DE3218828C2 - Method and device for carrying out the method for controlling operating ranges of a spark-ignition internal combustion engine - Google Patents
Method and device for carrying out the method for controlling operating ranges of a spark-ignition internal combustion engineInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung von Betriebsbereichen einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei der das von einem Gemischbildner bereitgestellte Brenngemisch durch eine gesteuerte Abgaszugabe quantitativ verringert wird, so daß verschiedene Aufgaben der Motortechnik, beispielsweise Leerlaufdrehzahlregelung, Schubabschaltung, Verringerung der Drosselwerte etc. erfüllt werden.A method and a device for carrying out the method for controlling operating ranges of a spark-ignition internal combustion engine are proposed, in which the combustion mixture provided by a mixture generator is reduced quantitatively by a controlled addition of exhaust gas, so that various tasks in engine technology, for example idle speed control, overrun fuel cut-off, reduction of the Throttle values etc. are met.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung von Betriebsbereichen einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine in Verbindung mit einem oder mehreren Betriebsparametern, insbesondere mit einem elektronischen Steuergerät, und einer den Brennraum umgehenden Abgasrückführung in der. Ansaugtrakt mit einem Abgasrückführventil.The invention relates to a method and a device for performing the control method of operating ranges of a spark-ignition internal combustion engine in connection with one or more Operating parameters, in particular with an electronic control unit, and one bypassing the combustion chamber Exhaust gas recirculation in the. Intake tract with an exhaust gas recirculation valve.
Derartige Verfahren bzw. Vorrichtungen werden in Bezug auf die Erfüllung der Abgasvorschriften eingesetzt, d. h. für die Verringerung vorwiegend der Stickoxide im Abgas.Such methods or devices are used in relation to compliance with exhaust gas regulations, d. H. for reducing mainly the nitrogen oxides in the exhaust gas.
Aus der DE-OS 24 51 470 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung bekannt, bei dem zur Herstellung eines zündfähigen Brenngemischs lastabhängig heiße Abgase dem Brenngemisch zugeführt werden. Es ist ebenso bekannt, die Abgasrückführung durch eine Rechnereinrichtung mit Speicher zwecks Optimierung der Leistungsabgabe und Schadstoffreduzierung im Abgas einzusetzen, wie beispielsweise in der DE-OS 27 51 051 offenbart, bei der jedoch bei Höhenbetrieb der Sichersiellung einer hohen Leistung Priorität gegenüber der Schadstoffreduzierung eingeräumt wird.From DE-OS 24 51 470 a method and an apparatus for performing is known in which to Production of an ignitable combustion mixture, depending on the load, hot exhaust gases are fed to the combustion mixture. It is also known that the exhaust gas recirculation by a computer device with memory for the purpose of optimization to use the power output and pollutant reduction in the exhaust gas, as for example in the DE-OS No. 27 51 051 disclosed, in which, however, when operating at high altitude, safety is given priority over high performance the pollutant reduction is granted.
Aus der DE-OS 28 50 931 ist ein Abgasrückführsysiem bekannt, das die Aufgabe einen vorbestimmten Abgleich zwischen der Bildung von Stickoxiden und der Fahrbarkeit eines Fahrzeugs beizubehalten lösen soll, wobei ein Speicher mit Nachschlagtabelle optimaler Werte des Ansaugdrucks als Funktion von einerseits der Motordrehzahl und andererseits der Drosselklappenstellung vorprogrammiert wird.From DE-OS 28 50 931 an exhaust gas recirculation system is known which has a predetermined task Maintaining a balance between the formation of nitrogen oxides and the drivability of a vehicle should solve, whereby a memory with a look-up table of optimal values of the suction pressure as a function of on the one hand the Engine speed and on the other hand the throttle position is preprogrammed.
Diese Verfahren und Vorrichtungen werden nur für den Teillastbetrieb des Motors benötigt, d. h. im Leerlaufv ϊ und Vollastbetrieb erfolgt keine Zumischung von Abgas zum Brenngemisch.These methods and devices are only required for part-load operation of the engine, ie in idling v ϊ and full-load operation, there is no admixture of exhaust gas to the combustion mixture.
j Für eine Abgasrückführung im Leerlauf oder anderen Betriebsbereichen zur Erreichung der aus heutiger j For an exhaust gas recirculation when idling or in other operating ranges to achieve the from today
Sicht notwendigen Brennstoffeinsparung - die bekannterweise durch Leerlaufdrehzahlabsenkung, Brennstoff-Fuel savings - which is known to be achieved by lowering idle speed, fuel
50 abschaltung im Schub und besondere Maßnahmen beim Kaltstart und Kahleerlauf in Verbindung mit einer50 shutdown in overrun and special measures for a cold start and idle run in conjunction with a
Starteinrichtung erreicht wird, die mit einem großen Kostenaufwand verbunden sind und überwiegend durch Füllungsänderung bzw. -regelung erreicht werden — sind den Druckschriften keine Vorschläge zu entnehmen.Starting device is achieved, which are associated with a high cost and predominantly by Changes or regulation of the filling can be achieved - there are no suggestions in the publications.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannten Verfahren und Vorrichtungen so zu verändern, daß eine Abgasrückführung zur Erfüllung der Abgasvorschriften und zusätzlich eine Brenngemisch-Füllungssteuerung für die Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine zwischen Kaltstart und Schub zur Erreichung einer Brennstoffeinsparung gesteuert werden kann.The invention is therefore based on the object of providing the methods and devices mentioned at the outset in this way change that an exhaust gas recirculation to meet the exhaust gas regulations and in addition a fuel mixture charge control for the operating ranges of the internal combustion engine between cold start and overrun to achieve a fuel saving can be controlled.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die von einem auf einen für einen Kaltstart ausreichenden Mindestöffnungsspalt fest eingestellten Gemischbildner dem Motor bereitgestellte Brenngemischmenge durch Abgaszugabe soweit verringert wird, wie es für die Betriebsbereiche zwischen Kaltstart und Schub notwendig ist. Weitere vorteilhafte Maßnahmen hinsichtlich des Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt.This object is achieved according to the invention in that the from one to one for a cold start sufficient minimum opening gap fixed mixture generator the amount of combustion mixture provided to the engine is reduced by the addition of exhaust gas, as it is for the operating ranges between cold start and Thrust is necessary. Further advantageous measures with regard to the method and the device for Implementation of the method are specified in the subclaims.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen im Wegfall der für die Füllungsregelung bzw. -steuerung bisher :? benötigten Einrichtungen, wie Drosselklappenansteller als Drehzahlregler, Schubventile zur Belüftung desThe advantages achieved with the invention reside in the elimination of those for the filling regulation or control so far :? required facilities, such as throttle valve actuators as speed controllers, thrust valves for ventilation of the
Ansaugtraktes und Elektromagnetventile für diverse Steuerungsaufgaben.Intake tract and solenoid valves for various control tasks.
t>5 Ein weiterer Vorteil ist die brennstoffsparende Verringerung der Drosselverluste bei der Quantitätssteuerungt> 5 Another advantage is the fuel-saving reduction in throttle losses in the quantity control
t durch Saugdrtickabbau, die bei höherem Kompressionsdruck erfolgende Zündung und die gute Gemischaufbereitung
in der Kaltphase des Motorbetriebs durch die Beimengung von heißen Abgasen.
Durch die Verbilligung insgesamt ist der Einsatz eines Abgasrückführvcntils grundsätzlich auch für kleinere t due to the reduction in suction pressure, the ignition that occurs at higher compression pressure and the good mixture preparation in the cold phase of engine operation due to the admixture of hot exhaust gases.
As a result of the overall price reduction, the use of an exhaust gas recirculation valve is basically also possible for smaller ones
Motoren möglich, die bisher aus Kostengründen andere Maßnahmen für die Erfüllung der Abgasvorschriften, beispielsweise die Verringerung des Wirkungsgrades durch geringe Verdichtung, Spätzündung etc, benötigten, so daß dadurch die Erfüllung der Abgasvorschriften und ein brennstoffsparender Betrieb der Motoren mit einem höheren Wirkungsgrad möglich geworden sind.Engines are possible, which up to now for cost reasons other measures for the fulfillment of the exhaust gas regulations, For example, the reduction in efficiency due to low compression, retarded ignition, etc., required, so that thereby the fulfillment of the exhaust gas regulations and a fuel-efficient operation of the engines with a higher efficiency have become possible.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown schematically in the drawings and is described below described. It shows
F i g. 1 eine Brennkraftmaschine rfiit Abgasrückführleitung,F i g. 1 an internal combustion engine with exhaust gas recirculation line,
F i g. 2 ein Abgasrückführventil im Schnitt.F i g. 2 an exhaust gas recirculation valve in section.
F i g. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Ansaugkanal 2, mit einem Gemischbildner 3 (Vergaser oder Einspritzanlage für gemiscnverdichtende Brennkraftmaschinen), der eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 4 aufweist, und einem Teilstück eines Abgaskanals 5.F i g. 1 schematically shows an internal combustion engine 1 with an intake duct 2, with a mixture generator 3 (Carburettor or injection system for mixture-compressing internal combustion engines), which can be operated at will Has throttle valve 4, and a section of an exhaust duct 5.
Der Abgaskanal 5 ist über eine Abgasrückführleitung 6, den Brennraum der Brennkraftmaschine umgehend mit dem Ansaugkanal 2 stromab des Gemischbildners 3 verbunden, wobei im Zuge der Abgasrückführleitung 6 ein Abgasrückführventil 7 angeordnet ist, das eine pneumatische Betätigungseinrichtung, die auf den Ansaugdruck der Brennkraftmaschine anspricht, und ein 3/2-Wegeventil beinhaltet, das auf Signale eines elektronischen Steuergeräts 8, weiche aus verschiedenen Motorbetriebspararnetern gebildet sind, und auf den Betriebsschalter 9 der Brennkraftmaschine anspricht, so daß eine nicht dargestellte Steuerleitung 24 zum Ansaugkanal 2 atmosphärisch belüftet werden kann, um bestimmte Abgasventilstellungen zu erhalten.The exhaust gas duct 5 is via an exhaust gas recirculation line 6, bypassing the combustion chamber of the internal combustion engine connected to the intake duct 2 downstream of the mixture generator 3, with the exhaust gas recirculation line 6 an exhaust gas recirculation valve 7 is arranged, which is a pneumatic actuation device that operates on the intake pressure the internal combustion engine responds, and includes a 3/2-way valve that responds to signals from an electronic Control device 8, which are formed from various engine operating savers, and the operating switch 9 of the internal combustion engine responds, so that a control line 24, not shown, to the intake duct 2 is atmospheric can be ventilated to obtain certain exhaust valve positions.
F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Abgasrückführventil 7, mit dem die verschiedenen Aufgaben mittels des Verfahrens ausgeführt werden können, unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine mit einem elektronischen Steuergerät 8 ausgestattet ist oder nicht.F i g. 2 shows a section through an exhaust gas recirculation valve 7, with which the various tasks by means of the Method can be carried out regardless of whether the internal combustion engine has an electronic Control device 8 is equipped or not.
Das Abgasrückführventil 7 besteht aus einem Gehäuse 10 mit einem Zuführungsanschluß 11 und einem Abführungsanschluß 12 für die Abgasrückführleitung 6, die beide mit einer Kammer 13 im Gehäuse 10 in Verbindung stehen, wobei deren Einmündungen einen Ventilsitz 14 und eine Drosselstelle 15 bilden, die mit einem Ventilkonus 16 eines Ventilschaftes 17 zusammenwirken und den Durchströmungsquerschnitt der Abgasrückführleitung 6 steuern. Der Ventilschaft 17 ist über einen Membranteller 26 mit einer Membrane 18 verbunden und in einer Führung 19 axial beweglich aufgenommen.The exhaust gas recirculation valve 7 consists of a housing 10 with a feed connection 11 and a Discharge connection 12 for the exhaust gas recirculation line 6, both of which with a chamber 13 in the housing 10 in Are connected, the junctions of which form a valve seat 14 and a throttle point 15, which with a valve cone 16 of a valve stem 17 and the flow cross-section of the exhaust gas recirculation line 6 controls. The valve stem 17 is connected to a diaphragm 18 via a diaphragm plate 26 and received in a guide 19 so as to be axially movable.
Die Membrane 18 ist mittels eines Deckels 20 gegen das Gehäuse 10 angelegt und dichtet eine Ausnehmung 21 im Gehäuse 10, die über eine öffnung 22 mit der Atmosphäre verbunden ist, gegen eine Druckkammer 23 im Deckel 20 ab, die einen Anschluß für die Steuerleitung 24 aufweist. Die Druckkammer 23 weist eine Feder 25 auf, die unter Spannung zwischen dem Deckel 20 und dem Membranteller 26 liegt, und eine zweite Feder 27, die unter Spannung zwischen dem Deckel 20 und einer Anschlagscheibe 28 liegt, die sich an einem Rand 29 abstützt und gegen die Kraft der Feder 27 beweglich angeordnet ist. Eine Freidrehung 30 am Ventilschaft 17 bildet einen Zylinderabsatz 31, der ebenfalls mit der Drosselstelle 15 zusammenwirkt, d. h.. es erfolgen gegenläufige Querschnittsbestimmungen für die Abgasrückführleitung 6 über den Verstellweg der pneumatischen Betätigungseinrichtung bzw. des Ventilschaftes 17.The membrane 18 is placed against the housing 10 by means of a cover 20 and seals a recess 21 in the housing 10, which is connected to the atmosphere via an opening 22, against a pressure chamber 23 in the Cover 20, which has a connection for the control line 24. The pressure chamber 23 has a spring 25, which is under tension between the cover 20 and the diaphragm plate 26, and a second spring 27, the is under tension between the cover 20 and a stop disk 28 which is supported on an edge 29 and is arranged to be movable against the force of the spring 27. A free rotation 30 on the valve stem 17 forms a Cylinder shoulder 31, which also cooperates with the throttle point 15, d. h .. there are cross-sectional determinations running in the opposite direction for the exhaust gas recirculation line 6 via the adjustment path of the pneumatic actuating device or the valve stem 17.
Mit der in F i g. 1 dargestellten Motoranlage ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung von Betriebs bereichen durchführbar, so daß hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, der Abgasreinhaltung und der Fahrbarkeit ein Optimum erreicht wird. Die Ausstattung der Anlage mit einem elektronischen Steuergerät 8 ist nicht zwingend, jedoch vorteilhaft. Die Drosselklappe 4 des Gemischbildners 3 — Vergaser oder Einspritzeinrichtung für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen — ist auf einen Mindestöffnungsspalt fest eingestellt, mit dem ein Kaltstart in Verbindung mit einer nicht dargestellten Startanlage durchführbar ist. Die Startanlage hat keinen Einfluß auf die Drosselklappenstellur.g mehr, sie hat nur noch Einfluß auf die Gemischzusammensetzung. Wenn der Motor anspringt, sinkt der Ansaugdruck des Motors, so daß die pneumatische Betätigungseinrichtung über die Steuerleitung 24 vom Ansaugdruck beaufschlagt, gegen die Kräfte der Federn 25, 27 den Ventilschaft 17 in eine Stellung zur Drosselstelle 15 bewegt, in der der Ventilkonus 16 den Strömungsquerschnitt in der Drosselstelle 15 derart kontrolliert, daß mit fallendem Leerlaufansaugdruck eine größere Querschnittsfläche freigegeben wird und mit steigendem eine kleinere. Bekannterweise ist die Leerlaufdrehzahländerung der Ansaugdruckänderung proportional, so daß eine Ansaugdruckregelung einer Drehzahlregelung entspricht, die durch die Rückführmenge von Abgas bestimmbar ist. Die Abgasrückführung bewirkt eine Ansaugdruckänderung und eine Aufteilung der Zylinderfüllmenge in Brenngemisch- und Abgasanteile, so daß eine Füllungsregelung für die Brenngemischanteile besteht.With the in F i g. The engine system shown in FIG. 1 is the method according to the invention for controlling operation areas feasible, so that in terms of economy, emission control and drivability an optimum is achieved. The equipment of the system with an electronic control unit 8 is not mandatory, but advantageous. The throttle valve 4 of the mixture generator 3 - carburetor or injection device for mixture-compressing internal combustion engines - is permanently set to a minimum opening gap with which a Cold start can be carried out in conjunction with a starting system, not shown. The launch system does not have one Influence on the throttle valve position more, it only has an influence on the mixture composition. if the engine starts, the intake pressure of the engine drops, so that the pneumatic actuator over the control line 24 is acted upon by the suction pressure, against the forces of the springs 25, 27 the valve stem 17 in moves a position to the throttle point 15, in which the valve cone 16 the flow cross-section in the throttle point 15 controlled in such a way that a larger cross-sectional area is released as the idle suction pressure falls becomes and with increasing a smaller one. As is known, the change in idle speed is the change in intake pressure proportional, so that an intake pressure control corresponds to a speed control, which by the Recirculation amount of exhaust gas can be determined. The exhaust gas recirculation causes an intake pressure change and a Division of the cylinder charge in fuel mixture and exhaust gas components, so that a charge control for the There is fuel mixture proportions.
Für den Kaltleerlauf ist eine Rückführung der heißen Abgase vorteilhaft, da sie eine gute Brenngemischaufbereitung bewirkt. Mit steigender Motortemperatur wird die Brenngemischanfettung durch die Startanlage zurückgenommen und die Abgasrückführmenge erhöht, bis sich eine stabile Warm-Leerlaufdrehzah! eingestellt hat. Wird der Motor durch Öffnen der Drosselklappe 4 in einen Lastbetrieb gestellt, dann steigt der Ansaugdruck, so daß die Federn 25, 27 den Ventilschaft 17 gegen die verringerte Kraft der Membrane 18 als Betätigungseinrichtung bewegen, bis die Feder 27 über die Anschlagscheibe 28 am Rand 29 zur Anlage kommt, so daß die Verstellung nur durch die Feder 25 erfolgt, die eine Kennung aufweist, die für den Lastbereich notwendig ist, wobei der Ventilkonus 16 mit dem Ventilsitz 14 zusammenwirkt. Es ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen den Betriebsbereichen, angezeigt durch den Ansaugdruck, und der Steuerung der Abgasdrückführung, bewirkt durch Veränderung des Stromungsquerschnitts der Abgasrückführleitung durch das Abgasrückführventil. For the cold idling, it is advantageous to recirculate the hot exhaust gases, as it ensures good fuel mixture preparation causes. As the engine temperature rises, the fuel mixture is reduced by the starting system and the amount of exhaust gas recirculation increases until a stable warm idle speed! set Has. If the engine is put into load operation by opening the throttle valve 4, the intake pressure increases, so that the springs 25, 27 the valve stem 17 against the reduced force of the diaphragm 18 as an actuating device move until the spring 27 comes to rest on the stop disk 28 on the edge 29, so that the adjustment is only made by the spring 25, which has an identifier that is necessary for the load range, the valve cone 16 cooperating with the valve seat 14. The following relationship arises between the operating ranges, indicated by the intake pressure, and the control of the exhaust gas pressure flow, caused by changing the flow cross-section of the exhaust gas recirculation line through the exhaust gas recirculation valve.
Betriebszustand des MotorsOperating condition of the engine
AbgasrückführungExhaust gas recirculation
Startbegin
KaltleerlaufCold idle
WarmleerlaufWarm idle
Übergang Leerlauf — TeillastTransition from idling to partial load
TeillastPartial load
VollastFull load
Schubthrust
Übergang Leerlauf — AbgestelltTransition from idling to shutdown
keineno
mit Motortemperatur steigende geregelteregulated with motor temperature rising
verringert — keine — maximale maximaledecreased - none - maximum maximum
keineno
maximalemaximum
verringert — maximale — keinedecreased - maximum - none
1st die Motoranlage mit dem Steuergerät 8 ausgestattet, können die Betriebsparameter Drehzahl, Temperatur, Ansaugdruck, Laststellung der Drosselklappe, Abgaszusammensetzung usw. erfaßt und zu einem Steuersignal verarbeitet werden, das dem 3/2-Wegeventil des Abgasrückführventils 7 aufgeschaltet wird, das die Steuerleitung 24 sperrt oder belüftet, so daß eine sinngemäß gleiche Abgasrückführung erreicht wird und der Ansaugdruck nur noch als Verstellkraft für die Ventiiverstellung benutzt wird. Das Abgasrückführventil 7 kann dann wesentlich einfacher aufgebaut sein. Darüber hinaus kann eine Verbindung mit der Zündanlage, der Brennstoffdosieranlage und einem Luftzugabeventil ins Ansaugrohr usw. hergestellt werden, so daß die sich mittels der Füllungsregelung steuerbaren Betriebsbereiche erfaßt werden.If the engine system is equipped with control unit 8, the operating parameters speed, temperature, Intake pressure, load position of the throttle valve, exhaust gas composition, etc. detected and a control signal are processed, which is connected to the 3/2-way valve of the exhaust gas recirculation valve 7, which the Control line 24 blocks or ventilates, so that a correspondingly identical exhaust gas recirculation is achieved and the Suction pressure is only used as an adjustment force for the valve adjustment. The exhaust gas recirculation valve 7 can then be set up much more simply. It can also connect to the ignition system, the Fuel metering system and an air supply valve in the intake pipe, etc. are made so that the controllable operating ranges can be detected by means of the filling control.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (6)
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Publications (2)
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| DE3218828A1 DE3218828A1 (en) | 1983-11-24 |
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- 1982-05-19 DE DE3218828A patent/DE3218828C2/en not_active Expired
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| DE3218828A1 (en) | 1983-11-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PIERBURG GMBH, 4040 NEUSS, DE |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |