ist, wobei das EGR-System gestoppt wird, wenn IMT niedriger als IMTc ist.
9. Abgas-Rezirkulationssystem (EGR-System) für einen Verbrennungsmotor mit Selbstzündung, der mit einem Kondensationsüberwachungssystem ausgestattet ist, mit:
einem Feuchtigkeitssensor (200),
einer Steuerschaltung (128) einschließlich des Feuchtigkeitssensors (200), der bestimmt, wann Bedingungen in dem Einlassverteiler (122) zu einer Kondensationsbildung führen, und
wobei die Steuerschaltung (128) das EGR-System (126) stoppt, wenn bestimmt wird, dass die Bedingungen in dem Einlassverteiler (122) zu einer Kondensationsbildung führen.
10. EGR-System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (200) in dem Einlassverteiler (122) angeordnet ist.
11. EGR-System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, das der Feuchtigkeitssensor (200) in einem Mischrohr angeordnet ist, in welches das EGR-System (126) Abgase gibt und ein Ladeluftkühler (174) Einlassluft gibt.
12. EGR-System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (200) angeordnet ist, um die Umgebungsfeuchtigkeit festzustellen.
13. EGR-System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das EGR-System weiterhin einen Einlassverteiler-Drucksensor (206), einen EGR-Flussmesser (130) und ein System zum Bestimmen des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses umfasst, wobei der Taupunkt der Gasmischung in dem Einlassverteiler (122) bei einer bestimmten Geschwindigkeit und Last für verschiedene Feuchtigkeitsgehalte bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen auf der Basis der Daten berechnet wird, die von dem Einlassverteiler-Drucksensor (206), dem EGR-Flussmesser (130) und dem System zum Bestimmen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erhalten werden.
14. EGR-System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Gasmischung in dem Einlassverteiler (122) IMT ist und der Taupunkt der Mischung IMTc ist, wobei das EGR-System (126) gestoppt wird, wenn IMT niedriger als IMTc ist.
15. Computer-lesbares Speichermedium mit gespeicherten Daten, die Befehle wiedergeben, die durch einen Computer zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit folgenden Schritte ausgeführt werden können:
Vorsehen eines Abgas-Rezirkulationssystems (EGR-Systems) (126), das einen Teil des Motorabgases zu einem Einlassverteiler (122) des Motors (120) führt,
Zuführen von Luft in den Einlassverteiler (122),
Messen der Feuchtigkeit des zu dem Einlassverteiler (122) geführten Einlassgases,
Vergleichen der Feuchtigkeit des Einlassgases mit einem vorbestimmten Wert, und
Steuern des Betriebs des EGR-Systems (126) auf der Basis eines Vergleichs der gemessenen Feuchtigkeit mit dem vorbestimmten Wert.
16. Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Messen der Feuchtigkeit durch einen Feuchtigkeitssensor (200) durchgeführt wird, der in dem Einlassverteiler (122) des Motors (120) angeordnet ist.
17. Computer-lesbares Speichermedium nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, das der Schritt zum Messen der Feuchtigkeit durch einen Feuchtigkeitssensor (200) durchgeführt wird, der in einer Mischkammer vor dem Einlassverteiler (122) angeordnet ist, in der Abgase mit Einlassluft gemischt werden.
18. Computer-lesbares Speichermedium nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Vorsehen eines Systems zum Reduzieren einer Kondensation weiterhin das Stoppen des EGR-Systems (126) umfasst, wenn die Feuchtigkeit der Gasmischung in dem Einlassverteiler (122) bei 100% liegt.
19. Computer-lesbares Speichermedium nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Vergleichen der Feuchtigkeit der Einlassgase weiterhin das Bestimmen umfasst, ob die Temperatur der Einlassgase in dem Einlassverteiler (122) über einem Taupunkt der Mischung der Gase in dem Einlassverteiler (122) ist.
20. Abgas-Rezirkulationssystem (EGR-System) für einen Verbrennungsmotor mit Selbstzündung, der mit einem Kondensationsüberwachungssystem ausgestattet ist, mit:
einer Einrichtung (200) zum Feststellen der Feuchtigkeit,
einer Einrichtung zum Bestimmen, wann Bedingungen in dem Einlassverteiler (122) zu einer Kondensationsbildung führen, und
einer Einrichtung zum Stoppen des EGR-Systems, wenn bestimmt wird, dass die Bedingungen in dem Einlassverteiler (122) zu einer Kondensationsbildung führen.
21. EGR-System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (200) zum Feststellen der Feuchtigkeit in dem Einlassverteiler (122) angeordnet ist.
22. EGR-System nach Anspruch 20, wobei die Einrichtung (200) zum Feststellen der Feuchtigkeit in einem Mischrohr angeordnet ist, in welche das EGR-System (126) Abgas gibt und ein Ladeluftkühler (174) Einlassluft gibt.
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