DE102012217910B4

DE102012217910B4 - Verfahren zum Fixieren eines unkontrollierten Zustands für einen Motor

Info

Publication number: DE102012217910B4
Application number: DE102012217910.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel G. Brennan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: CN103032178B; US8443784B2; DE102012217910A1; US20130087111A1; CN103032178A

Abstract

Verfahren zum Fixieren eines unkontrollierten Zustands für einen Motor (102), wobei das Verfahren umfasst, dass:ein Druck eines Zylinders (108) in dem Motor (102) überwacht wird, wobei ein Kurbelgehäuse (130) mit einer Verbrennungskammer (131) des Zylinders (108) mittels eines Durchgangs (132) zur Kurbelgehäuseentlüftung in Fluidverbindung steht;der Druck mit einer Druckgrenze verglichen wird; undein Lufteinlassventil (110), das in dem Zylinder (108) angeordnet ist, geschlossen wird, wenn der Druck die Druckgrenze überschreitet, wobei das Schließen des Lufteinlassventils (110) eine Fluidströmung (134) von dem Kurbelgehäuse (130) zu dem Zylinder (108) durch den Durchgang (132) zur Kurbelgehäuseentlüftung verringert.

Description

GEBIET DER EFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren und spezieller ein Verfahren zum Fixieren eines unkontrollierten Zustands für einen Motor.
HINTERGRUND
Ein herkömmlicher Verbrennungsmotor steuert die Luftmenge, die Zylindern des Motors zugeführt wird, mittels einer Nockenwelle. Nach dem Einlass kann die Luft zur Verbrennung mit Kraftstoff gemischt werden. Bei Dieselmotoren wird die Motordrehzahl (in Umdrehungen pro Minute oder RPM) durch die Kraftstoffmenge gesteuert, die zur Verbrennung in die Zylinder eingespritzt wird. Nachdem das Luft/Kraftstoff-Gemisch gezündet ist, verlassen die Abgase die Zylinder durch Auslassventile.
Bei einer Ausführungsform kann ein Dieselmotor einen unkontrollierten Zustand erfahren, bei dem der Bediener den Kraftstoffeinlass verringert, um den Motor zu verlangsamen, und es wird Öl als Kraftstoff in den Zylindern verbraucht. Das Öl kann aus einem Kurbelgehäuse, das mit den Zylindern in Fluidverbindung steht, zu dem Zylinder übertragen werden. Speziell führt eine Rohrleitung oder ein Entlüftungsrohr in den Zylinder, um das Kurbelgehäuse zu entlüften. Bei einer Ausführungsform kann ein Fluid, wie beispielsweise die Luft und/oder das Abgas, einen Öldampf aus dem Kurbelgehäuse mittels der Entlüftung in den Lufteinlass tragen. Der Motor kann mit diesem Öldampf zusätzlich zu dem Kraftstoff in den Zylindern oder an dessen Stelle laufen, wodurch bewirkt wird, dass die Motordrehzahl zunimmt, wenn dieses Öl als ein zusätzlicher „Kraftstoff” aufgenommen wird. Die erhöhte Motordrehzahl umfasst erhöhte Kolbenumdrehungen, die mehr Öldampf aus dem Kurbelgehäuse und in den Motor ziehen können. In einigen Fällen erreicht der Motor einen Punkt, an dem Öl aus dem Kurbelgehäuse gezogen wird, und das Abschalten der Kraftstoffströmung in die Zylinder wird den Motor nicht stoppen.
Herkömmliche Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmotoren sind aus den Druckschriften DE 40 05 672 C5 , US 2009 / 0 007 877 A1 , DE 600 00 899 T2 und DE 33 15 396 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fixieren eines unkontrollierten Zustands für einen Motor zu schaffen, wobei der unkontrollierte Zustand durch eine Fluidströmung von einem Kurbelgehäuse zu einem Zylinder durch einen Durchgang zur Kurbelgehäuseentlüftung verursacht wird und das Verfahren das Auftreten des unkontrollierten Zustands verringert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Fixieren eines außer Kontrolle geratenen Zustands für einen Motor umfasst, dass ein Druck eines Zylinders in dem Motor überwacht wird und dass der Druck mit einer Druckgrenze verglichen wird, wobei ein Kurbelgehäuse mit einer Verbrennungskammer des Zylinders mittels eines Durchgangs zur Kurbelgehäuseentlüftung in Fluidverbindung steht. Das Verfahren umfasst auch, dass ein Lufteinlassventil geschlossen wird, das an dem Zylinder angeordnet ist, wenn der Druck die Druckgrenze überschreitet, wobei das Schließen des Lufteinlassventils eine Fluidströmung von dem Kurbelgehäuse zu dem Zylinder durch den Durchgang zur Kurbelgehäuseentlüftung verringert.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
Figurenliste
Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen lediglich beispielhaft in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, von denen:

1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Verbrennungsmotorsystems ist; und
2 ein beispielhaftes Diagramm von Blöcken ist, die in ein Verfahren zum Fixieren eines außer Kontrolle geratenen Zustands für einen Verbrennungsmotor eingebunden werden können.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur. Es versteht sich, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile oder Merkmale angeben. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Controller oder Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Bei Ausführungsformen kann ein Controller oder Modul ein oder mehrere Untercontroller oder Untermodule umfassen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist 1 ein schematisches Diagramm eines Teils eines Verbrennungsmotorsystems (IC-Motorsystems) 100. Das IC-Motorsystem 100 umfasst einen Verbrennungsmotor (IC-Motor) 102 und einen Controller 104. Gemäß einer Ausführungsform ist der IC-Motor 102 ein Dieselmotor. Der IC-Motor 102 weist einen Kolben 106 auf, der in einem Zylinder 108 angeordnet ist. Zur Erleichterung des Verständnisses ist ein einzelner Zylinder 108 dargestellt, es versteht sich jedoch, dass der IC-Motor 102 mehrere Kolben 106 aufweisen kann, die in mehreren Zylindern 108 angeordnet sind, wobei jeder der Zylinder 108 eine Kombination von Verbrennungsluft und -kraftstoff mittels der dargestellten Anordnung aufnehmen kann. Ein Verbrennungs-Luft/Kraftstoff-Gemisch wird verbrannt, was zu einer Hubbewegung der Kolben 106 in den Zylindern 108 führt. Die Hubbewegung der Kolben 106 dreht eine Kurbelwelle 107, die in einem Kurbelgehäuse 130 angeordnet ist, um eine Antriebsleistung an einen Fahrzeug-Antriebsstrang (nicht gezeigt) oder an einen Generator oder einen anderen stationären Empfänger einer solchen Leistung (nicht gezeigt) in dem Fall einer stationären Anwendung des IC-Motors 102 zu liefern.
Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird mittels einer Luftströmung 116, die über einen Lufteinlass 114 aufgenommen wird, und mittels einer Kraftstoffzuführung 113 gebildet, wie beispielsweise einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Ein Ventil 110 ist in dem Lufteinlass 114 angeordnet, um eine Fluidströmung und eine Fluidverbindung der Luft zwischen dem Lufteinlass 114 und dem Zylinder 108 zu steuern. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen werden die Position des Ventils 110 und die entsprechende Luftströmung 116 durch einen Aktuator 112 gesteuert, der mit dem Controller 104 signaltechnisch in Verbindung steht und durch diesen gesteuert wird. Nach der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs strömt ein Abgas 124 aus dem Zylinder in einen Auslassdurchgang 122. Ein Auslassventil 118 ist mit einem Aktuator 120 gekoppelt, um eine Fluidströmung und eine Fluidverbindung zwischen dem Zylinder 108 und dem Auslassdurchgang 122 zu steuern. Gemäß einer Ausführungsform steht der Controller 104 mit dem Aktuator 120 in Verbindung, um die Bewegung des Aktuators 120 zu steuern. Der Controller 104 erfasst Informationen bezüglich des Betriebs des IC-Motors 102 von Sensoren 128a - 128n, wie beispielsweise die Temperatur (des Einlasssystems, des Auslasssystems, des Motorkühlmittels, der Umgebung usw.), den Druck und Abgasströmungsraten, und er verwendet die Informationen, um den Motorbetrieb zu überwachen und einzustellen. Zusätzlich steuert der Controller 104 die Fluidströmung von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 113 in den Zylinder 108. Der Controller 104 steht auch mit einem Sensor 126 signaltechnisch in Verbindung, der ausgebildet sein kann, um eine Vielzahl von Zylinderparametern zu überwachen, wie beispielsweise den Druck oder die Temperatur.
Das Kurbelgehäuse 130 steht mit einer Verbrennungskammer 131 des Zylinders 108 mittels eines Durchgangs 132 zur Kurbelgehäuseentlüftung („PCV“) in Fluidverbindung. Der Durchgang 132 dient als eine Entlüftung für einen übermäßigen Leckgasdruck und für Mengen von unverbranntem Kraftstoff und Abgasen, die um den Kolben 106 herum entweichen können, um in das Kurbelgehäuse 130 einzutreten. Die Entlüftung dieser Gase hilft dabei, ein Leck von Gasen durch Dichtungen, Verschlüsse oder Verbindungen zu verringern, wodurch der Motorbetrieb verbessert wird. Bei Ausführungsformen trägt eine Fluidströmung 134 (z.B. ein Gas, wie etwa Luft, Abgas, unverbrannter Kraftstoff usw.) kleine Mengen von Öl, wie beispielsweise einen Öldampf, aus dem Kurbelgehäuse 130 in die Verbrennungskammer 131. Das Öl, das durch den Durchgang 132 strömt, kann einen unkontrollierten Zustand für den IC-Motor 102 bewirken, bei dem das Öl als Kraftstoff für die Verbrennung verbraucht wird. Die dargestellte Ausführungsform des IC-Motorsystems 100 verringert das Auftreten des unkontrollierten Zustands mittels einer Steuerung des Lufteinlasses 116 in den Zylinder 108.
Der dargestellte IC-Motor 102 kann als ein „nockenloser“ Motor bezeichnet werden, bei dem eine Strömung aus Kraftstoff und Luft mittels der Aktuatoren 112 und 120 anstatt durch eine Drehung eines Nockens gesteuert wird. Speziell wird die Position der Ventile 110 und 118 durch die Aktuatoren 112 bzw. 120 gesteuert, die mittels Signalen von dem Controller 104 gesteuert werden. Die Einlass- und Auslassventile 110 und 118 können eine beliebige geeignete Strömungssteuereinrichtung sein, um eine Fluidströmung in den Zylinder 108 und aus diesem zu steuern, wobei der Hub oder die Position jedes Ventils einem Niveau der Fluidverbindung zu dem Zylinder 108 oder von diesem entspricht. Die Aktuatoren 112 und 120 sind beliebige geeignete Aktuatoren, welche die Position des jeweiligen Ventils steuern. Bei einer Ausführungsform sind die Aktuatoren 112 und 120 hydraulische Aktuatoren, die ausgebildet sind, um einen Ventilhub mittels einer linearen Betätigung der Ventile 110 und 118 zu steuern. Bei einer Ausführungsform sind elektrische Solenoide mit den Aktuatoren 112 und 120 gekoppelt oder als Teil von diesen eingebunden, um eine Betätigung mittels des Controllers 104 zu ermöglichen.
Der Controller 104 ist ausgebildet, um einen unkontrollierten Zustand in dem IC-Motor 102 zu ermitteln, indem ein oder mehrere Motorbetriebsparameter überwacht werden. Beispielsweise kann der Controller 104 einen Motordruck mittels des Sensors 126 ermitteln, wobei der Druck mit festgelegten Werten oder Grenzen verglichen wird, um einen unkontrollierten Zustand für den Motor zu identifizieren. Die Grenze kann anhand von vorhergehenden Daten, wie beispielsweise durch ein Testen mittels eines Dynamometers, oder anhand von Schätzungen basierend auf Simulationen ermittelt werden. Die Grenze kann durch den Controller 104 für einen Satz von Zuständen ermittelt werden, wie beispielsweise die Menge des eingespritzten Kraftstoffs, atmosphärische Zustände und andere Faktoren. Bei Ausführungsformen kann der unkontrollierte Zustand ermittelt werden, indem eine Motorbeschleunigung oder ein Drehmoment zusammen mit anderen Parametern überwacht werden, einschließlich des Fahrzeuggewichts und der Straßensteigung.
Bei einer Ausführungsform beschränkt der Controller 104 dann, wenn ein unkontrollierter Zustand für den IC-Motor 102 ermittelt wird, die Strömung des Lufteinlasses 116 durch das Einlassventil 110. Der Controller 104 sendet einen Befehl oder ein Signal zum Schließen des Ventils 110 an den Aktuator 112. Indem die Luftströmung 116 durch das Ventil 110 beschränkt oder geschlossen wird, wird die Fluidströmung 134 von dem Kurbelgehäuse 130 verringert oder gestoppt, wobei die Verringerung der eintretenden Luftmenge die Fluidverbindung und die Zirkulation zwischen dem Kurbelgehäuse 130 und dem Zylinder 108 verringert. Ferner verlangsamt oder stoppt eine verringerte Luftmenge in dem Zylinder 108 die Verbrennung. Das IC-Motorsystem 100 kann ein beliebiges geeignetes Verfahren verwenden, um die Luftströmung in den Zylinder 108 zu beschränken oder zu verschließen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann ein Ventil, wie beispielsweise ein Drosselventil, das in dem Lufteinlass 114 angeordnet ist, ausgebildet sein, um die Strömung des Lufteinlasses 116 zu den mehreren Zylindern des IC-Motors 102 zu steuern. Indem die Luftströmung 116 in den Zylinder 108 beschränkt wird, wird die Motordrehzahl verringert, wodurch der unkontrollierte Zustand fixiert wird.
2 ist ein beispielhaftes Diagramm 200 von Blöcken oder Schritten, die in einen Prozess oder ein Verfahren zum Identifizieren und Fixieren eines außer Kontrolle geratenen Zustands für das IC-Motorsystem 100 (1) eingebunden werden können. Die Blöcke können durch ein geeignetes Modul, Steuermodul und/oder einen geeigneten Controller ausgeführt werden, wie beispielsweise durch den Controller 104 (1). Bei Block 202 wird der Motor bezüglich eines außer Kontrolle geratenen Zustands überwacht, was umfassen kann, dass ein beliebiger geeigneter Parameter zum Ermitteln des außer Kontrolle geratenen Zustands überwacht wird, wie beispielsweise der Zylinderdruck oder die Motordrehzahl. Bei Block 204 wird der außer Kontrolle geratene Zustand ermittelt, indem der überwachte Parameter (z.B. der Zylinderdruck) analysiert oder mit einer Grenze verglichen wird, wobei ein Parameter größer als die Grenze den außer Kontrolle geratenen Zustand angibt. Dementsprechend wird bei Block 206 dann, wenn der außer Kontrolle geratene Zustand ermittelt wird, ein Lufteinlass oder eine Luftströmung in den Zylinder 108 (1) beschränkt oder verschlossen, wodurch die Verbrennung des Öls als Kraftstoff in dem Zylinder verlangsamt oder gestoppt wird. Wenn kein außer Kontrolle geratener Zustand identifiziert oder ermittelt wird, überwacht das Verfahren bei Block 202 weiterhin Motorparameter bezüglich des außer Kontrolle geratenen Zustands. Das beispielhafte Verfahren und die beispielhafte Vorrichtung zum Fixieren oder Vermeiden eines unkontrollierten Motorzustands verringern übermäßige Betriebsdrehzahlen für den Motor.

Claims

Verfahren zum Fixieren eines unkontrollierten Zustands für einen Motor (102), wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Druck eines Zylinders (108) in dem Motor (102) überwacht wird, wobei ein Kurbelgehäuse (130) mit einer Verbrennungskammer (131) des Zylinders (108) mittels eines Durchgangs (132) zur Kurbelgehäuseentlüftung in Fluidverbindung steht; der Druck mit einer Druckgrenze verglichen wird; und ein Lufteinlassventil (110), das in dem Zylinder (108) angeordnet ist, geschlossen wird, wenn der Druck die Druckgrenze überschreitet, wobei das Schließen des Lufteinlassventils (110) eine Fluidströmung (134) von dem Kurbelgehäuse (130) zu dem Zylinder (108) durch den Durchgang (132) zur Kurbelgehäuseentlüftung verringert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schließen des Lufteinlassventils (110) umfasst, dass das Lufteinlassventil (110) betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Betätigen durch einen hydraulischen Aktuator (112) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst, dass mehrere Lufteinlassventile (110) geschlossen werden, die an Zylindern (108) des Motors (102) angeordnet sind.