DE69936492T2 - Vorrichtung für ein system zur steuerung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung für ein system zur steuerung einer brennkraftmaschine Download PDF

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Motorsteuersysteme und insbesondere auf die Steuerung von mehreren Motoren durch Verteilung von Steuerfunktionen unter einer Vielzahl von elektronischen Steuermodulen.
  • Technischer Hintergrund
  • In der Technik der Steuerung von Verbrennungsmotoren kann es wünschenswert sein, ein existierendes elektronisches Steuermodul (ECM = Electronic Control Module) zu verwenden, um den Betrieb eines neuen oder eines existierenden Motors zu steuern, um Produktionskosten und Produktentwicklungszeit zu verringern. Es treten jedoch Probleme auf, wenn das elektronische Steuermodul nicht Systemanforderungen aufnehmen bzw. bewältigen kann. Eine solche Situation tritt bei der Entwicklung von Dual-Brennstoffmotoren auf, die entweder in einem Dual-Brennstoffbetriebszustand oder in einem Diesel-Brennstoffbetriebszustand arbeiten. Für den Dual-Brennstoffbetriebszustand wird ein gasförmiger Brennstoff, wie beispielsweise Erdgas, steuerbar in den Lufteinlassanschluss abgegeben, der mit einem Zylinder verbunden ist, wodurch eine Luft/Brennstoff-Mischung erzeugt wird. Nach einer vorbestimmten Zeitperiode wird eine kleine Menge von Diesel-Brennstoff in den Zylinder eingespritzt, der die Luft/Brennstoff-Mischung enthält. Die Kompression zündet den Diesel-Brennstoff, der wiederum die Luft/Brennstoff-Mischung zündet. Der Dual-Brennstoffmotor hat ein Gasbrennstoff-Einlasselektromagnetventil (SOGAV = Solenoid Gaseous Fuel Admission Valve) zur Zumessung von Erdgas zusammen mit einer elektronischen Einspritzeinheit bzw. Pumpe-Düse-Einspritzvorrichtung (EUI = Electronic Unit Injector) zur Einspritzung von Diesel-Brennstoff für jeden Zylinder. Somit müssen Steuersysteme für Dual-Brennstoffmotoren zweimal die Anzahl von Vorrichtungstreibern pro Zylinder steuern, einmal für das Gasbrennstoff-Einlasselektromagnetventil und eines für die Pumpe-Düse-Einspritzvorrichtung. Weiterhin erfordern die SOGAVs bwz. Gasbrennstoff-Einlasselektromagnetventile eine relativ lange Zeitdauer, um die erforderliche Menge von gasförmigem Brennstoff einzulassen, und mehrere Gasbrennstoffeinlass-Elektromagnetventile können daher gleichzeitig öffnen. Elektronische Motorsteuermodule, die für Motoren ausgelegt sind, die mit einer Art von Brennstoff arbeiten, steuern typischerweise nur eine Einspritzvorrichtung pro Zylinder und können daher nicht ausgerüstet sein, um alle Gasbrennstoffeinlasselektromagnetventile und Pumpe-Düse-Einspritzvorrichtungen des Dual-Brennstoffmotors aufzunehmen.
  • Eine andere Situation, wo ein elektronisches Steuermodul nicht die Erfordernisse einer Anwendung erfüllen kann, tritt auf, wenn erwünscht ist, ein spezielles Motormodell zu verwenden, wenn der Motor jedoch nicht die erforderliche Leistungsmenge liefert. Der Motor kann ein Dual-Brennstoffmotor oder ein herkömmlicher Motor sein, der kontinuierlich mit einer Art von Brennstoff arbeitet. Die wirtschaftlichste Lösung kann sein, zwei Motoren zu verwenden, anstatt auf einen größeren Motor umzuschalten bzw. umzubauen oder den existierenden Motor erneut oder anders zu konstruieren, um mehr Leistung zu liefern. In diesen Situationen ist es nötig, die Steuerung der Motoren zu synchronisieren, sodass sie effizient zusammenarbeiten. Ein Problem tritt auf, wenn das existierende elektronische Steuermodul nicht ausgelegt ist, um die Anzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen aufzunehmen, die bei den zwei Motoren vorhanden ist. Beispielsweise können zwei Motoren eine Gesamtzahl von 16 Zylindern aufweisen, wobei jeder Zylinder eine Pumpe-Düse-Einspritzvorrichtung hat, jedoch kann das elektronische Steuermodul ausgelegt sein, um nur 12 Zylinder aufzunehmen bzw. zu bewältigen. Somit hat das existierende elektronische Steuermodul nicht die Mittel, Brennstoff in vier Zylinder einzuspritzen.
  • Entsprechend ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung ein elektronisches Master- bzw. Hauptsteuermodul und zwei oder mehr elektronische Slave- bzw. Hilfssteuermodule auf, die mit zwei oder mehr Motoren assoziiert sind, wie in Anspruch 1 definier. Wenn man herkömmliche Verbrennungsmotoren verwendet, die mit einer Art von Brennstoff arbeiten, überträgt das elektronische Hauptsteuermodul einen Brennstoffflussbefehl zu jedem elektronischen Hilfssteuermodul. Der Brennstoffflussbefehl wird unter Verwendung der Drosseleinstellung und unter Verwendung von Daten von einem oder mehreren Motordrehzahlsensoren berechnet. Ein anderer Brennstoffflussbefehl kann für jeden Motor berechnet werden. Ein Drehzahlsensor ist mit jedem Motor verbunden, und jedes elektronische Slave- bzw. Hilfssteuermodul überträgt die Motordrehzahl und die maximale Brennstoffflussrate zu dem elektronischen Hauptsteuermodul. Das elektronische Hauptsteuermodul kann Daten direkt von den Motordrehzahlsensoren oder indirekt von den elektronischen Hilfssteuermodulen empfangen. Die Lasten, die von den Motoren angetrieben werden, können gleichmäßig oder ungleichmäßig zugeordnet werden, und zwar abhängig von den Leistungscharakteristiken der Motoren und dem zu erreichenden Leistungszielen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine diagrammartige Ansicht eines Dual-Brennstoffmotors und von Verbindungen zwischen dem Motor, einem elektronischen Hauptsteuermodul und zwei elektronischen Hilfssteuermodulen;
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm der Verbindungen zwischen einem elektronischen Hauptsteuermodul und zwei elektronischen Hilfssteuermodulen für eine Dual-Brennstoffmotor-Anwendung;
  • 3 ist eine Abbildung einer Brennstoffeinspritzsequenz in einem 16-Zylinder-Dual-Brennstoffmotor;
  • 4 zeigt eine diagrammartige Abbildung von Verbindungen zwischen Tandem-Motoren, einem elektronischen Hauptsteuermodul und zwei elektronischen Hilfssteuermodulen; und
  • 5 zeigt ein Blockdiagramm der Verbindungen zwischen einem elektronischen Hauptsteuermodul und zwei elektronischen Hilfssteuermodulen für eine Tandem-Motor-Anwendung.
  • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 30 zur Steuerung eines Dual-Brennstoffmotors 32 nicht gemäß der vorliegenden Erfindung in 1 abgebildet, wobei repräsentative Zylinder 34, 35 gezeigt sind. Obwohl nur zwei Zylinder 34, 35 gezeigt sind, sei bemerkt, dass zusätzliche Zylinder in dem Motor 32 vorgesehen sein könnten, und dass der Motor 32 eine Reihen-Bauart, eine V-Bauart oder auch eine Rotationsmotor-Bauart sein könnte. Ein Kolben 36, 37 ist zur Bewegung in jedem Zylinder 34, 35 positioniert, wobei der Zylinder 34, 35 einen Einlassanschluss 38, 39, einen Auslassanschluss 40, 42, ein Einlassventil 50, 51 und ein Auslassventil 54, 55 aufweist. Die Einlassanschlüsse 38, 39 nehmen Luft von einer (nicht gezeigten) Lufteinlasssammelleitung auf, zu der Einlassluft läuft, nachdem sie beispielsweise durch einen (nicht gezeigten) Luftfilter und einen (nicht gezeigten) Turbolader gelaufen ist. Gasbrennstoff-Einlassventile 56, 57 sind zwischen einer (nicht gezeigten) Gasbrennstoffsammelleitung an einer stromaufwärts liegenden Seite positioniert, und ein Einlassanschluss 38, 39 ist an einer stromabwärts liegenden Seite positioniert, um gasförmigen Brennstoff in jeweilige Einlassanschlüsse 38, 39 einzuleiten. Die Gasbrennstoff-Einlassventile 56, 57 können beispielsweise von der Bauart sein, die im US-Patent 5 398 724 gezeigt und beschrieben wird, die von der Woodward Governor Company erhältlich sind. Der Motor 32 weist Brennstoffeinspritzvorrichtungen 60, 61 auf, wie beispielsweise elektronische Einspritzeinheiten bzw. Pumpe-Düse-Einspritzvorrichtungen, die positioniert sind, um flüssigen Brennstoff, wie beispielsweise Diesel-Brennstoff, in die Zylinder 34, 35 einzuspritzen. Der flüssige Brennstoff kann zu den Brennstoffeinspritzvorrichtungen 60, 61 durch Mittel geliefert werden, die üblicherweise in der Technik bekannt sind. Obwohl dies nicht gezeigt ist, sei bemerkt, dass ein solches System typischerweise eine Balance bzw. Ausgleichsregelvorrichtung aufweisen kann, die zwischen einer (nicht gezeigten) Gasbrennstoffquelle und einer (nicht gezeigten) Gasbrennstoffsammelleitung positioniert ist, um den Gasbrennstoffdruck auf der stromaufwärts liegenden Seite der Gasbrennstoff-Einlassventile 56, 57 zu regeln. Eine Vielzahl von elektronischen Steuermodulen (ECMs = Electronic Control Modules) 70, 72, 74 ist in einer Master/Slave- bzw. Haupt/Hilfskonfiguration verbunden, wie in 1 gezeigt. Eine oder mehrere Datenverbindungen 76 sehen Mittel vor, um Daten zwischen einem elektronischen Hauptsteuermodul 70 und elektronischen Hilfsteuermodulen 72, 74, zu übertrage. Die elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 sind angeschlossen, um Signale zum Betrieb von Komponenten in dem Motor 32 zu übertragen, wie beispielsweise zu den Gasbrennstoffeinlassventilen 56, 57, und Informationen von Motorsensoren aufzunehmen, wie im Folgenden besprochen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steuert das elektronische Hauptsteuermodul 70 die Diesel-Brennstoff-Betriebsfunktionen des Motors 32 und die elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 steuern die Gasbrennstofffunktionen, wenn der Motor in dem Dual-Brennstoff-Betriebszustand arbeitet. Somit ist das elektronische Hauptsteuermodul 70 angeschlossen, um die Flüssigbrennstoff-Einspritzvorrichtungen oder die elektronischen Pumpe-Düse-Einspritzvorrichtungen (EUIs) 60, 61 in dem Motor 32 anzutreiben, während die elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 die Gasbrennstoff-Einlassventile 56, 57 antreiben. Wenn die Funktionen in dieser Weise getrennt sind, kann das elektronische Hauptsteuermodul 70 den Betrieb des Motors in den Betriebszustand nur für Diesel-Brennstoff umschalten, wenn es ein Versagen von einem oder von beiden der elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 detektiert, oder wenn die Kommunikation zwischen den elektronischen Steuermodulen 70, 72, 74 versagt. Vorteilhafterweise kann der Motor 32 weiter arbeiten, auch wenn eines oder beide der elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 versagt bzw. versagen.
  • 2 zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm der Verbindungen zwischen dem elektronischen Hauptsteuermodul 70, den elektronischen Hilfsteuermodulen 72, 74 und verschiedenen Motorkomponenten und Motorsensoren. Die Funktionen, die von dem elektronischen Hauptsteuermodul 70 ausgeführt werden, weisen auf, die Flüssigbrennstoff-Einspritzvorrichtungen 60, 61 anzutreiben, Sensordaten zu verarbeiten, den Motor während des Betriebs zu überwachen und zu schützen, den Motor zu starten und zu stoppen und Bedienereingaben zu verarbeiten. Das elektronische Hauptsteuermodul 70 empfängt verschiedene andere Arten von Eingangssignalen, die Signale von Sensoren 80, Schaltern 82 und eine erwünschte Drehzahl 84 aufweisen. Die Sensoren 80 können Informationen liefern, die die Sammelleitungstemperatur, die Brennstofftemperatur, die Wassertemperatur, die Öltemperatur, den Öldruck und den Kurbelgehäusedruck aufweisen, was dem elektronischen Hauptsteuermodul 70 dabei hilft, den Motor zu überwachen und seinen Betrieb zu bewerten. Der Dual-Brennstoffmotor 32 kann auch mit Schwingungssensoren ausgerüstet sein, die Informationen bezüglich der Bewegung der Motorkomponenten liefern, wie beispielsweise eine Detonation in jedem der Zylinder 34, 35, oder das Öffnen und das Schließen der Gasbrennstoffeinlassventile 56, 57. Andere Sensoren 80 können Informationen bezüglich Parametern liefern, wie beispielsweise dem Sammelleitungsdruck, dem Brennstoffdruck, der Flüssigbrennstofftemperatur, dem Flüssigbrennstoffdruck, der Auslassklappenrückkoppelung, einer Metallpartikeldetektion und eines Hydraulikdrucks. Die Schalter 82 können eine Auswahl für einen Dual-Brennstoffbetriebszustand und Bediener-Stopp-Schalter aufweisen, und zwar zusammen mit irgendwelchen anderen Schaltern, die für einen Bediener zugänglich sind, um den Motor zu steuern. Die erwünschte Drehzahl 84 kann durch eine einstellbare Motordrehzahlbefehlsvorrichtung eingegeben werden, wie beispielsweise durch einen drehbaren Knopf, der ein elektrisches Signal proportional zu der erwünschten Drehzahl ausgibt. Die erwünschte Drehzahl 84 kann auch eine vorbestimmte Drehzahl sein, die im Speicher gespeichert ist, der mit Datenverarbeitungsmitteln assoziiert ist, wie beispielsweise einem Mikroprozessor mit einem Speicher. Das elektronische Hauptsteuermodul 70 verwendet auch gemeinsam Eingangsgrößen mit den elektronischen Hilfsteuermodulen 72, 74 von den Motordrehzahl/Zeitsteuerungssensoren 88 und den Schaltern 90, die den Nothalt- und den Zündschlüsselschalter aufweisen.
  • Das elektronische Hauptsteuermodul 70 überträgt verschiedene unterschiedliche Arten von Signalen, die Signale zum Betrieb der Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtungen 60, 61 aufweisen, genauso wie es Informationen zu Überwachungs- und Anzeigevorrichtungen 86 liefert. Die Überwachungen und Anzeigen 86 können eine oder mehrere Messvorrichtungen, blinkende, stetig leuchtende und/oder gefärbte Lichter, graphische Anzeigen, Glocken, Sirenen oder irgendeine andere Art einer hörbaren oder sichtbaren Vorrichtung aufweisen, die eine geeignete Anzeige des Motorbetriebs liefern kann. Der Betriebszustand des Motorbetriebs wird typischerweise basierend sowohl auf einer Bedienereingabe als auch basierend auf einem Betriebszustandsschalter bestimmt, genauso wie basierend auf überwachten Motorparametern. Wenn der Motor in dem Flüssigbrennstoffbetriebszustand arbeitet, richtet das elektronische Hauptsteuermodul 70 einen Wert ein, der die Flüssigbrennstoffflussrate anzeigt, die nötig ist, um eine erwünschte Motordrehzahl aufrechtzuerhalten, und zwar basierend auf einem Vergleich der abgefühlten Motordrehzahl und der erwünschten Motordrehzahl. Die Dauer eines Flüssigbrennstoffsteuersignals, die dem Wert entspricht, der die Flüssigbrennstoffflussrate anzeigt, wird bestimmt und flüssiger Brennstoff wird dann zum Motor 32 durch Lieferung des Flüssigbrennstoffsteuersignals mit der erwünschten Dauer zu den Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtungen 60, 61 geliefert.
  • Wenn der Motor im Dual-Brennstoffbetriebszustand arbeitet, richtet das elektronische Hauptsteuermodul 70 einen Wert (X) in der gleichen Weise ein, wie oben erklärt, wobei der Wert (X) den Gesamtbrennstoffenergieratenbefehl anzeigt, um die erwünschte Motordrehzahl aufrechtzuerhalten. Ein erster Wert (Y), der den Flüssigbrennstoffenergieratenbefehl anzeigt, der zum Motor zu liefern ist, und ein Wert (Z), der den Gasbrennstoffenergieratenbefehl anzeigt, werden dann gemäß der Gleichung Z = X – Y bestimmt. Das elektronische Hauptsteuermodul 70 überträgt den Gasbrennstoffenergieratenbefehl (Z), die Einspritzsequenz und die Brennstoffeinspritzzeitsteuerung für jeden Zylinder zu den elektronischen Hilfsteuermodulen 72, 74 über die Datenverbindung 76. Die elektronischen Hilfsteuermodulen 72, 74 bestimmen die Dauer der Steuersignale für das Gasbrennstoffeinlassventil 56, 57, die nötig sind, um eine Menge von gasförmigem Brennstoff zu liefern, der die angewiesene Gasbrennstoffenergierate liefert. Das elektronische Hauptsteuermodul 70 bestimmt die Dauer der Steuersignale für die Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtung 60, 61, die nötig ist, um eine Menge von flüssigem Brennstoff zu liefern, um die angewiesene Flüssigbrennstoffenergierate zu liefern. Alternativ kann das elektronische Hauptsteuermodul 70 auch die Dauer der Gasbrennstoffsteuersignale anstelle der elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 berechnen. Der gasförmige Brennstoff und der flüssige Brennstoff werden dann zum geeigneten Zeitpunkt zu den jeweiligen Zylindern 34, 35 geliefert, und zwar für die bestimmten Zeitdauern. 3 zeigt eine Teileinspritzsequenz sowohl für flüssig Brennstoff- (abgekürzt als DSL INJ) als auch für die Gasbrennstoffeinspritzungen (abgekürzt GAS INJ) für einen 16-Zylinder-Motor. Die Brennstoffeinspritzsequenz und die Brennstoffeinspritzzeitsteuerung können unter Motoren variieren und 3 zeigt eine mögliche Einspritzsequenz.
  • Um die Menge des gasförmigen Brennstoffs zu verfolgen, die in der Versorgung verfügbar ist, übertragen die elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 die Dauer des Gasbrennstoffeinlassventilsteuersignals an das elektronische Hauptsteuermodul 70. Das elektronische Hauptsteuermodul 70 kann dann Signale zu Gas- und Flüssigbrennstoffniveauanzeigen 86 senden, um eine Anzeige für den Bediener bezüglich der restlichen Mengen des flüssigen und gasförmigen Brennstoffs zu liefern.
  • In 2 sind die elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 mit dem Motor 32 verbunden, um Steuersignale zu den Gasbrennstoffeinlassventilen 50, 51 zu senden. Jedes elektronische Hilfsteuermodule treibt einen Untersatz der Gesamtzahl von Gasbrennstoffeinlassventilen 50, 51 in dem Motor 32 an. Beispielsweise kann ein elektronisches Hilfssteuermodul die Gasbrennstoffeinspritzung in den geradzahligen Zylindern (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16) steuern, während die Gasbrennstoffeinspritzung in den ungeraden Zylindern (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) durch das andere elektronische Hilfssteuermodul gesteuert wird. Wenn nur ein elektronisches Hilfssteuermodul erforderlich ist, dann können die Gasbrennstoffeinlassventile durch das elektronische Hilfssteuermodul gesteuert werden oder die Steuerung kann zwischen dem elektronischen Hauptsteuermodul und dem elektronischen Hilfssteuermodul aufgeteilt werden.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch in einer Situation verwendet werden, wo ein Motor nicht die Leistungsanforderungen einer speziellen Anwendung erfüllt, und wo die bevorzugte Lösung sein kann, zwei oder mehr Motoren in einer Tandem-Anordnung zu verwenden. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches ein elektronisches Hauptsteuermodul 70 aufweist, welches mit zwei elektronischen Hilfssteuermodul 72, 74 durch eine oder mehrere Datenverbindungen 106 verbunden ist. Jedes elektronische Hilfssteuermodul 72, 74 ist mit einem Motor 108, 110 verbunden. 4 zeigt Motoren 108, 110, die nur eine Art von Brennstoff während des gesamten Betriebszyklus verbrennen, es sei jedoch bemerkt, dass Dual-Brennstoffmotoren ebenfalls in einer Tandem-Anordnung konfiguriert sein können und von einem elektronischen Hauptsteuermodul gesteuert werden können, welches mit einem oder mehreren elektronischen Hilfssteuermodul pro Motor verbunden ist.
  • Die Motoren 108, 110 weisen Lufteinlassanschlüsse 112, 113, Lufteinlassventile 114, 115, Auslassanschlüsse 116, 118 und Auslassventile 120, 122 auf, die mit den Zylindern 124, 126 verbunden sind. Die Motoren 108, 110 arbeiten unter Verwendung von flüssigem Brennstoff, wobei Diesel oder irgendein anderer flüssiger Brennstoff in die Motorzylinder durch Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtungen 128, 130 geliefert wird. Der Einlass-Kompression-Verbrennung-Auslass-Zyklus von Verbrennungsmotoren, die unter Verwendung eines einzigen Brennstoffs arbeiten, ist in der Technik wohl bekannt und wird daher hier nicht im Detail beschrieben. Es ist jedoch wichtig zu bemerken, dass Einzel-Brennstoffmotoren typischerweise eine Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtung pro Zylinder aufweisen, und daher ein elektronisches Hilfssteuermodul 72, 74 pro Motor 108, 110, wobei die elektronischen Hilfssteuer modul 72, 74, mit einem elektronischen Hauptsteuermodul 70 verbunden sind, ausreichend sein kann, um die Motoren 108, 110 zu synchronisieren und zu betreiben. Bei zwei oder mehr Dual-Brennstoffmotoren können mehr als ein elektronisches Steuermodul pro Motor erforderlich sein, um die Motoren zu steuern, weil jeder Zylinder sowohl eine Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtung als auch ein Gasbrennstoffeinlassventil aufweist.
  • 5 zeigt ein Blockdiagramm von Verbindungen zwischen dem elektronischen Hauptsteuermodul 70, den elektronischen Hilfssteuermodulen 72, 74 und verschiedenen Motorkomponenten von zwei Einzel-Brennstoffmotoren, die gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind. Das elektronische Hauptsteuermodul 70 nimmt eine Eingangsgröße von Sensoren 140 auf, die Drehzahl/Zeitsteuer-Sensoren für einen oder beide Motoren 108, 110 aufweisen. Die Drehzahl/Zeitsteuer-Sensoreingangsgröße kann direkt an das elektronische Hauptsteuermodul 70 von den Sensoren 140 übertragen werden, die extra für das elektronische Hauptsteuermodul 70 vorgesehen sind. Alternativ können die elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 die Signale zum elektronischen Hauptsteuermodul 70 über die Datenverbindung 106 von den Sensoren 146, 148 übertragen, die mit den elektronischen Hilfssteuermodulen 72, 74 verbunden sind. Somit kann das elektronische Hauptsteuermodul 70 mit Drehzahl- und Zeitsteuerinformationen von den Motoren beliefert werden, auch wenn das elektronische Hauptsteuermodul 70 keine Daten von den extra dafür vorgesehenen Drehzahl- und Zeitsteuer-Sensoren 140 aus einem gewissen Grund aufnehmen kann.
  • Das elektronische Hauptsteuermodul 70 kann auch eine Eingangsgröße von Schaltern 142 und von einer einstellbaren Motordrehzahlbefehlsvorrichtung aufnehmen, wie beispielsweise von einer Drossel bzw. einem Gaspedal, welches ein Signal proportional zu der erwünschten Motordrehzahl 144 überträgt. Das elektronische Hauptsteuermodul 70 berechnet ein Befehlssignal, welches den erwünschten Brennstofffluss für jeden Motor basierend auf der Differenz zwischen der erwünschten Drehzahl und der tatsächlichen Drehzahl der Motoren anzeigt. Das angewiesene Brennstoffflusssignal wird von dem elektroni schen Hauptsteuermodul 70 zu den elektronischen Hilfsteuermodulen 72, 74 übertragen. Ein angewiesenes Brennstoffflusssignal bzw. Befehlsbrennstoffflusssignal kann getrennt für jeden Motor berechnet werden oder ein Signal kann für beide Motoren verwendet werden. Die elektronischen Hilfsteuermodule 72, 74 berechnen ein Steuersignal zum Antrieb von Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtungen 128, 130 basierend auf dem angewiesenen Brennstoffflusssignal von dem elektronischen Hauptsteuermodul 70. Die elektronischen Hilfssteuermodule 72, 74 übertragen die Motordrehzahl und die maximale Brennstoffflussrate als Rückkoppelung zum elektronischen Hauptsteuermodul 70.
  • In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 5 gezeigt ist, wirkt das elektronische Hauptsteuermodul 70 dahingehend, dass es den Betrieb der elektronischen Hilfssteuermodule 72, 74 und ihrer entsprechenden Motoren koordiniert. Motorüberwachungs- und Motorschutzfunktionen können entweder durch das elektronische Hauptsteuermodul 70 oder durch die elektronischen Hilfssteuermodule 72, 74 ausgeführt werden. Die vorliegende Erfindung kann mit einer Vielzahl von Motoren integriert werden, sodass die Last gleichmäßig unter den Motoren aufgeteilt ist, oder die Last kann ungleich unter den Motoren aufgeteilt sein.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Steuerung gemäß den 1–3 kann in Situationen verwendet werden, wo ein existierendes elektronisches Steuermodul, welches für einen Dual-Brennstoffmotor ausgelegt ist, nicht genügend Treiber aufweisen könnte, um die Gesamtzahl der Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtungen und der Gasbrennstoffeinlassventile aufzunehmen bzw. zu steuern, die in Dual-Brennstoffmotoren vorhanden sind. Die Steuerungen, wie sie in den 1 und 2 gezeigt sind, sehen daher die Kombination einer Vielzahl von elektronischen Steuermodulen in einer Master/Slave-Konfiguration bzw. Haupt/Hilfskonfiguration zur Steuerung von einem oder mehreren Dual-Brennstoffmotoren vor.
  • Die Anzahl der elektronischen Hilfssteuermodule, die erforderlich ist, um die Gasbrennstoffeinlassventile 56, 57 in einem Dual-Brennstoffmotor 32 zu steuern, hängt von der Gesamtzeit ab, die in dem Motorzyklus verfügbar ist, und von der Zeitdauer, die für jedes Gasbrennstoffeinlassventil 56, 57 erforderlich ist, um die erforderliche Brennstoffmenge zu jedem Zylinder 34, 35 zu liefern. Die Gesamtzeit, die in dem Motorzyklus verfügbar ist, hängt von der Zahl und von der Konfiguration der Zylinder ab, und von der Anzahl der Zylinder, in die gleichzeitig Brennstoff eingespritzt werden kann. Beispielsweise sind manche Motoren mit 4 Bänken von Zylindern angeordnet, wobei in zwei Zylinder gleichzeitig Brennstoff eingespritzt werden kann. Andere Motoren sind mit zwei Zylinderbänken angeordnet, wobei nur in einen Zylinder zu einem Zeitpunkt eingespritzt wird. Daher kann ein 16-Zylinder-Motor mit vier Zylinderbänken nur ein elektronisches Hilfssteuermodul erfordern, weil nur die Hälfte der Zeitdauer erforderlich ist, um die Zylinder anzutreiben, und zwar im Vergleich zu einem Motor mit der gleichen Anzahl von Zylindern, die in zwei Bänken angeordnet sind. Die Gesamtzeit, die im Motorzyklus verfügbar ist, variiert auch abhängig von der Motordrehzahl, und die Bestimmung der Anzahl der elektronischen Hilfssteuermodule, die vorgesehen werden muss, hängt von der vollen oder höchsten Betriebsdrehzahl des Motors ab.
  • Die Funktionen, die von dem elektronischen Hauptsteuermodul 70 und von den elektronischen Hilfssteuermodulen 72, 74 ausgeführt werden, können in vielen Konfigurationen zugeordnet sein, um verschiedene Arten und Zahlen von Motoren zu steuern. Die Anzahl der elektronischen Hilfssteuermodule, die in dem System vorzusehen ist, hängt davon ab, ob die Motoren Dual-Brennstoff- oder Einzel-Brennstoffmotoren sind, von der Anzahl der Zylinder in jedem Motor, von der Anzahl der Zylinder, die von einem elektronischen Steuermodul getrieben bzw. gesteuert werden können, und von der Zeit, die während jedes Motorzyklus verfügbar ist, um die Komponenten in jedem Zylinder zu betreiben, wie beispielsweise Flüssigbrennstoffeinspritzvorrichtungen und Gasbrennstoffeinlassventile, falls verfügbar. Die Informationen, die über die Datenverbindung 76, 106 ausgetauscht werden, werden daher von den Funktionen abhängen, die jedem elektronischen Steuermodul zugeordnet sind.
  • Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche gewonnen werden.

Claims (5)

  1. Vorrichtung (30) zur Steuerung einer Vielzahl von Motoren (32), wobei jeder Motor einen entsprechenden Motordrehzahlsensor hat, der betreibbar ist, um ein Sensordrehzahlsignal zu senden, welches die Motordrehzahl anzeigt, wobei die Vorrichtung (30) Folgendes aufweist: eine Vielzahl von elektronischen Hilfssteuermodulen (72, 74), wobei jedes elektronische Hilfssteuermodul (72, 74) in Verbindung mit einem entsprechenden Motordrehzahlsensor ist; und ein elektronisches Hauptsteuermodul (70), welches in Verbindung mit der Vielzahl von elektronischen Hilfssteuermodulen (72, 74) ist, wobei das elektronische Hauptsteuermodul 70 betreibbar ist, um einen Motordrehzahlbefehl und mindestens ein Sensordrehzahlsignal zu empfangen, ein Fehlersignal basierend auf dem Motordrehzahlbefehl und dem mindestens einen Sensordrehzahlsignal zu berechnen und das Fehlersignal an die elektronischen Hilfssteuermodule (72, 74) zu übertragen.
  2. Vorrichtung (30) nach Anspruch 1, wobei das Fehlersignal basierend auf dem Motordrehzahlbefehl und dem mindestens einen Sensordrehzahlsignal ein Brennstoffflussbefehlssignal ist.
  3. Vorrichtung (30) nach Anspruch 2, die weiter eine einstellbare Drehzahlbefehlsvorrichtung aufweist, die betreibbar ist, um ein Motordrehzahlbefehlssignal proportional zur erwünschten Drehzahl der Motoren (32) zu senden.
  4. Vorrichtung (30) nach Anspruch 1, wobei die elektronischen Hilfssteuermodule (72, 74) betreibbar sind, um Signale proportional zur entsprechenden Motordrehzahl und zur Brennstoffflussrate zu dem elektronischen Hauptsteuermodul 70 zu senden.
  5. Vorrichtung (30) nach Anspruch 2, wobei jeder Motor (32) eine Vielzahl von Zylindern (34, 35) und eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzvorrich tungen (60, 61) aufweist, wobei jede Brennstoffeinspritzvorrichtung (60, 61) angeschlossen ist, um Brennstoff zu einem entsprechenden Zylinder (34, 35) zu liefern; wobei die elektronischen Hilfssteuermodule (72, 74) weiter betreibbar sind, um ein Steuersignal zu berechnen und dieses zu jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung (60, 61) für eine Zeitdauer proportional zu jener des Brennstoffflussbefehlssignals zu senden.
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Inventor name: EVANS, RAYMOND G., LAFAYETTE, IN 47904, US

Inventor name: MADDOCK, JAMES B., WASHINGTON, IL 61571, US

Inventor name: WECK, SHAWN J., EDWARDS, IL 61528, US

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