DE10151472A1

DE10151472A1 - System und Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors, wenn ein Fahrzeug gestartet wird

Info

Publication number: DE10151472A1
Application number: DE10151472A
Authority: DE
Inventors: Young-Jae Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2002-05-29
Also published as: US6488005B2; US20020062815A1; JP2002195079A; KR20020040251A

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors vor, der einen Leerlaufhochschaltschalter umfasst, einen Steigungsneigungssensor, einen Gaspedalsensor, eine Regelungseinrichtung, die eine Leerlaufgeschwindigkeit erhöht, wenn der Leerlaufhochschaltschalter an ist oder das Gaspedal an einer Steigung niedergedrückt wird, um die Bewegung eines Fahrzeugs in einem Leerlaufzustand zu beginnen, auf ein bestimmtes Niveau, das größer ist als eine vorgegebene Leerlaufgeschwindigkeit, so dass eine Luftzufuhrmenge zunimmt und der Motor in Abhängigkeit von der erhöhten Menge an Luftzufuhr betrieben wird, und einen Turbolader, der Luft an den Motor zuführt. Ein Verfahren zum Betreiben des Dieselmotors wird auch vorgesehen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen, ob der Leerlaufhochschaltschalter an ist im Leerlaufzustand; Bestimmen, ob das Fahrzeug auf einer Steigung im Leerlaufzustand anhält; Erhöhen einer Leerlaufgeschwindigkeit auf das vorbestimmte Niveau, das größer ist als die vorgegebene Leerlaufgeschwindigkeit, so dass eine Luftzufuhrmenge zunimmt, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, wenn der Leerlaufhochschaltschalter an ist oder das Fahrzeug auf einer Steigung in einem Leerlaufzustand anhält; und Betreiben des Motors in Abhängigkeit von der erhöhten Luftzufuhrmenge.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG (a) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dieselmotoren und insbesondere auf ein Verfahren und ein System zum Reduzieren der Turboverzögerung in Dieselmotoren und dadurch zum Erhöhen der Motorleistung.

(b) Beschreibung des Standes der Technik

Im Allgemeinen ist ein Dieselmotor ein Motor des Kompressionszündungstyps, bei dem Kraftstoff, der hoch unter Druck gesetzt ist, direkt in einen Zylinder eingespritzt wird, und der eingespritzte Kraftstoff bei einer hohen Temperatur gezündet wird, die durch hohen Kompressionsdruck bewirkt wird.

Der Dieselmotor ist mit einem Turbolader ausgerüstet, der die Menge an zu den Motorbrennkammern zugeführter Luft erhöht, um die Motorleistung zu verbessern und allgemeine Abgasemissionen zu verringern. In diesem Fall steigt jedoch die Temperatur der Brennkammer auf ein hohes Niveau an und die Produktion von NOx-Emissionen nimmt zu.

Seit Kurzem ist ein TCI-(turbocharger intercooler)- Dieselmotor in Verwendung, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und stabil die Motorleistung zu verbessern, wobei der Zwischenkühler (intercooler) die Temperatur der Brennkammer absenkt.

Bei einem Fahrzeug, das den oben beschriebenen Dieselmotor verwendet, wird Kraftstoff, der in die Brennkammer eingespritzt ist, nicht vollständig verbrannt, und es tritt daher ein sichtbarer Rauch auf, wenn ein Fahrer das Gaspedal niederdrückt, um die Bewegung eines Fahrzeugs auszulösen, das an einer Steigung angehalten hat.

Da der Dieselmotor ein Motor mit verteilter Zündung ist, ist der Mischungszustand von Luft und Kraftstoff wichtig, und im Fall eines niedrigen Luft-Kraftstoffverhältnisses wird sichtbarer Rauch als Abgas abgegeben. Daher sollte die Menge an eingespritztem Kraftstoff verringert werden, wenn man rasch von einem Halt beschleunigt oder ein Fahrzeug zu fahren beginnt, das an einer Steigung gehalten hat. Insbesondere hat der TCI-Dieselmotor ein "Turbo-Lag"-Phänomen dahingehend, dass man eine bestimmte Zeitdauer braucht, bevor die Motorgeschwindigkeit und damit das Motordrehmoment zunimmt, nachdem das Gaspedal niedergedrückt worden ist, wenn die Ausgangsbewegung wesentlich geringer ist als diejenige bei Volllast des Motors. Wenn eine eingespritzte Kraftstoffmenge in die Brennkammer hier zunimmt, tritt sichtbarer Rauch auf.

Wenn man die Bewegung eines Fahrzeugs mit einem TCI- Dieselmotor rasch beginnt oder ein Fahrzeug startet, das bei einer Steigung gehalten hat, ist der Rauch ein Faktor, der die Zunahme an eingespritztem Kraftstoff beschränkt, so dass die eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig davon begrenzt werden sollte, dass die Volllastleistung gewünscht wird. Die Menge an eingespritztem Kraftstoff sollte dann erhöht werden, damit das Motordrehmoment unter der Beschleunigung vergrößert wird, und die Menge an Luft sollte erhöht werden, damit sie dem Anstieg in der Menge eingespritzten Kraftstoffs entspricht.

Um ein Fahrzeug rasch von einem Halt zu beschleunigen oder eine Bewegung eines Fahrzeugs zu beginnen, das an einer Steigung gehalten hat, wird daher die Motorleerlaufgeschwindigkeit anfänglich erhöht, oder die Steuerung zum Verringern des Schaltstoßes wird trotz viel sichtbaren Rauchs eliminiert, oder die Trägheit eines Schwungrads wird erhöht.

Der oben beschriebene Stand der Technik kann jedoch das Turbo-Verzögerungsphänomen des TCI-Dieselmotors nicht beseitigen. Ferner steigen Lärm und Kraftstoffverbrauch beträchtlich an, wenn die Motorleerlaufgeschwindigkeit erhöht wird, um den Einfluss einer Turboverzögerung zu verringern, ohne die Fahrzeughardware auszutauschen, und wenn die Steuerung zum Verringern des Schaltstoßes außer Kraft gesetzt wird, fährt das Fahrzeug rasch los, selbst auf ebenem Land, mit einer entsprechenden Zunahme an Rauch, und wenn die Trägheit des Schwungrads erhöht wird, mussten Komponenten ausgetauscht werden, die zum Schwungrad gehören.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung trachtet danach, die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turboverzögerung bei Dieselmotorfahrzeugen zu verringern, so dass die Motorleistung erhöht wird.

Ein System zum Betreiben eines Dieselmotors gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Leerlaufhochschaltschalter, einen Steigungsneigungssensor, einen Gaspedalsensor, eine Steuereinrichtung, die eine Leerlaufgeschwindigkeit auf ein vorbestimmtes Niveau erhöht, das höher als eine vorgegebene Leerlaufgeschwindigkeit ist, so dass die zugeführte Luftmenge zunimmt, und die ein Antriebssignal entsprechend der erhöhten Luftzufuhrmenge ausgibt, wenn der Leerlaufhochschaltschalter an oder das Gaspedal niedergedrückt ist, so dass ein Fahrzeug gestartet wird, das an einer Steigung in einem Leerlaufzustand gehalten hat, und einen Turbolader, der Luft an den Motor zuführt. Ferner umfasst das System gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kraftstoffeinspritzer, der Kraftstoff zum Motor einspritzt.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Motors vor, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen, ob der Leerlaufhochschaltschalter im Leerlaufzustand an ist; Bestimmen, ob das Fahrzeug an einer Steigung im Leerlaufzustand hält; Erhöhen einer Leerlaufgeschwindigkeit auf das vorbestimmte Niveau, das höher ist als die vorgegebene Leerlaufgeschwindigkeit, so dass eine Luftzufuhrmenge zunimmt, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, wenn das Fahrzeug an einer Steigung gestoppt hat, oder der Leerlaufhochschaltschalter im Leerlaufzustand an ist; und Betätigen des Motors durch Einspritzen von Kraftstoff entsprechend der erhöhten Luftmenge in die Brennkammer.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein System zum Betreiben eines Dieselmotors gemäß der vorliegenden Erfindung beim Starten zeigt.

Fig. 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors beim Starten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Untenstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Einzelnen unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Betreiben eines Dieselmotors beim Starten gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst das System zum Betreiben eines Dieselmotors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Fahrzeugzustandssensor 10, einen Steigungsneigungssensor 20, einen Gaspedalsensor 30, der erfasst, ob das Gaspedal niedergedrückt wird, einen Leerlaufhochschaltschalter SW1, Regelungseinrichtungen 40, einen Turbolader 50 und einen Kraftstoffeinspritzer 60.

Das System umfasst weiter einen Speicher 70 (z. B. einen EEPROM), der eine Rauchgrenzentafel hat, in der die maximale Kraftstoffmenge in Bezug auf jegliche Luftmengenzufuhr bei jeglicher Motorgeschwindigkeit gespeichert ist, die verbrannt werden kann, ohne einen sichtbaren Rauch zu erzeugen. Ferner bestimmt die Regelungseinrichtung 40 den Fahrzustand in Bezug auf verschiedene Signale, die von den Sensoren zugeführt werden (10, 20 und 30) und bestimmt damit eine Kraftstoffmenge und betätigt somit den Kraftstoffeinspritzer 60.

Der Fahrzeugzustandssensor 10 umfasst einen Motorgeschwindigkeitssensor, einen Kupplungsbetätigungssensor, einen Bremspedalbetätigungssensor, einen Kühlmitteltemperatursensor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Batteriezustandssensor und ähnliches.

Unter Verweis auf das Obenstehende wird das System zum Betreiben eines Dieselmotors gemäß der vorliegenden Erfindung im Einzelnen erklärt.

Strom wird an elektrische Einrichtungen (z. B. einige Sensoren und Steuereinrichtungen) durch Betätigen eines Anlassers zugeführt. Wenn der Motor dann gestartet ist, führt der Fahrzeugzustandssensor 10 Daten des Fahrzeugzustands in die Regelungseinrichtung 40 zu, und die Regelungseinrichtung 40 betreibt den Motor, basierend auf einem vorbestimmten Programm durch die von dem Fahrzeugzustandssensor 10 vorgesehenen Daten.

Die Regelungseinrichtung 40 bestimmt auf der Basis der Motorgeschwindigkeit, ob der Motor im Leerlauf ist, stellt den Zustand des Bremspedals und des Kupplungspedals fest, die Kühlmitteltemperatur, die Fahrzeuggeschwindigkeit und ähnliches (S110). Wenn bestimmt wird, dass der Motor nicht im Leerlauf ist, endet der Vorgang. Wenn festgestellt wird, dass der Motor im Leerlauf ist, wird das Verfahren an Schritt S120 weitergeführt, bei dem bestimmt wird, ob das Fahrzeug an einer Steigung hält.

Wenn das Fahrzeug an einer Steigung hält, wird der Vorgang bei Schritt S140 weitergeführt, an dem bestimmt wird, ob das Gaspedal niedergedrückt wird. Wenn dann das Gaspedal niedergedrückt wird, wird der Vorgang bei Schritt S150 weitergeführt, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird.

Wenn in Schritt S120 das Fahrzeug nicht an einer Steigung hält, wird der Vorgang bei Schritt S130 weitergeführt, bei dem bestimmt wird, ob der Leerlaufhochschaltschalter an ist. Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Leerlaufhochschaltschalter auf AN gesetzt, wenn ein Fahrer einen Leerlaufhochschaltschalter drückt, der an einem Armaturenbrett oder einem Schalthebel installiert ist, mit der Absicht des raschen Beschleunigens des Fahrzeugs, und die Steuereinrichtung 40 erhöht die Motorleerlaufgeschwindigkeit, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird.

Im Fall, dass der Motor im Leerlauf ist, wenn das Fahrzeug gemäß Feststellung auf einer Steigung in Schritt S120 gestoppt ist, oder wenn der Leerlaufhochschaltschalter gemäß Feststellung in Schritt S130 an ist, wird der Vorgang bei Schritt S140 weitergeführt, wo bestimmt wird, ob das Gaspedal niedergedrückt ist. Wenn in Schritt S140 festgestellt wird, dass das Gaspedal niedergedrückt ist, wird der Vorgang bei Schritt S150 anschließend weitergeführt, wo die Steuereinrichtung die Leerlaufgeschwindigkeit auf einen Wert erhöht, der höher ist als eine vorbestimmte Leerlaufgeschwindigkeit, bei der das Fahrzeug auf ebenem Land startet.

Die Regelungseinrichtung betreibt den Motor in Abhängigkeit von einer Luftmengenzufuhr entsprechend der erhöhten Leerlaufgeschwindigkeit (S160).

Wenn ferner in Schritt S140 festgestellt wird, dass das Gaspedal nicht niedergedrückt wird, wird wiederholt bestimmt, ob das Gaspedal niedergedrückt wird.

Konkret erhöht die Regelungseinrichtung 40 die Motorleerlaufgeschwindigkeit auf einen Wert, der höher ist als die vorbestimmte Leerlaufgeschwindigkeit (die veränderbar sein kann entsprechend der Leistung des Fahrzeugs oder der Art des Fahrzeugs), so dass eine Luftzufuhrmenge zunimmt, und anschließend erhält man eine Kraftstoffmenge, die verbrannt werden kann, ohne sichtbaren Rauch zu erzeugen bei der erhöhten Luftzufuhrmenge aus der Tafel des Speichers 70. Die Regelungseinrichtung betreibt den Motor in Abhängigkeit von der modifizierten Luftzufuhrmenge.

Daher wird eine Luftmenge, die größer ist als die Luftzufuhrmenge, die für das normale Starten benötigt wird, an die Brennkammer durch den Turbolader zugeführt. Folglich wird eine Kraftstoffmenge entsprechend der zugeführten Luftmenge erhöht und somit die Motorleistung vergrößert. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug rasch auf ebenem Land beschleunigt wird, wird die Leerlaufgeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit modifiziert, bei der eine Kraftstoffmenge ohne das Erzeugen von sichtbarem Rauch verbrannt werden kann, die derjenigen von 1000 U/min bei Volllast entspricht. Wenn bei einem 2000 cc-Klassemotor die Leerlaufgeschwindigkeit auf 1000 U/min festgesetzt ist, werden 40 mm³/Hub Kraftstoff zugeführt mit 480 mg/Hub Luft, so dass eine Kraftstoffmenge äquivalent derjenigen einer Volllast verbrannt wird, ohne sichtbaren Rauch zu erzeugen.

Im Fall, dass die Neigungsrate einer Steigung zwischen 0 und 25% ist, wird eine Turboverzögerung verhindert, und die Motorleistung erhöht, wenn die Leerlaufgeschwindigkeit durch lineares Erhöhen innerhalb des Bereichs von 750 ≈ 1200 U/min erhöht wird.

Wenn ferner in Schritt S130 ermittelt wird, dass der Leerlaufhochschaltschalter nicht an ist, wird der Vorgang bei Schritt S170 weitergeführt, in dem der Motor mit einer Luftzufuhrmenge betrieben wird, die einer normalen Luftzufuhrmenge bei einer Beschleunigung auf ebenem Land entspricht, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird.

Da der Motor mit einer Luftmenge gemäß der vorliegenden Erfindung versehen wird, die größer ist als diejenige bei normaler Beschleunigung auf ebenem Land, wenn ein Fahrzeug rasch beschleunigt wird oder an einer Steigung gestartet wird, werden sichtbarer Rauch und das Turboverzögerungsphänomen verringert, so dass die Motorleistung erhöht wird.

Ferner kann der Schaltstoß verringert werden, ein Anfänger kann einfacher ein Fahrzeug an einer Steigung starten, und die Steigleistung eines Fahrzeugs mit manueller Schaltung kann auf ein Niveau eines Fahrzeugs mit einer Automatikschaltung erhöht werden. Ferner kann eine Bewegung eines Fahrzeugs, das mit schwerer hast beladen ist, einfach durch Drücken des Leerlaufhochschaltschalters gestartet werden.

Da ferner die Leerlaufgeschwindigkeit nur unter rascher Beschleunigung und beim Anfahren an einer Steigung erhöht wird, kann ein unnötiger Kraftstoffverbrauch vermieden werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Einzelnen unter Verweis auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, verstehen die Fachleute, dass verschiedenartige Modifikationen und Ersetzungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. System zum Betreiben eines Dieselmotors, umfassend:
einen Leerlaufhochschaltschalter;
einen Steigungsneigungssensor, der bestimmt, ob ein Fahrzeug an einer Steigung anhält;
einen Gaspedalsensor, der bestimmt, ob das Gaspedal niedergedrückt wird;
eine Regelungseinrichtung, die eine Leerlaufgeschwindigkeit auf ein vorbestimmtes Niveau erhöht, das größer als eine vorgegebene Leerlaufgeschwindigkeit ist, so dass eine Luftzufuhrmenge zunimmt, und den Motor in Abhängigkeit von der erhöhten Luftzufuhrmenge betreibt, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, um die Bewegung des Fahrzeugs zu starten, wenn in einem Leerlaufzustand der Leerlaufhochschaltschalter an ist oder ein Fahrzeug an einer Steigung anhält; und
einen Turbolader, der Luft an den Motor zuführt.

2. System nach Anspruch 1, wobei das System weiter einen Kraftstoffeinspritzer umfasst, der Kraftstoff an den Motor einspritzt.

3. Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors, umfassend:
Bestimmen, ob ein Fahrzeug an einer Steigung im Leerlaufzustand anhält;
Bestimmen, ob ein Leerlaufhochschaltschalter im Leerlaufzustand an ist;
Erhöhen einer Leerlaufgeschwindigkeit auf ein vorbestimmtes Niveau, das größer als eine vorgegebene Leerlaufgeschwindigkeit ist, so dass eine Luftzufuhrmenge zunimmt, wenn ein Gaspedal niedergedrückt wird, um die Bewegung des Fahrzeugs zu starten, wenn in einem Leerlaufzustand ein Leerlaufhochschaltschalter an ist oder das Fahrzeug an einer Steigung angehalten ist; und
Betreiben des Motors in Abhängigkeit von der erhöhten Luftzufuhrmenge.