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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Dieselmotors eines Fahrzeugs.
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HINTERGRUND
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Dieselmotoren werden betrieben, indem Luft, die Sauerstoff enthält, in einer Verbrennungskammer mit einem Kolben komprimiert wird und indem anschließend Kraftstoff, der Kohlenwasserstoffe enthält, in die komprimierte Luft eingespritzt wird. Da die Luft während der Kompression aufgeheizt wird, zündet der Kraftstoff, wenn er in die komprimierte Luft eingespritzt wird.
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Einige Störungsmodi verschiedener Komponenten von Dieselmotoren, wie beispielsweise eines Turboladers, können Kohlenwasserstoffe in die Luftströmung, die einem Einlasskrümmer zugeführt wird, einleiten, welcher anschließend in die Verbrennungskammer zirkuliert und verbrannt werden. Alternativ kann ein Kraftstoffeinspritzungssystem eine Fehlfunktion aufweisen und in einem offenen Zustand hängen bleiben, wodurch ständig Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingespritzt wird. Einige weitere Bedingungen können ebenso zu einer unkontrollierten Einleitung von Kohlenwasserstoff in die Verbrennungskammer führen. Diese weiteren Bedingungen können eine Überdosis an Startfluid, eine Überfüllung an Motor-Schmieröl oder eine schwerwiegende Schmieröl/Kraftstoff-Verdünnung umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Diese auf Kohlenwasserstoff basierenden Verunreinigungen können bewirken, dass der Dieselmotor sogar dann weiterhin arbeitet, nachdem die gesteuerte Kraftstoffzufuhr zu dem Motor deaktiviert ist. Diese Situation kann dazu führen, dass der Dieselmotor weiterhin in der Drehzahl beschleunigt, und dies kann als eine Situation mit ”Weglaufen” bezeichnet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Dieselmotors eines Fahrzeugs geschaffen. Das Verfahren umfasst, dass eine Drehzahl des Dieselmotors detektiert wird. Wenn die detektierte Drehzahl des Dieselmotors gleich einer maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist, wird eine Drossel des Dieselmotors geschlossen, um zu verhindern, dass Sauerstoff in einen Einlasskrümmer des Dieselmotors eintritt. Zusätzlich wird ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) betätigt, um die Zirkulation von Abgas aus dem Dieselmotor durch den Einlasskrümmer zu regeln, um den Druck in dem Einlasskrümmer zu steuern. Das AGR-Ventil wird dann, wenn die Drossel geschlossen ist, in Ansprechen darauf betätigt, dass die detektierte Drehzahl des Dieselmotors gleich der maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem Dieselmotor wird ebenso geschaffen. Das Verfahren umfasst, dass ein Steuermodul bereitgestellt wird, das dazu dient, den Betrieb des Dieselmotors zu steuern. Das Steuermodul ist ausgebildet, um eine Drehzahl des Dieselmotors zu detektieren und um zu ermitteln, ob die detektierte Drehzahl des Dieselmotors kleiner als eine maximale zulässige Motordrehzahl, gleich dieser oder größer als dieser ist. Wenn die detektierte Drehzahl des Dieselmotors gleich der maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist, wird eine Drossel des Dieselmotors geschlossen, um zu verhindern, dass Sauerstoff in einen Einlasskrümmer eintritt. Wenn die Drossel in Ansprechen darauf geschlossen ist, dass die detektierte Drehzahl des Dieselmotors gleich der maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist, wird ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) betätigt, um eine Zirkulation von Abgas aus dem Dieselmotor durch den Einlasskrümmer zu regeln, um den Druck in dem Einlasskrümmer zu steuern. Die Drossel wird in der geschlossenen Position gehalten, um die Strömung von Sauerstoff in den Einlasskrümmer zu blockieren, und die Betätigung des AGR-Ventils wird fortgesetzt, um die Zirkulation von Abgas aus dem Dieselmotor durch den Einlasskrümmer zu regeln, um den Druck in dem Einlasskrümmer zu steuern, bis die detektierte Drehzahl des Motors unterhalb einer unteren Grenze liegt. Die Drossel wird geschlossen, und das AGR-Ventil wir geregelt, bis die Motordrehzahl unterhalb der unteren Grenze liegt, um den Betrieb des Dieselmotors zu stoppen.
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Wenn die detektierte Drehzahl des Dieselmotors gleich der maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist, wodurch eine Situation mit Weglaufen angezeigt wird, schließt das Steuermodul dementsprechend die Drossel, um den Dieselmotor Sauerstoff zu entziehen, wodurch eine Verbrennung sogar bei dem Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen verhindert wird. Die Drossel wird geschlossen gehalten, bis die detektierte Drehzahl des Dieselmotors unter die untere Grenze fällt, wodurch der Betrieb des Dieselmotors gestoppt wird. Das AGR-Ventil wird betätigt, um den Druck, entweder einen Überdruck oder einen Unterdruck, in dem Einlasskrümmer zu steuern, welcher Druck durch das Schließen der Drossel erzeugt wird, während der Motor arbeitet, wodurch eine Beschädigung anderer Motorkomponenten durch ein übermäßiges Vakuum im Einlasskrümmer oder durch das Entstehen einer Druckdifferenz verhindert wird.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der besten Weisen zum Ausführen der Erfindung leicht ersichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Dieselmotors, teilweise im Querschnitt.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern des Dieselmotors zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Fachleute werden erkennen, dass Ausdrücke wie etwa ”oberhalb”, ”unterhalb” ”aufwärts” ”abwärts” ”an der Oberseite” ”an der Unterseite” usw. zur Beschreibung der Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen für den Umfang der Erfindung darstellen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile angeben, ist ein Dieselmotor allgemein bei 20 gezeigt. Der Dieselmotor 20 ist für ein Fahrzeug gedacht, und er umfasst alle Komponenten und arbeitet auf eine Weise, wie sie für einen Dieselmotor 20 bekannt sind.
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Allgemein umfasst der Dieselmotor 20 einen Motorblock 22, der mehrere Bohrungen 24 definiert, wobei jede Bohrung einen Kolben 26 aufweist, der darin bewegbar ist. Ein Einlasskrümmer 28 ist betreibbar, um einer Verbrennungskammer 30 jeder der Bohrungen 24 komprimierte Luft zuzuführen, wie es für Dieselmotoren 20 bekannt ist. Der Einlasskrümmer 28 weist eine Drossel 32 auf, welche die Strömung der komprimierten Luft in jede der Verbrennungskammern 30 regelt. Wie es für Dieselmotoren 20 bekannt ist, wird der Kraftstoff mittels einer Kraftstoffeinspritzungseinrichtung 33 in die Verbrennungskammern 30 unabhängig von der Verbrennungsluft eingespritzt, und er verbrennt in Ansprechen auf die Wärme der komprimierten Luft, wenn der Kolben 26 präzise in der Bohrung positioniert ist. Die Drossel 32 ist zu einer beliebigen Position zwischen einer vollständig offenen Position und einer vollständig geschlossenen Position einschließlich dieser Positionen bewegbar. Wenn sie sich in der vollständig geschlossenen Position befindet, schließt die Drossel 32 die Fluidverbindung mit der Verbrennungskammer 30, um die Luftströmung und die Sauerstoffzufuhr durch den Einlasskrümmer und in jede der Verbrennungskammern 30 zu verhindern.
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Abgase aus der Verbrennungskammer 30 werden durch ein Abgassystem 34 ausgestoßen. Das Abgassystem 34 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 36 aufweisen, das eine Fluidverbindung zwischen dem Abgassystem 34 und dem Einlasskrümmer 28 regelt, um zu ermöglichen, dass ein Teil des Abgases, das durch das Abgassystem 34 strömt, durch den Einlasskrümmer 28 und zurück in die Verbrennungskammer 30 geleitet wird, wie es in der Technik bekannt ist. Das AGR-Ventil 36 ist zu einer beliebigen Position zwischen einer vollständig offenen Position und einer vollständig geschlossenen Position einschließlich dieser Positionen bewegbar. Wenn es sich in der vollständig geschlossenen Position befindet, schließt das AGR-Ventil 36 die Fluidverbindung zwischen dem Abgassystem 34 und dem Einlasskrümmer 28, um die Strömung der Abgase aus dem Abgassystem 34 in den Einlasskrümmer 28 zu verhindern.
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Das Fahrzeug kann ein Steuermodul 38 aufweisen, wie beispielsweise eine Motorsteuereinheit, ohne auf diese beschränkt zu sein, um den Betrieb des Dieselmotors 20 einschließlich der Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammern 30 und auch den Betrieb der Drossel 32 sowie des AGR-Ventils 36 zu steuern. Das Steuermodul 38 kann einen Computer und/oder Prozessor umfassen, und es kann sämtliche Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. aufweisen, die notwendig sind, um den Betrieb des Dieselmotors 20 zu regeln und zu steuern. Somit kann ein Verfahren, wie es nachstehend beschrieben und allgemein in 2 bei 40 gezeigt ist, als ein Programm verkörpert werden, das in dem Steuermodul 38 betreibbar ist. Es ist einzusehen, dass das Steuermodul 38 eine beliebige Einrichtung umfassen kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren zu analysieren, die Daten zu vergleichen, die notwendigen Entscheidungen zu treffen, die zum Steuern des Betriebs des Dieselmotors 20 erforderlich sind, und die erforderlichen Aufgaben auszuführen, die zur Steuerung des Betriebs des Dieselmotors 20 notwendig sind.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Verfahren zum Steuern des Betriebs des Dieselmotors 20 allgemein bei 40 gezeigt. Das Verfahren umfasst, dass das Steuermodul 38 bereitgestellt wird, das dazu dient, den Betrieb des Dieselmotors 20 zu steuern. Wie vorstehend angemerkt wurde, umfasst das Steuermodul 38 sämtliche Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw., die notwendig sind, um den Betrieb des Dieselmotors 20 zu regeln und zu steuern. Das Steuermodul 38 ist ausgebildet, um die verschiedenen Schritte des Verfahrens auszuführen, die nachstehend beschrieben sind.
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Das nachstehend beschriebene Verfahren ist darauf gerichtet, den Betrieb des Dieselmotors 20 zu steuern, wenn ein Ereignis mit Weglaufen detektiert wird. Wie es hierin definiert ist, umfasst ein Ereignis mit Weglaufen einen beliebigen Zustand, bei dem das Steuermodul 38 detektiert, dass die Drehzahl des Dieselmotors 20, d. h. die Umdrehungen des Dieselmotors 20 pro Minute, unter einer beliebigen möglichen normalen Betriebsbedingung größer als erwartet ist. Als ein Beispiel kann ein Ereignis mit Weglaufen in Ansprechen auf eine Störung eines Turboladers 39 auftreten, bei welcher der Turbolader 39 auf unkontrollierte Weise kohlenwasserstoffbasierte Fluide in die Strömung komprimierter Luft hinein verliert, die in die Verbrennungskammern 30 geleitet wird. In einer solchen Situation kann der Dieselmotor 20 die unkontrolliert austretenden Kohlenwasserstoffe aus dem gestörten Turbolader verbrennen, was bewirkt, dass der Dieselmotor 20 sogar dann weiterhin läuft und beschleunigt, wenn die Einspritzung von Kraftstoff gestoppt wurde. Das Ereignis mit Weglaufen kann bewirken, dass der Motor 20 bis zu einem mechanischen Ausfall hochdreht. Obgleich die vorstehend beschriebene Situation ein Beispiel eines Ereignisses mit Weglaufen ist, ist einzusehen, dass ein Ereignis mit Weglaufen durch viele andere Vorfälle bewirkt werden kann. Das nachstehend beschriebene Verfahren liefert eine Strategie, um den Betrieb des Dieselmotors 20 zu stoppen, wenn sich der Dieselmotor 20 in einer Situation mit Weglaufen befindet, bevor irgendeine Beschädigung an dem Dieselmotor 20 auftritt.
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Um das Ereignis mit Weglaufen zu identifizieren, umfasst das Verfahren, dass eine maximale zulässige Motordrehzahl definiert wird, was allgemein durch die Box 42 angezeigt ist. Die maximale zulässige Motordrehzahl ist derart definiert, dass sie einen Wert größer als eine erwartete maximale Schwellenwert-Motordrehzahl umfasst. Die maximale Schwellenwert-Motordrehzahl ist eine Drehzahl des Dieselmotors 20, von der nicht erwartet wird, dass sie unter normalen Betriebsbedingungen jemals auftritt, einschließlich solcher Bedingungen wie ein Überdrehen an einem steilen Gefälle. Die maximal zulässige Motordrehzahl kann als eine Konstante definiert werden, die in dem Speicher des Steuermoduls 38 gespeichert ist, und sie kann als ein Wert definiert werden, der für das spezielle Fahrzeug oder den speziellen Motor geeignet ist. Dementsprechend können unterschiedliche Größen und/oder Stile von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Größen von Dieselmotoren 20 jeweils unterschiedliche Werte für die maximale zulässige Motordrehzahl aufweisen.
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Eine Drehzahl des Dieselmotors 20 wird detektiert, was allgemein durch die Box 44 angezeigt ist, und zu dem Steuermodul 38 übertragen. Die Drehzahl des Dieselmotors 20 kann auf eine beliebige geeignete Weise detektiert werden, was umfasst, dass die Drehzahl mit einem Sensor detektiert wird, ohne darauf beschränkt zu sein. Alternativ kann die Drehzahl des Dieselmotors 20 von einem beliebigen anderen Computer/Prozessor des Fahrzeugs zu dem Steuermodul 38 übertragen werden.
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Das Steuermodul 38 ermittelt anschließend, ob die detektierte Drehzahl des Dieselmotors 20 kleiner als die maximale zulässige Motordrehzahl, gleich dieser oder größer als diese ist, was allgemein durch die Box 46 angezeigt ist. Wenn die detektierte Drehzahl kleiner als die maximale zulässige Motordrehzahl ist, was allgemein durch 48 angezeigt ist, ermittelt das Steuermodul 38 anschließend, dass ein Ereignis mit Weglaufen nicht existiert, und es wird keine Maßnahme ergriffen, was allgemein durch die Box 50 angezeigt ist. Wenn die detektierte Drehzahl gleich der maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist, was durch 52 angezeigt ist, ermittelt das Steuermodul 38 anschließend, dass sich der Dieselmotor 20 in einem Ereignis mit Weglaufen befindet, und es implementiert die nachstehend beschriebene Strategie zum Stoppen des Betriebs des Dieselmotors 20.
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Wenn die detektierte Drehzahl des Dieselmotors 20 gleich der maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist, wodurch ein Ereignis mit Weglaufen angezeigt wird, stoppt das Steuermodul 38 anschließend die Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammern 30, was allgemein durch die Box 54 angezeigt ist, und es schließt die Drossel 32 des Dieselmotors 20, was allgemein durch die Box 56 angezeigt ist, um zu verhindern, dass Sauerstoff, d. h. die Verbrennungsluft, in den Einlasskrümmer 28 des Dieselmotors 20 eintritt. Das Schließen der Drossel 32 entzieht den Verbrennungskammern 30 den Sauerstoff, der für die Verbrennung erforderlich ist. Ohne den Sauerstoff kann keine Verbrennung in den Verbrennungskammern 30 auftreten, wodurch ermöglicht wird, dass der Betrieb des Dieselmotors 20 gestoppt wird. Ein vollständiges Schließen der Drossel, um sämtliche in den Einlasskrümmer 28 eintretende Luft zu blockieren, während die Kolben 26 weiterhin eine Hubbewegung in den Bohrungen 24 ausführen, kann ein Vakuum im den Einlasskrümmer 28 oder eine hohe Druckdifferenz zwischen entgegengesetzten Seiten der Drossel 32 erzeugen. Dieses Vakuum oder die hohe Druckdifferenz können dann, wenn sie ungeregelt belassen werden, verschiedene Komponenten des Dieselmotors 20 beschädigen, wie beispielsweise den Einlasskrümmer 28 oder die Einlassdrossel 32.
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Wenn die Drossel 32 in Ansprechen darauf geschlossen ist, dass die detektierte Drehzahl des Dieselmotors 20 gleich der maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist, wird dementsprechend das AGR-Ventil 36 betätigt, wie es allgemein durch die Box 58 angezeigt ist, um die Zirkulation von Abgas aus dem Dieselmotor 20 durch den Einlasskrümmer 28 zu regeln, um den Druck in dem Einlasskrümmer 28 zu steuern.
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Da das Abgas aus dem Abgassystem 34 den Verbrennungszyklus durchlaufen hat, fehlt dem Abgas theoretisch beliebiger verbrennbarer Sauerstoff. Dementsprechend versorgt das Zirkulieren des Abgases durch den Einlasskrümmer 28 die Verbrennungskammern 30 nicht mit irgendwelchem Sauerstoff für die Verbrennung. Das Betätigen des AGR-Ventils 36 umfasst, dass das AGR-Ventil 36 kontinuierlich moduliert wird, um den Druck in dem Einlasskrümmer 28 oberhalb einer minimalen zulässigen Druckgrenze zu halten. Das Modulieren des AGR-Ventils 36 umfasst, dass das AGR-Ventil 36 geöffnet wird, um mehr Abgas in den Einlasskrümmer 28 einzulassen, um den Druck in dem Einlasskrümmer 28 zu erhöhen, und dass das AGR-Ventil 36 geschlossen wird, um das Abgas zu begrenzen, das in den Einlasskrümmer 28 eintritt, damit ermöglicht wird, dass der Druck in dem Einlasskrümmer 28 abnimmt. Das AGR-Ventil 36 stellt eine Position zwischen der vollständig offenen Position und der vollständig geschlossenen Position des AGR-Ventils 36 einschließlich dieser Positionen kontinuierlich ein. Folglich kann das AGR-Ventil 36 in der vollständig offenen Position, in der vollständig geschlossenen Position oder in einer beliebigen Position zwischen der vollständig offenen Position und der vollständig geschlossenen Position positioniert werden, um die korrekte Menge an Abgas an den Einlasskrümmer 28 zu liefern, um den Druck in diesem zu regeln. Das Steuermodul 38 steuert die Position des AGR-Ventils 36 derart, dass der Druck in dem Einlasskrümmer 28 bei einem minimalen Druck oder oberhalb dessen bleibt.
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Das Steuermodul 38 hält die Drossel 32 weiterhin in der geschlossenen Position, um die Strömung von Sauerstoff in den Einlasskrümmer 28 zu blockieren, und es betätigt das AGR-Ventil 36 weiterhin, um die Zirkulation von Abgas aus dem Dieselmotor 20 durch den Einlasskrümmer 28 zu regeln, bis das Steuermodul 38 ermittelt, dass die Drehzahl des Motors unterhalb einer unteren Grenze liegt, was allgemein durch die Box 60 angezeigt ist. Die untere Grenze ist eine Drehzahl des Dieselmotors 20, bei welcher der Dieselmotor 20 nicht erneut startet. Wenn die Drehzahl des Dieselmotors 20 größer als die untere Grenze ist, wie es bei 62 angezeigt ist, existiert somit anschließend die Möglichkeit, dass der Dieselmotor 20 erneut starten und ein Ereignis mit Weglaufen erneut aufnehmen kann, und das Steuermodul 38 behält die Steuerstrategie zum Stoppen des Betriebs des Dieselmotors 20 bei. Wenn die Drehzahl des Dieselmotors jedoch unterhalb der unteren Grenze liegt, wie es bei 64 angezeigt ist, dann ist der Dieselmotor 20 nicht in der Lage, erneut zu starten, und das Ereignis mit Weglaufen wird gestoppt. Die untere Grenze kann beispielsweise derart definiert sein, dass sie eine Motordrehzahl im Bereich zwischen 0 und 100 Umdrehungen pro Minute umfasst. Spezieller wird die untere Grenze jedoch gleich null Umdrehungen pro Minute definiert.
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Wenn die Drehzahl des Dieselmotors 20 unterhalb der unteren Grenze liegt, wie es allgemein bei 64 angezeigt ist, umfasst das Verfahren anschließend, dass die Auslösung zumindest einer Nachlauffunktion des Dieselmotors 20 verhindert wird, wie es allgemein durch die Box 66 angezeigt ist, nachdem der Betrieb des Dieselmotors 20 in Ansprechen darauf gestoppt wurde, dass die detektierte Drehzahl des Fahrzeugs gleich der maximalen zulässigen Motordrehzahl oder größer als diese ist. Wie hierin verwendet, ist eine Nachlauffunktion als eine Funktion definiert, die auftritt, wenn die Motordrehzahl auf Null absinkt und sich ein Zündschlüssel in einer Aus-Position befindet, und die umfasst, dass die Motorsteuereinheit für eine Zeitdauer in Betrieb bleibt und bestimmte spezielle statische Funktionen ausführt. Beispiele von Nachlauffunktionen umfassen Lernvorgänge für einige Offsets von Aktuatorpositionen; Lernvorgänge für die Offsets eines Sensors des Umgebungsdrucks, eines Ladedrucksensors oder eines DPF-Deltadrucksensors; Diagnosen; sowie das Speichern von Ruß/NH3-Beladungs- und SCR-Anpassungs-/Alterungs-Faktoren im Speicher. In Abhängigkeit von der Ursache des Ereignisses mit Weglaufen können die Nachlauffunktionen verschiedene Komponenten des Fahrzeugs beschädigen oder den Dieselmotor 20 erneut starten, wenn sie ausgelöst werden. Dementsprechend wird verhindert, dass zumindest eine oder einige der Nachlauffunktionen ausgelöst werden, bis die Ursache des Ereignisses mit Weglaufen ermittelt und korrigiert werden kann.
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Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sollen die Erfindung stützen und beschreiben, der Umfang der Erfindung ist jedoch ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Weisen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Ausüben der Erfindung, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
