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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben
eines Brennkraftmotors, der eine elektrische Steuerung hat, und
zwar zum Detektieren von Emissionen, zum Vergleichen der Emissionen
mit gespeicherten Emissionswerten für gegebene Motordrehzahlen
und Motordrehmomente, und zum Entlasten des Motors, falls die tatsächlichen Emissionen
außerhalb des Bereiches von für eine gegebene
Motordrehzahl oder ein gegebenen Motordrehmoment berechneten Emissionen
liegen. Indirekt betrifft die Erfindung kalibrierbare Fehlerreaktionen
in Schwerlast-Dieselmotoren.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf in Verfahren zum Betreiben
eines elektronisch gesteuerten Brennkraftmotors zum Detektieren
von Störungen oder drohenden Störungen in einem Emissionssystem
und zum Herabsetzen zumindest eines Parameters von der Motordrehzahl
und dem Motordrehmoment mit einem Maß, das ausreichend ist,
um Emissionsniveaus bis auf kalibrierte Emissionsniveaus zu reduzieren,
und zur Abgabe einer Anzeige des Fehlers oder des drohenden Fehlers
an einer Bediener. Der Motor kann rekalibriert oder zurückgesetzt
werden, ohne dann mit verminderter Motordrehzahl und/oder vermindertem
Motordrehmoment zu laufen, sobald ein Service des Motors durchgeführt
wird, der ermittelte Fehler repariert ist, oder beim nächsten
Zündungszyklus, abhängig davon, welcher dieser
Vorfälle der erste ist.
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US-A-7 168 240 offenbart
einen Steuerapparat für einen Brennkraftmotor, welcher
Steuerapparat die Verschlechterung eines 3-Wege-Katalysators mit hoher
Genauigkeit detektieren kann, und zwar ohne eine Verschlechterung
in einem Abgassystem zu bewirken. Ein Paar erster und zweiter Luft/Brennstoff-Verhältnis-Detektoren
ist in einem Abgassystem an Stellen stromauf und stromab des 3-Wege-Katalysators
angeordnet, um in dem Abgas ein erstes und zweites Luft/Brennstoff-Verhältnis
zu detektieren. Ein Rechner berechnet für den 3-Wege-Kataylsator
das Sollausmaß einer Sauerstoffänderung, ein anderer Rechner
berechnet das Ist-Ausmaß der Sauerstoffänderung
des 3-Wege-Katalysators anhand der Abgasmenge, die bei dem ersten
Luft/Brennstoff-Verhältnis durch den 3-Wege-Katalysator
hindurchgeht. Ein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler steuert
mit einer vorgeschriebenen Toleranzbreite des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
das Luft/Brennstoff-Verhältnis umgekehrt zu „fett” bzw. „mager",
und zwar jeweils zu der Zeit, an der Ist-Ausmaß der Sauerstoffänderung das
Sollausmaß der Sauerstoffänderung erreicht.
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US-A-7 010 417 offenbart
ein System zum Ermitteln des maximal verfügbaren Motorausgangs-Drehmoments.
Das System umfasst einen Motor-Drehzahlsensor und einen Steuercomputer zum
Produzieren eines Brennstoffkommandos zum Versorgen eines Brennkraftmotors
mit Brennstoff. Der Computer ist konfiguriert zum Produzieren eines maximalen
verfügbaren Motorausgangsdrehmoments als eine Funktion
des Motordrehzahlsignals und des Brennstoffkommandos. In einer anderen Ausführungsform
umfasst das System einen Steuercomputer, der konfiguriert ist zum
Produzieren des maximalen verfügbaren Motorausgangsdrehmoment-Werts
als eine Funktion der Motordrehzahl, zumindest eines Motoreinlassparameters
unter Zuordnung zu einem mit dem Motor gekoppelten Einlassverteiler,
und eines Abgasparameters, der einer mit dem Motor gekoppelten Abgasstruktur
zugeordnet ist. in jedem Fall spricht die Motorsteuerstrategie auf den
maximalen verfügbaren Motordrehmomentwert an, um ein von
dem Motor angetriebenes Zubehör zu steuern. Einer der Motorparameter,
die zum Bestimmen der maximalen Brennstoffzufuhr und/oder des maximalen
Drehmoments untersucht werden, sind Abgasparameter, die Bezug zu
Inhalten des Abgases haben.
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US-A-6 473 677 offenbart
ein System zum Ermitteln eines Wartungsschemas für ein
Flugzeug-Strahltriebwerk, das zumindest ferngesteuert zusammengetragene
Umweltdaten verwendet. Das System umfasst einen Fernmonitor mit
einem Sensor zum Sammeln der im Abstand zusammengetragenen umweltbezogenen
Daten. Mit dem Fernmonitor ist ein Datenweg verbunden. Mit dem Datenweg
ist ein Prozessor verbunden, der die ferngesteuert von dem Fernmonitor
zusammengetragenen Umweltdaten verarbeitet. Mit dem Datenweg ist
eine umweltbezogene Datenbank verbunden, die die ferngesteuert zusammengetragenen,
umweltbezogenen Daten auswertet und speichert. Mit dem Datenweg
ist auch eine Flugdatenbank verbunden, die für das Strahltriebwerk
Flugdaten auswertet und speichert. Die Flugdaten umfassen zumindest
thermische Zyklusdaten und die Zeiten der Flugdaten. Die Prozessoren adaptieren
sich zum Generieren des Wartungsschemas für das Strahltriebwerk
basierend auf den ferngesteuert zusammengetragenen umweltbezogenen Daten
und den Flugdaten.
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US-A-5 941 918 offenbart
ein bordeigenes Diagnosesystem eines Fahrzeugs, wobei das System
bestimmt, ob das Fahrzeug kontinuierlich in Übereinstimmung
mit vorgeschriebenen Emissionsstandards ist, zwar durch Ermitteln
von nur Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Emissionen an einer
Stelle stromab des 3-Wege-Katalysators. Alle ermittelten Emissionsdaten
werden mit einer grundsätzlichen Fahrzeugfunktion korreliert,
wie mit der Geschwindigkeit, und in eine Anzahl von Histogrammen
einsortiert, die mit durch die Emissionsvorschriften spezifizierten
Fahrzeugbetriebskonditionen korrespondieren. Die Histogramme werden
in einer statistisch ausgewerteten Weise geprüft, um festzustellen,
ob das Fahrzeug den Emissionsstandards genügt. Falls ein
Fehler aufgetreten ist, werden sequentiell weitere Histogramm-Diagnoseroutinen
implementiert, um herauszufinden, welche Emission des Fahrzeugs
zu einer Abweichung geführt hat. Eine Anzeige wird aktiviert,
um einen Fahrzeugbediener zu alarmieren, dass ein Emissionsfehler
aufgetreten ist.
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US-A-5 447 031 offenbart
einen dynamischen Detektionsapparat für Waste-Gate-Fehler
zum Feststellen von Waste-Gate-Fehler-Niveaus individueller Brennkraftmotoren.
Der Apparat misst und speichert Einlassladedrücke zu Zeiten,
während welcher der Motor mit höheren Ladedruckniveaus
läuft. Der Apparat berechnet als eine Funktion gespeicherter Ladedrücke
einen Ladedruck-Grenzwert. Sobald ein Ladedruckwert die Summe des
Ladedruck-Grenzwerts und eines vorbestimmten Druckdifferentials überschreitet,
wird ein Waste-Gate-Fehler angezeigt, und wird die Motorausgangsleistung
vermindert. Der ECM regelt den Motor bis auf 80% seiner normalen Leistungsfähigkeiten
herab, um zu verhindern, dass der Ladedruck ein Niveau überschreitet,
bei welchem ein Motorschaden auftreten könnte.
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US-A-5 070 832 offenbart
ein Motorschutzsystem, mit welchem der Motorbetrieb mit einer Funktion
der Ernsthaftigkeit eines Fluidparameterfehlers abgeregelt wird.
Es wird das Motorausgangsdrehmoment nach einem Schema als eine Funktion der
Motordrehzahl graduell reduziert, sobald sich der Fluidparameter
weiter aus dem normalen Betriebsbereich herausbewegt. Mit diesem
Abregelungsschema wird zwar der Motor laufen und kann der Fahrer
das Fahrzeug nach wie vor benutzen, jedoch auf niedrigerem Leistungsniveau
als mit einem gesunden Motor. In einem zweiten Schema für
eine ernsthafte Fehlerkondition wird die maximal gestattete Motordrehzahl über
eine vorbestimmte Zeitperiode bis auf einen vorbestimmten prozentuellen
Anteil der normalen Motormaximaldrehzahl graduell reduziert. Beide
Schemata ermöglichen den fortgesetzten Betrieb des Motors
in einem „Heimschleich"-Modus bei den weniger ernsthaften
Fehlern, erfordern es jedoch, häufig nach einem ernsthafteren
Fehler, das Fahrzeug sicher zum Halt zu bringen Das Motorschutzsystem
speichert auch eine Reihe Fehlerinformationen oder Störmeldungs-Informationen,
zu denen später Zugriff möglich ist, um Motor-Fluidparameterfehler
zu untersuchen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben
eines Brennkraftmotors, und insbesondere eines Schwerlast-Dieselmotors, der
eine elektronische Steuereinheit (ECU) mit einem Motorsteuermodul
(MCM) und einem Antriebsstrangkomponenten-Controller (CPC) aufweist,
jeweils mit einem nicht flüchtigen Speicher, und die miteinander in
elektronischer Kommunikation stehen. Der Motor ist ferner mit einem
Emissionssystem ausgestattet, in welchem Sensoren mit dem MCM in
elektronischer Kommunikation sind, um Datensignale zu übertragen,
die zu Abgassystem-Emissionen und Fehlern oder drohenden Fehlern
aussagekräftig sind, wobei das Verfahren darin besteht,
dennoch ein maximales verfügbares Motordrehmoment bzw.
eine maximale verfügbare Motordrehzahl immer dann zu erzwingen, wenn
ein auf Emissionen bezogener Fehler detektiert worden ist. Das Verfahren
umfasst folgende Schritte:
- a) Feststellen,
ob ein detektierter Fehler ein auf Emissionen bezogener Fehler ist;
- b) Feststellen der tatsächlichen Motordrehzahl, des
Motordrehmoments und des Emissionsniveaus, und aktuelles Vergleichen
der festgestellten Resultate mit einem berechneten Emissionsniveau,
das für die tatsächliche Motordrehzahl und das
tatsächliche Motordrehmoment im Speicher abgelegt ist;
- c) Vermindern zumindest des Motordrehmoments um ein vorbestimmtes
Ausmaß als eine Fehlerreaktion bei der tatsächlichen
Motordrehzahl, das ausreicht zum Reduzieren der tatsächlichen Emissionen
bis auf die berechneten Emissionen; und
- d) Setzen eines Fehlers bzw. einer Fehlermeldung im Speicher
und in der Motorsteuereinheit.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
eine schematische Darstellung eines elektronisch gesteuerten Schwerlast-Dieselmotors
mit einem Abgassystem mit Nachbehandlung;
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2 ist
eine schematische Darstellung einer elektronischen Steuereinheit
mit einem Motorsteuermodul und einem allgemeinen Antriebsstrangkomponenten-Controller;
und
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3 ist
ein Software-Flussdiagramm und zeigt die Schritte bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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1 illustriert
ein Fahrzeugantriebssystem 10 entsprechend eines nicht
beschränkenden Aspektes der vorliegenden Erfindung. Das
System 10 stellt Antriebsleistung zum Antreiben irgendeiner
Anzahl an Fahrzeugen bereit, einschließlich von Lastkraftwagen
auf der Autobahn, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, stationären
Generatoren, Automobilen, Ladefahrzeugen, Zugmaschinen, Booten,
Freizeitfahrzeugen, Arbeitsfahrzeuge für leichte und schwere
Einsätze und dergleichen.
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Das
System 10 lässt sich als ein von einem Brennkraftmotor
angetriebenen System bezeichnen, in welchem Brennstoffe wie Benzin
und Dieselbrennstoffe in einem Verbrennungsprozess verbrannt werden,
um Leistung zu erzeugen, und zwar beispielsweise mit einem Motor 14 entweder
mit Funkenzündung oder mit Kompressionszündung.
Der Motor 14 kann ein Dieselmotor mit mehreren Zylindern 18 sein, in
welche Brennstoff und Luft zur Zündung eingebracht werden.
Der Motor 14 kann ein Mehrzylinder-Brennkraftmotor mit
Kompressionszündung sein, beispielsweise ein 4-, 6-, 8-,
16-, oder 24-Zylinder-Dieselmotor. Die vorliegende Erfindung ist
jedoch nicht auf einen speziellen Typ eines Motors oder Brennstoffes
beschränkt.
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Während
der Verbrennung vom Motor 14 erzeugte Abgase können
durch ein Abgassystem 20 emittiert werden. Das Abgassystem
könnte beispielsweise einen Abgasverteiler und verschiedene
Strömungswege umfassen, um die abgegebenen Abgase an eine
Partikelfiltereinrichtung 30 zu liefern, welche im Fall
von Dieselmotoren allgemein als Dieselfeinstaubfilter bezeichnet
wird. Optional kann das System 20 nahe dem Abgasverteiler
einen Turbolader zum Komprimieren der Frischluft zum Zuführen zum
Motor 14 aufweisen. Der Turbolader kann beispielsweise
eine Turbine 32 und einen Kompressor 34 umfassen,
wie einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) und/oder eine
Verbundleistungs-Turboturbine. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf Abgassysteme mit Turboladern oder dergleichen beschränkt.
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Die
Partikelfiltereinrichtung 30 kann ausgebildet sein, um
partikelförmiges Material zurückzuhalten, das
sich aus dem Verbrennungsprozess ergibt. Beispielsweise könnte
die Partikelfiltereinrichtung 30 einen Kanister 36 mit
einem Oxidationskatalysator 38 (OC) und einen Kanister 42 mit
wenigstens einem Partikelfilter 44 aufweisen. Die Kanister 36, 32 können getrennte
Komponenten sein, die mit einer Klammer oder einem anderen Merkmal
verbunden sind, derart, dass sich die Kanister 36, 42 für
Servicearbeiten und andere Arbeiten trennen lassen. Die Erfindung
ist nicht auf diese beispielsweise Konfiguration der Partikelfiltereinrichtung 30 beschrankt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jegliche Partikelfiltereinrichtungen,
beispielsweise eine Partikelfiltereinrichtung 30 nur mit
dem Partikelfilter 44 und nicht notweniger Weise mit dem
Kanister 36 und dem OC 38. Auch könnte
der Partikelfilter 44 in anderen Abschnitten des Abgassystems 32 platziert
sein, beispielsweise stromauf der Turbine 32.
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Der
Oxidationskatalysator 38, der bei diesen Motoren allgemein
als Dieseloxidationskatalysator bezeichnet wird, kann in den Abgasen
enthalte Kohlenwasserstoffe und Kohlen-Monoxide oxidieren, um die
Temperaturen am Partikelfilter 44 zu erhöhen. Der
Partikelfilter 44 kann partikelförmiges Material zurückhalten,
das in den Abgasen vorhanden ist, wie Ruß, Ölpartikel,
Asche, und dergleichen, und kann die zurückgehaltenen Partikel
dann regenerieren, falls die diesen zugeordneten Temperaturen ausreichend
hoch sind. Ein nicht beschränkender Aspekt der Erfindung
könnte es sein, dass die Partikelfiltereinrichtung 30 in
den Abgasen enthaltene gefährliche, auf Kohlenstoff zurückzuführende
Partikel zurückhält und diese Verunreinigungen
speichert, bis die Temperaturen an dem Partikelfilter 44 die
Oxidierung des zurückgehaltenen partikelförmigen
Stoffs in ein Gas begünstigen, das in die Atmosphäre
abgelassen werden kann.
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Die
Kanister 36, 42 für den Oxidationskatalysator
und den Partikelfilter können Einlässe und Auslässe
besitzen, die definierte Querschnittsgrößen mit dazwischenliegenden
aufgeweiteten Abschnitten haben, um jeweils dem Oxidationskatalysator 38 und den
Partikelfilter 44 aufnehmen zu können. Die vorliegende
Erfindung umfasst jedoch auch, dass die Kanister 36, 42 und
ihre Inhalte irgendwelche andere Konfigurationen und Anordnungen
umfassen, die zum Oxidieren von Emissionen und zum Zurückhalten
partikelförmigen Materials nutzbar sind. Die Erfindung
soll deshalb nicht auf eine spezielle Konfiguration der Partikelfiltereinrichtung 30 beschränkt
sein.
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Um
das Oxidieren der zurückgehaltenen partikelförmigen
Substanzen zu ermöglichen, kann ein Dosierer 50 vorgesehen
sein, der den Abgasen einen Brennstoff zuführt, so dass
der Brennstoff mit dem Oxidationskatalysator 38 reagiert
und verbrennt, um die Temperaturen für die Regeneration
des Partikelfilters 44 zu erhöhen. Gemäß eines
nicht beschränkenden Aspekte der Erfindung könnte
die Menge des von dem Dosierer eingespritzten Brennstoffs als eine Funktion
von Temperaturen an dem Partikelfilter 44 und anhand anderer
Systemparameter gesteuert werden, wie dem Luftmassenstrom, den EGR-Temperaturen
und dergleichen, um die Regeneration zu steuern. Die vorliegende
Erfindung umfasst jedoch auch, dass Brennstoff in die Abgase mit
anderen Maßnahmen eingebracht wird, beispielsweise durch Regeln
des Motors derart, dass dieser mit den Abgasen auch Brennstoff emittiert.
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Für
die Zufuhr von Frischluft aus einem Frischlufteinlass 54 durch
eine Luftpassage zu einem Einlassverteiler zur Zufuhr zum Motor 14 kann
ein Lufteinlasssystem 52 vorgesehen sein. Zusätzlich kann
das System 52 einen Luftkühler oder Ladeluftkühler 56 umfassen,
um die Frischluft zu kühlen, nachdem diese durch den Kompressor 34 komprimiert
wurde. Optional kann zum Steuern des Stroms der Frischluft zum Motor 14 ein
Drosselklappen-Einlassventil 58 vorgesehen sein. Das Drosselklappen-Einlassventil 58 könnte
optional auch zum Steuern des Stroms von EGR-Gasen in den Motor 14 vorgesehen
sein, oder zum Steuern sowohl der Frischluft als auch der EGR-Gase 64 zum
Motor 14. Das Drosselventil kann ein manuell oder elektrisch
betätigtes Ventil sein, beispielsweise eines, welches auf eine
Pedalposition eines Gaspedals anspricht, das durch den Fahrzeugführer
bedient wird. Für ein solches Lufteinlasssystem gibt es
viele mögliche Variationen. Die vorliegende Erfindung ist
nicht auf eine spezielle Anordnung beschränkt, sondern
umfasst beliebige Merkmale und Vorrichtungen zum Zuführen von
Frischluft zum Einlassverteiler und den Zylindern.
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Zum
Rezirkulieren von Abgas in dem Motor 14 und zum Vermischen
von Abgas mit der Frischluft kann optimal ein Abgaszirkulationssystem 64 (EGR) vorgesehen
sein. Das EGR-System 64 kann wahlweise einen abgemessenen
Anteil der Abgase in den Motor 14 einführen. Das
EGR-System 64 kann, beispielsweise, die hereinkommende
Luftladung verdünnen und Verbrennungsspitzentemperaturen
vermindern, um das Ausmaß der bei der Verbrennung produzierten
Stickoxide zu reduzieren. Die Menge des zu rezirkulierenden Abgases
lässt sich steuern durch Steuern eines EGR-Ventils 66 und/oder
in Kombination mit anderen Merkmalen, wie dem Turbolader. Das EGR-Ventil 66 kann
ein elektronisch gesteuertes Mengenregelventil sein. Es sind viele
Konfigurationen für das steuerbare EGR-Ventil 66 möglich.
Die Ausführungsformen der Erfindung sind auf keine spezielle
Struktur des EGR-Ventils 66 beschränkt.
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Das
EGR-System 64 kann gemäß eines nicht
beschränkenden Aspekts der Erfindung eine EGR-Kühlerpassage 70 aufweisen,
in welcher ein EGR-Kühler 72 und ein EGR-Kühlerbeipass 74 vorgesehen
sind. Das EGR-Ventil 66 kann an dem Abgasverteiler ange ordnet
sein, um das Abgas zuzumessen, und zwar durch die EGR-Kühlerpassage 70 oder
den Beipass 74, oder durch beide. Die Erfindung umfasst
es, dass das EGR-System 64 mehr oder weniger als diese
Merkmale und auch andere Merkmale zum Recyceln von Abgas umfasst.
Die Erfindung ist nicht auf ein spezielles EGR-System beschränkt,
sonder umfasst auch die Verwendung anderer derartiger Systeme, z.
B. auch ein EGR-System, bei dem nur die EGR-Kühlerpassage
oder nur der Beipass vorgesehen ist.
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Zum
Kühlen des Motors 14 durch ein durch diesen zirkulierendes
Kühlmittel kann ein Kühlsystem 80 vorgesehen
sein. Das Kühlmittel reicht aus, um durch den Motor 14 erzeugte
Wärme fluidisch abzuleiten, wie durch einen Radiator. Der
Radiator kann viele Kühlrippen aufweisen, durch welche
das Kühlmittel hindurchströmt, um durch einen
Luftstrom gekühlt zu werden, der durch ein Motorgehäuse
hindurch geht und/oder durch ein Radiatorgebläse erzeugt
wird, das darauf gerichtet ist, wie dies für Fachleute
auf diesem Gebiet offensichtlich ist. Die vorliegende Erfindung
kann in dem Kühlsystem 80 die erwähnten
oder auch weniger Merkmale aufweisen. Die Erfindung ist nicht auf
das oben beschriebene beispielsweise Kühlsystem beschränkt.
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Das
Kühlsystem 80 kann in Zusammenarbeit mit einem
Heizsystem 84 betrieben werden. Das Heizsystem 84 kann
einen Heizkern, ein Heizgebläse und ein Heizventil umfassen.
Der Heizkern kann erwärmtes fluides Kühlmittel
vom Motor 14 durch das Heizventil aufnehmen, so dass das
Heizgebläse, das durch Insassen in einem Insassenbereich
oder einer Kabine eines Fahrzeugs elektrisch bedienbar ist, durch
den Heizkern erwärmte Luft zu den Insassen führen
kann. Das Heizgebläse könnte beispielsweise mit
unterschiedlichen Drehzahlen gesteuert werden, um das Ausmaß der
an dem Heizkern vorbeigeblasenen Luft zu steuern, wonach erwärmte
Luft durch ein Ventilationssystem zu den Insassen verteilt werden könnte.
In dem Insassenbereich können zum Regeln entsprechend den
Heizwünschen der Insassen Sensoren und Schalter und 86 vorgesehen
sein. Die Schalter und Sensoren können Wähler
oder digitale Schalter zum Einstellen des Heizbedarfs, und Sensoren
umfassen, die feststellen, ob den eingestellten Heizwünschen
entsprochen wurde. Erfindungsgemäß können
mehr oder weniger als diese Merkmale in dem Heizsystem vorgesehen
sein. Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene beispielsweise Heizsystem
beschränkt.
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Um
unterschiedliche Operationen des Motors 14 und anderer
Systeme oder Subsysteme zu steuern, die dem Motor zugeordnet sind,
wie die Sensoren in dem Abgassystem, dem EGR-System, und dem Einlasssystem,
kann in das System ein Controller 92 eingeordnet sein, wie
ein elektronischer Steuermodul oder ein Motorsteuermodul. Über
Eingangs-Ausgangs-Anschlüsse 94 können
verschiedene Sensoren mit dem Controller in elektrischer Kommunikation
sein. Der Controller 92 kann eine Mikroprozessoreinheit
(MPU) 98 aufweisen, die in Kommunikation ist mit verschiedenen,
durch den Computer auslesbaren Speichermedien, und zwar über
einen Daten- und Steuerbus 100. Die durch den Computer
auslesbaren Speichermedien können jegliche Anzahl an bekannten
Vorrichtungen umfassen, welche als nur auslesbarer Speicher 102,
wahlweiser Zugriffsspeicher 104, und nicht flüchtiger,
wahlweiser Zugriffsspeicher 106 fungieren. Eine Eingabe-
und Ausgabevorrichtung 108 für Daten, für
Diagnostikzwecke und zum Programmieren, kann über einen Stecker
wahlweise mit dem Controller verbunden werden, um zwischen diesen
unterschiedliche Informationen auszutauschen. Die Vorrichtung 108 kann auch
verwendet werden, in den durch den Computer auslesbaren Speichermedien
Werte zu verändern, wie Konfigurationseinstellungen, Kalibrierungsvariable,
Instruktionen für das EGR-System, das Einlass-System, und
das Abgassystem, und deren Steuerungen.
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Zum
Regeln der Brennstoff- und/oder Lufteinspritzung für die
Zylinder 18 kann das System 10 einen Einspritzmechanismus 114 aufweisen.
Der Einspritzmechanismus 114 kann durch den Controller 92 oder
einen anderen Controller gesteuert werden, und kann beispielsweise
Merkmale aufweisen, um Brennstoff und/oder Luft in ein Common-Rail-Zylindereinlasssystem
einzuspritzen, oder kann eine Einheit aufweisen, welche Brennstoff
und/oder Luft in jeden Zylinder individuell einspritzt. Beispielsweise kann
der Einspritzmechanismus 14 separat und unabhängig
den Brennstoff und/oder die Luft steuern, der bzw. in jeden Zylinder
eingebracht wird, derart, dass jeder Zylinder separat und unabhängig
gesteuert werden kann, um variierende Mengen des Brennstoffes und/oder
der Luft oder gar keinen Brennstoff und/oder gar keine Luft zu erhalten.
Die Erfindung umfasst es auch, dass der Einspritzmechanismus 14 mehr
oder weniger als diese Merkmale umfasst, wobei nicht beabsichtigt
ist, eine Beschränkung auf die oben beschriebenen Merkmale
vorzunehmen.
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Zum
Steuern des Ventiltimings in den Zylindern 18 kann das
System 10 einen Ventilmechanismus 116 umfassen,
beispielsweise zum Steuern der Luftströmung in die und
der Abgasströmung aus den Zylindern 18. Der Ventilmechanismus 116 kann durch
den Controller 92 oder einen anderen Controller gesteuert
und könnte Merkmale aufweisen, um Zylindereinlass- und/oder
-auslass-Ventile wahlweise und unabhängig zu öffnen
und zu schließen. Beispielsweise könnte der Ventilmechanismus 116 das Auslassventiltiming
jedes Zylinders un abhängig so steuern, dass die Auslass-
und/oder Einlass-Ventile mit steuerbaren Intervallen unabhängig
geöffnet und geschlossen werden, wie im Falle einer Kompressionsbremse
oder Motorbremsung. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die vorbeschriebenen
Merkmale beschränkt sein.
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Im
Betrieb erhält der Controller 92 Signale von den
unterschiedlichen Motor-Fahrzeug-Sensoren, und führt er
eine Steuerlogik aus, die zum Steuern des Systems 10 in
Hardware und/oder Software eingebettet ist. Die vom Computer auslesbaren
Speichermedien können beispielsweise darauf gespeicherte
Instruktionen umfassen, die durch den Controller 92 ausführbar
sind, um in dem System 10 alle Merkmale und Subsysteme
zu steuern bzw. Steuerverfahren auszuführen. Die Programminstruktionen können
durch den Controller in der MPU 98 ausgeführt
werden, um über die Eingang-/Ausgangs-Anschlüsse 94 die
unterschiedlichen Systeme und Subsysteme des Motors und/oder des
Fahrzeugs zu steuern. Allgemein zeigen gestrichelte Linien in 1 die
optionale Ermittlungs- und Steuer-Kommunikation zwischen dem Controller
und dem unterschiedlichen Komponenten in dem Antriebssystem. Dabei
ist anzumerken, dass eine beliebige Anzahl an Sensoren und Merkmalen
jedem Merkmal in dem System zugeordnet sein kann, um dessen Betrieb
zu überwachen und zu steuern.
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Gemäß eines
nicht beschränkenden Aspekts der Erfindung könnte
der Controller 92 der DDEC-Controller sein, der von der
Firma Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan, USA erhältlich
ist. Verschiedene andere Merkmale dieses Controllers werden detailliert
in einer Vielzahl US-Patenten offenbart, die auf die Firma Detroit
Diesel Corporation laufen. Weiterhin könnte der Controller
eine beliebige Anzahl an Programmierungs- und Verarbeitungs-Techniken
oder -Strategien umfassen, um in dem System jegliches Merkmal zu
steuern. Darüber hinaus umfasst es die Erfindung auch,
dass das System mehr als einen Controller aufweisen könnte,
beispielsweise separate Controller zum Steuern des Systems oder
von Subsystemen, einschließlich eines Abgassystem-Controllers
zum Steuern der Abgastemperaturen, Massenstromraten, und anderer
diesem zugeordneter Merkmale. Zusätzlich können
diese Controller auch andere Controller anstelle des oben beschriebenen
DDEC-Controllers sein.
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2 ist
eine schematische Darstellung einer elektronischen Motorsteuerung
gemäß der Erfindung. Spezifisch hat der Motorcontroller 92 einen Motorsteuermodul
MCM 118, der kalibrierbar ist, um den Motor 14 zu
betreiben. Der MCM erhält Datensignaleingaben von unterschiedlichen Überwachungseinheiten
Mus bzw. Sensoren 120, 122, 124, und
ist in der Lage, deren Datensignale zu empfangen, die aussagefähig
sind für unterschiedliche Motorbetriebsparameter wie beispielsweise
die Motordrehzahl oder das Drehmoment. Ein jeweils vergangener Zustand
für jeden sind z. B. ein MU-Defektzustand 122,
ein Zündungsstatus 124. Der MCM speichert im ROM-Speicher
Motorkonfigurationsdaten 126, welche eine Aussage zum Betriebszustand
des Motors geben. Die Motorkonfigurationsdaten werden zu einem CPC 128 kommuniziert
und in einem flüchtigen Speicher gespeichert. Der CPC erhält
Eingaben von einem ECAN 130 über einen SAE J1587 oder
J1939-Datenlink. Diese Eingaben liefern Aussagen zur tatsächlich
Motordrehzahl, dem Motordrehmoment, und dem Betriebszustand und
zu Systemen, die die Abgasemissionen des Motors beeinflussen oder
beeinflussen könnten. Die CPC-Einheit 128 vergleicht
die Motordatenparameter und zulässige Emissionsniveaus,
die im Speicher gespeichert sind, mit den tatsächlichen
Motorbetriebsparametern und den tatsächlichen Emissionsniveaus.
Wenn festgestellt wird, dass die tatsächlichen Abgasemissionsniveaus
außerhalb der Spezifikation liegen sollten, dann wird eine
Information an den MCM kommuniziert, welcher den Fehler oder die
Störmeldung einloggt und zumindest einen von Verminderungsfaktoren
der Motordrehzahl und einem Verminderungsfaktor für das
Motordrehmoment bestimmt, der die Emissionen auf Niveaus verringern
kann, die mit der verminderten Motordrehzahl und dem verminderten
Motordrehmoment übereinstimmen. Die Entlastungen oder Verminderungen
werden dann durchgeführt, und neue Motorkonfigurationsdaten
werden an die CPC kommuniziert.
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Die
CPC erhält Datensignale über den ECAN 130 und über
einen J1587 oder J1939-Datenlink und appliziert diese Eingaben auf
die leistungsverminderte Situation, und der Zyklus berichtet sich
dann selbst. Vorzugsweise werden die Motordrehzahl und das Motordrehmoment
mit einem Ausmaß vermindert, das ausreicht, um den Motorbetrieb
in Übereinstimmung mit den Emissionsvorschriften zu bringen, und
zwar bis zu einer ca. 10%-igen Verminderung gegenüber der
maximalen Motordrehzahl und dem maximalen Motordrehmoment. Ein Anzeigesignal
könnte aktiviert werden, wie beispielsweise eine Warnlampe
an einer Instrumententafel, um einen Bediener zu alarmieren, dass
ein Fehler oder einer Störmeldung angezeigt wurde und der
Motor in einem leistungsgeminderten Zustand betrieben wird. Den
Fehler oder die Störungsmeldung könnte auch eine
Servicewerkzeug auslesen. Ein Service-Werkzeug könnte den Fehler
auslesen, und der Systemfehler wird dann repariert oder einem Service
unterworfen, und der CPC wird rekalibriert, und der Fehler oder
die Störungsmeldung wird dann beseitigt.
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3 ist
ein Software-Flussdiagramm und verdeutlicht ein Verfahren 136 gemäß der
Erfindung. Beim Schritt 138 wird bestimmt, ob ein durch
eine Überwachungseinheit (MU) gemeldeter Fehler Bezug zu
Emissionen hat. Falls dies nicht der Fall ist, wird beim Schritt 140 zum
normalen Motorbetrieb weitergegangen. Falls dies der Fall ist, wird
im Schritt 142 bestimmt, ob der Fehler zu einem Hardwareausfall
oder einer drohenden Fehlfunktion aussagefähig ist. Falls
dies der Fall ist, wird im Schritt 144 der Motor abgestellt,
um weiteren Schaden für den Motor zu verhindern. Falls
die Bestimmung im Schritt 142 negativ sein sollte, wird
beim Schritt 146 festgestellt, ob sich die Emissionsniveaus
bei der tatsächlichen Motordrehzahl und/oder beim tatsächlichen
Motordrehmoment außerhalb eines Bereiches berechneter Emissionsniveaus
bei der tatsächlichen Motordrehzahl oder beim tatsächlichen
Motordrehmoment befinden. Falls die Feststellung im Schritt 146 negativ sein
sollte, wird beim Schritt 148 der normale Motorbetrieb
weitergeführt. Falls die Feststellung beim Schritt 146 positiv
sein sollte, wird beim Schritt 150 der Fehler als eine
Fehlermeldungskopie im RAM gespeichert. Beim Schritt 152 wird
die Motordrehzahl und/oder das Motordrehmoment um ein ausreichendes
Maß vermindert, um den Motorbetrieb mit den berechneten
Emissionen in Übereinstimmung zu bringen. Allgemein könnte
die Leistungsverminderung eine etwa 10%-ige Abnahme des maximalen verfügbaren
Drehmoments/der Drehzahl sein. Zusätzlich tritt die Leistungsverminderung
nur unter Ansprechen auf die Fehlerkopie oder Störmeldungskopie
auf, und wird sie erreicht entweder durch Reduzieren der gesamten
von dem Motor verfügbaren Drehmomentkurve, oder wird sie
als eine Funktion der Motordrehzahl mit einem skalaren Wert reduziert. Vorzugsweise
berichtet der MCM das verfügbare verminderte Drehmoment
durch die Fehlerreaktionskopie an die CPC. Beim Schritt 154 wird
eine Warnungsanzeige aktiviert, um einen Bediener zu alarmieren,
dass ein Fehler aufgetreten ist. Beim Schritt 156 werden
Fehler oder Störmeldungen nach einem Service zurückgesetzt,
oder nachdem der Fehler repariert wurde, oder nach jedem Zündungszyklus,
abhängig davon, welcher Vorfall als erster eintritt.
-
1
- 56
- Kühler
- 34
- Kompressor
- 54
- Frischluft
- 58
- Drosselklappe
- 80
- Radiator/Radiatorgebläse
- 14
- Motor
- 114
- Einspritzmechanismus
- 32
- Turbine
- 50
- Dosierer
- 42
- Partikelfilter
- 84
- Heizungskern/Heizungsgebläse
- 72
- Kühler
- 66
- EGR-Ventil
- 86
- Insasseninnenraumfühler
- 108
- Eingabevorrichtung
- 100
- Eingangs-/Ausgangsanschlüsse
-
2
- 120
- Motordrehzahl/Drehmoment
- 122
- Defektzustand
jeder MU
- 124
- Zündungszustand
- 132
- Faktor
zur Verminderung des Drehmoments
- 134
- Vermindere
Drehzahl
- 126
- Motorkonfigurationsdaten
-
3
-
- Start
- 138
- Bezieht
sich gemeldeter Fehler auf Emissionen?
- 140
- Setze
normalen Motorbetrieb fort
- 142
- Zeigt
gemeldeter Fehler eine Hardware-Fehlfunktion an?
- 144
- Stelle
Motor ab
- 146
- Liegen
die tatsächlichen Emissionen bei der momentanen Motordrehzahl/dem
Drehmoment außerhalb des Bereiches der für tatsächliche
Motordrehzahl/das Drehmoment berechneten Emissionen?
- 148
- Setze
normalen Motorbetrieb fort
- 150
- Speichere
Fehler oder Störungsmeldungen in RAM als Fehlerkopie
- 152
- Vermindere
Motordrehzahl/Drehmoment um ein ausreichendes MAß, um Motorbetrieb
mit den berechneten Emissionen in Überstimmung zu bringen
- 154
- Aktiviere
Warnungsanzeige über das Auftreten eines Fehler
- 156
- Setze
Fehler oder Störungsmeldungen nach Service, oder nach jedem
Zündungszyklus zurück, abhängig davon,
was zuerst stattfindet
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 7168240
A [0003]
- - US 7010417 A [0004]
- - US 6473677 A [0005]
- - US 5941918 A [0006]
- - US 5447031 A [0007]
- - US 5070832 A [0008]