DE102023124671A1

DE102023124671A1 - Startsteuerungsvorrichtung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102023124671A1
Application number: DE102023124671.2A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Tokumaru
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2023-09-13
Publication date: 2024-03-28
Also published as: CN117780519A; JP2024047856A; US11988164B2; JP7375883B1; US20240102428A1

Abstract

Eine Startsteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine umfasst: einen Gassensor, der ausgebildet ist, um eine Gaskonzentration des verflüssigten Gaskraftstoffs in einem vergasten Zustand an einer Position in der Nähe eines Brennraums zu erfassen; eine Spülpumpe, die ausgebildet ist, um eine Spülung von einer Position stromaufwärts des Brennraums zu einer Position stromabwärts des Brennraums durchzuführen; und eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um einen Start der Brennkraftmaschine zu verhindern und die Spülpumpe zu betreiben, wenn die von dem Gassensor vor dem Start der Brennkraftmaschine erfasste Gaskonzentration gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Startsteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine.
Technischer Hintergrund
Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren (Selbstzündungsverbrennungsmotoren), die mit Flüssiggaskraftstoff, insbesondere mit DME (Di-Methylether) betrieben werden, sind im Wesentlichen gleich ausgebildet wie typische Dieselmotoren, die mit Leichtöl betrieben werden, und das gilt auch für das Startverfahren.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1 Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2017-150437
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
DME-Kraftstoff ist im Übrigen bei Raumtemperatur gasförmig und lässt sich leichter entzünden als Leichtöl. Wenn jedoch Defekte an der Einspritzdüse auftreten, wie z. B. Sitzdefekte an der Einspritzdüse, tritt der Kraftstoff in bestimmten Situationen aus dem Sitzteil der Düse aus, wenn der Motor abgestellt wird. Wenn in diesem Fall der Anlassermotor eingeschaltet wird, um den Motor das nächste Mal zu starten, kann sich der ausgetretene Kraftstoff unmittelbar nach dem Beginn der Kolbenkompression an Stellen entzünden, die in der Konstruktion nicht vorgesehen sind. In solchen Fällen können wiederholte Stöße auf Kolben und Laufbuchsen zu Schäden an Kolbenringen und Laufbuchsen führen.
In Anbetracht dessen ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Startsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die Schäden am Motor aufgrund des Austretens von Flüssiggaskraftstoff verhindern kann.
Lösung des Problems
Eine Startsteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung verwendet verflüssigten Gaskraftstoff, wobei die Startsteuerungsvorrichtung Folgendes umfasst: einen Gassensor, der ausgebildet ist, um eine Gaskonzentration des verflüssigten Gaskraftstoffs in einem vergasten Zustand an einer Position in der Nähe eines Brennraums zu erfassen; eine Spülpumpe, die ausgebildet ist, um eine Spülung von einer Position stromaufwärts des Brennraums zu einer Position stromabwärts des Brennraums durchzuführen; und eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um einen Start der Brennkraftmaschine zu verhindern und die Spülpumpe zu betreiben, wenn die von dem Gassensor erfasste Gaskonzentration vor dem Start der Brennkraftmaschine gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Vorzugsweise öffnet die Steuereinheit ein AGR Ventil, wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Start eines Betriebs der Spülpumpe verstrichen ist.
Vorzugsweise ist der Gassensor an einer Position stromaufwärts des Brennraums vorgesehen.
Vorzugsweise umfasst die Startsteuerungsvorrichtung ferner einen zusätzlichen Gassensor, der ausgebildet ist, um eine Gaskonzentration des verflüssigten Gaskraftstoffs in einem vergasten Zustand an einer Position stromabwärts des Brennraums zu erfassen. Die Steuereinheit erlaubt den Start der Brennkraftmaschine und stoppt die Spülpumpe, wenn eine von dem Gassensor erfasste Gaskonzentration nach einem Start eines Betriebs der Spülpumpe gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert wird, und eine von dem zusätzlichen Gassensor erfasste Gaskonzentration gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung können Schäden am Motor aufgrund des Austretens von Flüssiggaskraftstoff verhindert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine schematische Ansicht, die eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt; und
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist.
1 ist eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Bei der Brennkraftmaschine 1 handelt es sich um einen Mehrzylinder-(Vierzylinder-)Dieselmotor für Fahrzeuge, insbesondere um einen Dieselmotor, der mit DME-Kraftstoff, einem Flüssiggaskraftstoff, betrieben wird. Bei dem Fahrzeug handelt es sich um ein großes Fahrzeug, z. B. einen Lastwagen. Es ist zu beachten, dass die Art des Fahrzeugs nicht darauf beschränkt ist und es sich beispielsweise auch um ein Kleinfahrzeug wie einen Pkw handeln kann.
Es ist zu beachten, dass der Motor auch in einer sich bewegenden Maschine, die kein Fahrzeug ist, eingesetzt werden kann, wie z. B. in einem Schiff, einer Baumaschine oder einer Industrieanlage, und dass er auch stationär sein kann.
Der Motor 1 umfasst einen Motorkörper 2, einen Ansaugkanal 3 und einen Abgaskanal 4, die mit dem Motorkörper 2 verbunden sind, sowie eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 5. Der Motorkörper 2 umfasst strukturelle Komponenten wie einen Zylinderkopf, einen Zylinderblock und ein Kurbelgehäuse sowie bewegliche Komponenten wie einen Kolben, eine Kurbelwelle und ein Ventil, die innerhalb der strukturellen Komponenten untergebracht sind. Die Ansaug- und Abluftströme sind durch weiße und schwarze Pfeile gekennzeichnet.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 5 setzt sich aus einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung des Common-Rail-Typs zusammen und umfasst ein Kraftstoffeinspritzventil, d.h. eine Einspritzdüse 7, die in jedem Zylinder vorgesehen ist, sowie ein Common-Rail 8, das mit jeder Einspritzdüse 7 verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 5 eine Förderpumpe 51 zum Ansaugen und Ablassen des Kraftstoffs im Kraftstofftank 50 und eine Versorgungspumpe 52, um den von der Förderpumpe 51 abgegebenen Kraftstoff unter hohen Druck zu setzen und ihn dem Verteilerrohr 8 zuzuführen. Die Förderpumpe 51 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine im Kraftstofftank 50 angeordnete Tankpumpe. Die Versorgungspumpe 52 wird von einer Kurbelwelle des Motors 1 gespeist und enthält ein Volumenregelventil zur Regulierung des abfließenden Kraftstoffvolumens.
Der Ansaugkanal 3 wird im Wesentlichen durch den mit dem Motorkörper 2 (insbesondere dem Zylinderkopf) verbundenen Ansaugkrümmer 10 und das mit dem stromaufwärtigen Ende des Ansaugkrümmers 10 verbundene Saugrohr 11 gebildet. Der Luftfilter 12, der Luftmengenmesser 13, der Kompressor 14C des Turboladers 14, der Zwischenkühler 15 und das elektronisch gesteuerte Ansaugdrosselventil 16 sind im Saugrohr 11 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärts gelegenen Seite in Richtung des Brennraums 9 des Motorkörpers 2 angeordnet. Der Luftmengenmesser 13 ist ein Sensor (Ansaugmengensensor) zur Erfassung der Ansaugluftmenge (Ansaugdurchsatz) pro Zeiteinheit des Motors 1.
Der Abgaskanal 4 wird im Wesentlichen durch den Abgaskrümmer 20, der mit dem Motorkörper 2 (insbesondere dem Zylinderkopf) verbunden ist, und das Abgasrohr 21 gebildet, das in Strömungsrichtung der Abluft aus dem Brennraum 9 des Motorkörpers 2 stromabwärts des Abgaskrümmers 20 angeordnet ist. Die Turbine 14T des Turboladers 14 ist zwischen dem Abgasrohr 21 bzw. dem Abgaskrümmer 20 und dem Abgasrohr 21 angeordnet. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Abgasnachbearbeitungsvorrichtung ist im Abgasrohr 21 auf der stromabwärts gelegenen Seite der Turbine 14T vorgesehen. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst beispielsweise einen Oxidationskatalysator, einen Partikelfilter, einen SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) und einen Ammoniak-Oxidationskatalysator in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in Strömungsrichtung der Abluft.
Der Motor 1 umfasst auch eine AGR-Vorrichtung (Abgasrückführung) 30. Die AGR-Vorrichtung 30 umfasst einen AGR-Kanal 31 zur Rückführung eines Teils der Abluft (als AGR-Gas bezeichnet) in den Abgaskanal 4 (insbesondere den Abgaskrümmer 20) in den Ansaugkanal 3 (insbesondere den Ansaugkrümmer 10), einen AGR-Kühler 32 zur Kühlung des durch den AGR-Kanal 31 strömenden AGR-Gases und ein AGR-Ventil 33 zur Regulierung der Durchflussmenge des AGR-Gases.
Darüber hinaus ist ein Elektronisches Steuergerät (ECU) 100 vorgesehen, das eine Steuereinheit, ein Schaltungselement (Schaltung) oder ein Steuergerät zur Steuerung des Motors 1 ist. ECU 100 umfasst eine CPU (Hauptprozessor) mit Berechnungsfunktionen, einen ROM (Festwertspeicher) und einen RAM (Direktzugriffsspeicher) als Speichermedium, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse, andere Speichervorrichtungen als den ROM und RAM und dergleichen.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Luftmengenmesser 13 sind ein Kurbelwinkelsensor 40 zur Erfassung des Kurbelwinkels und der Drehzahl (genauer gesagt, der Umdrehungen pro Minute (U/min)) des Motors, ein Gaspedalstellungssensor 41 zur Erfassung der Gaspedalstellung und ein Sensor 54 für den Druck im Verteilerrohr zur Erfassung des Drucks im Verteilerrohr vorgesehen. Die Ausgangssignale dieser Sensoren werden an die ECU 100 gesendet.
Die ECU 100 steuert verschiedene Vorrichtungen, d.h. die Einspritzdüse 7, das Volumenregelventil der Versorgungspumpe 52, das Saugdrosselventil 16 und das AGR Ventil 33 auf der Grundlage der Ausgangssignale der Sensoren.
Der Motorkörper 2 ist mit einem Anlassermotor 22 zum Starten des Motors ausgestattet. Der Motorschalter 42 zum Anweisen des Starts und Stopps des Motors ist mit der ECU 100 verbunden.
Wie oben beschrieben, ist DME-Kraftstoff bei Raumtemperatur gasförmig und lässt sich leichter entzünden als Leichtöl. Andererseits, wenn Defekte an der Einspritzdüse 7, wie z.B. Sitzdefekte der Einspritzdüse, auftreten, tritt der Kraftstoff aus dem Sitzteil der Düse in einigen Situationen aus, wenn der Motor abgestellt ist. Wenn in diesem Fall der Anlassermotor 22 eingeschaltet wird, um den Motor das nächste Mal zu starten, kann es unmittelbar nach dem Beginn der Kolbenkompression zu einer anormalen Verbrennung kommen, und der ausgetretene Kraftstoff kann sich an einer Stelle entzünden, die in der Konstruktion nicht vorgesehen ist. In solchen Fällen können wiederholte Stöße auf Kolben und Laufbuchsen zu Schäden an Kolbenringen und Laufbuchsen führen.
Die Startsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist ausgebildet, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Die Startsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen ersten Gassensor 43 (der dem Gassensor in den Ansprüchen entspricht) zum Erfassen der Gaskonzentration des vergasten DME-Kraftstoffs an einer Position in der Nähe des Brennraums 9, eine Spülpumpe 23 zum Durchführen einer Spülung an der Stelle von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite des Brennraums 9 und die oben beschriebene ECU 100. ECU 100 ist ausgebildet, um den Start des Motors 1 zu verbieten und die Spülpumpe 23 zu betreiben, wenn die DME-Gaskonzentration C1, die von dem ersten Gassensor 43 vor dem Start des Motors erfasst wird, gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert von C1s ist.
Darüber hinaus umfasst die Startsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform einen zweiten Gassensor 44 (der dem zusätzlichen Gassensor in den Ansprüchen entspricht) zur Erfassung der Gaskonzentration C2 des vergasten DME-Kraftstoffs an einer Position stromabwärts des Brennraums 9.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Gassensor 43 an einer Position stromaufwärts des Brennraums 9, genauer gesagt am Ansaugkrümmer 10, vorgesehen. Um eine anormale Verbrennung im Brennraum 9 zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Konzentration C1 des in den Brennraum 9 eintretenden Gases, d.h. des DME-Gases, an einer Position in der Nähe des Brennraums 9 auf der stromaufwärts gelegenen Seite unmittelbar nach dem Beginn des Ankurbelvorgangs zu erfassen, wenn angenommen wird, dass der Ankurbelvorgang eingeleitet wird. Daher ist es vorteilhaft, den ersten Gassensor 43 im Ansaugkrümmer 10 vorzusehen, wie in der vorliegenden Ausführungsform. Es ist zu beachten, dass die Position des ersten Gassensors 43 geändert werden kann.
Das DME, das aufgrund von Defekten der Einspritzdüse 7 in den Zylinder gelangt, entweicht aus dem Inneren des Zylinders, wo das Einlass-/Auslassventil geöffnet ist, nach außen, und das DME wird hauptsächlich im Ansaugkrümmer 10 und im Auslasskrümmer 20 zurückgehalten. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Spülpumpe 23 vorgesehen, um das zurückgehaltene DME durch Spülen zu entfernen. Die Spülpumpe 23 wird von der ECU 100 gesteuert.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der Saugverteiler 10 und das Saugrohr 11 durch das Spülrohr 24 verbunden, und die Spülpumpe 23 ist im Spülrohr 24 vorgesehen. Ein Ende (Eingangsende) des Spülrohrs 24 ist mit dem Eingang des Saugrohrs 11 verbunden, d.h. mit der Position zwischen dem Luftfilter 12 und dem Luftmengenmesser 13 im Saugrohr 11, aber diese Verbindungsposition kann geändert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Gassensor 44 am Abgasrohr 21 vorgesehen, genauer gesagt an einer Position stromabwärts der Turbine 14T und stromaufwärts der in der Zeichnung nicht dargestellten Abgasnachbearbeitungsvorrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Gassensor 44 nicht am Auspuffkrümmer 20, sondern an einer Position stromabwärts der Turbine 14T und entfernt vom Brennraum 9 vorgesehen. Es ist zu beachten, dass die Position des zweiten Gassensors 44 auch geändert werden kann, und er kann am Abgaskrümmer 20 vorgesehen sein.
Als nächstes wird eine Steuerung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
2 illustriert ein Steuerungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform. Die in der Zeichnung dargestellte Routine wird von der ECU 100 wiederholt in einem vorgegebenen Berechnungszyklus τ (z.B. 10 msec) ausgeführt.
Wenn der Motor abgestellt ist, ist das AGR Ventil 33 vollständig geschlossen. Wenn der Fahrer den Motorschalter 42 betätigt, um den Motor in dem Zustand zu starten, in dem der Motor abgestellt ist, wird die Routine gestartet.
Zunächst ermittelt die ECU 100 in Schritt S101, ob die DME-Gaskonzentration in der Nähe des Brennraums 9 eine hohe Konzentration aufweist. Der Einfachheit halber wird die Bestimmung, ob die Konzentration hoch ist, als „Bestimmung der hohen Konzentration“ bezeichnet, und die Bestimmung, ob die Konzentration nicht hoch ist (d.h. die Bestimmung, ob die Konzentration eine niedrige Konzentration ist), wird als „Bestimmung der niedrigen Konzentration“ bezeichnet. Die Bestimmung der hohen Konzentration wird kontinuierlich von dem Zeitpunkt an durchgeführt, an dem die unten beschriebene Startbedingung für die Bestimmung der hohen Konzentration zuerst erfüllt ist, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Endbedingung für die Bestimmung der hohen Konzentration erfüllt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Startbedingung für die Bestimmung der hohen Konzentration erfüllt, wenn die vom ersten Gassensor 43 ermittelte DME-Gaskonzentration C1 gleich oder größer ist als der vorgegebene Schwellenwert (erster Startschwellenwert) C1sH. Der Schwellenwert C1sH wird im Voraus auf einen minimalen oder nahezu minimalen Wert der DME-Gaskonzentration C1 eingestellt, bei dem es zu einer anormalen Verbrennung kommen kann, wenn das Anlassen gestartet wird.
Wenn in Schritt S101 ermittelt wird, dass die Konzentration hoch ist (Schritt S101: Ja), d.h. wenn festgestellt wird, dass die DME-Gaskonzentration C1 gleich oder größer als der Schwellenwert C1sH ist, geht die ECU 100 zu Schritt S102 über, um den Start des Motors zu verhindern, und schaltet in Schritt S103 die Spülpumpe 23 ein (ON).
Dann wird, wie durch den gestrichelten Pfeil a in 1 angedeutet, die Luft vom Saugrohr 11 in das Spülrohr 24 eingeleitet, so dass sie durch das Spülrohr 24 in den Ansaugkrümmer 10 eintritt. Anschließend strömt die Luft durch den Brennraum 9 des Zylinders, in dem das Einlass-/Auslassventil geöffnet ist, und dann in dieser Reihenfolge durch den Abgaskrümmer 20, die Turbine 14T und das Abgasrohr 21. Mit diesem Luftstrom kann das DME-Gas, das hauptsächlich im Ansaugkrümmer 10 und im Abgaskrümmer 20 zurückgehalten wird, zur Abgasseite abgeleitet werden, so dass eine Spülung des DME-Gases erreicht werden kann.
Wie oben beschrieben, führt die Spülpumpe 23 eine Spülung von einer Position stromaufwärts des Brennraums 9 zu einer Position stromabwärts des Brennraums 9 durch.
Das Starten des Motors wird beispielsweise durch das Verbot des Betriebs des Anlassermotors 22 verhindert.
Anschließend ermittelt das Steuergerät 100 in Schritt S104, ob die verstrichene Zeit t seit dem Beginn des Betriebs der Spülpumpe 23 die vorbestimmte Zeit ts oder mehr erreicht hat. Wenn die verstrichene Zeit t die vorbestimmte Zeit ts nicht erreicht hat, überspringt das Verfahren Schritt S105. Wenn die verstrichene Zeit t die vorbestimmte Zeit ts erreicht hat, fährt das Verfahren mit Schritt S105 fort, um das AGR Ventil 33 zu öffnen. Vorzugsweise ist das Öffnungsniveau zu diesem Zeitpunkt das vollständig geöffnete Niveau, es kann aber auch ein Zwischenniveau sein, das kleiner als das vollständig geöffnete Niveau ist.
Auf diese Weise wird das AGR Ventil 33 geöffnet, nachdem eine vorbestimmte Zeit ts seit dem Beginn des Betriebs der Spülpumpe 23 vergangen ist, oder mit anderen Worten, es wird mit einer Verzögerung oder einer Zeitdifferenz seit dem Beginn des Betriebs der Spülpumpe 23 geöffnet.
In dem Fall, in dem DME-Gas in der Nähe des Brennraums 9 (Ansaugkanal 10 und Abgaskanal 20) zurückgehalten wird, wird erkannt, dass DME-Gas auch im AGR-Kanal 31 zurückgehalten wird. Wird das AGR Ventil 33 jedoch gleichzeitig mit dem Beginn des Betriebs der Spülpumpe 23 geöffnet, strömt die Luft unmittelbar nach dem Beginn des Betriebs hauptsächlich in den AGR-Kanal 31 und damit weniger in den Brennraum 9.
Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform das AGR Ventil 33 zeitversetzt geöffnet. Auf diese Weise strömt die Luft unmittelbar nach Beginn des Betriebs der Spülpumpe 23 hauptsächlich in den Brennraum 9, so dass die Spülung des Ansaugkrümmers 10, des Brennraums 9 und des Abgaskrümmers 20 mit hoher Effizienz durchgeführt werden kann. Nachdem die vorgegebene Zeit ts verstrichen ist, kann die Spülung des Inneren des AGR-Kanals 31 durch Öffnen des AGR-Ventils 33 durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die gesamte Spülung effizient durchgeführt werden.
Nach Schritt S105 kehrt das Verfahren zu Schritt S101 zurück, und es wird ermittelt, ob die DME-Gaskonzentration in der Nähe des Brennraums 9 immer noch eine hohe Konzentration aufweist. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die unten beschriebene Bedingung für die Beendigung der Bestimmung der hohen Konzentration nicht erfüllt ist, wird ermittelt, dass sie hoch konzentriert ist. Wenn die Bedingung zur Beendigung der Bestimmung der hohen Konzentration erfüllt ist, wird ermittelt, dass die Konzentration nicht hoch ist. Wenn ermittelt wird, dass es sich um eine hohe Konzentration handelt, geht das Verfahren zu Schritt S102 über und die oben beschriebene Kontrolle wird wiederholt.
Die Bedingung zur Beendigung der Ermittlung der hohen Konzentration ist erfüllt, wenn die folgenden Bedingungen 1 und 2 erfüllt sind. Bedingung 1: Die vom ersten Gassensor 43 erfasste DME-Gaskonzentration C1 ist gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert (erster Abbruchschwellenwert) C1sL (C1≤C1sL). Bedingung 2: Die vom zweiten Gassensor 44 erfasste DME-Gaskonzentration C2 ist gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert (zweiter Abbruchschwellenwert) C2sL (C2≤C2sL).
Der erste Abbruchschwellenwert C1sL ist ein kleinerer Wert als der oben beschriebene erste Startschwellenwert C1sH und wird im Voraus auf einen ausreichend kleinen Wert der DME-Gaskonzentration C1 eingestellt, bei dem keine anormale Verbrennung auftreten kann, selbst wenn der Startvorgang durchgeführt wird, wie beispielsweise Werte um Null.
Der zweite Abbruchschwellenwert C2sL wird im Voraus auf einen Wert eingestellt, der gleich oder im Wesentlichen gleich dem ersten Abbruchschwellenwert C1sL ist.
Nach Beginn des Betriebs der Spülpumpe 23 nimmt der Wert der DME-Gaskonzentration C1, die vom ersten Gassensor 43 erfasst wird, allmählich ab. Andererseits steigt der Wert der DME-Gaskonzentration C2, die vom zweiten Gassensor 44 erfasst wird, zunächst unter dem Einfluss des DME-Gases, das von der stromaufwärts gelegenen Seite durch Spülung zugeführt wird, sinkt dann aber möglicherweise in Richtung des Wertes der DME-Gaskonzentration C1, die vom ersten Gassensor 43 erfasst wird. Wenn C1≤C1sL und C2≤C2sL erfüllt sind, wird ermittelt, dass die Spülung des DME-Gases abgeschlossen ist und dass die DME-Gaskonzentration in der Nähe des Brennraums 9 keine hohe Konzentration aufweist. Auf diese Weise kann die Tatsache, dass die DME-Gaskonzentration in der Nähe des Brennraums 9 ausreichend reduziert ist, durch die Verwendung des Erfassungswerts des zweiten Gassensors 44 gesichert werden, und somit kann das Auftreten einer anormalen Verbrennung beim Anlassen zuverlässig verhindert werden.
Kurz gesagt, von dem Zeitpunkt an, zu dem die Startbedingung für die Bestimmung der hohen Konzentration (C1≥C1sH) zum ersten Mal erfüllt ist, wird die Bestimmung, ob die DME-Gaskonzentration in der Nähe des Brennraums 9 eine hohe Konzentration ist (die Bestimmung der hohen Konzentration), gestartet, und es wird ermittelt, dass dies der Schritt S101 ist. Danach wird die Ermittlung, ob eine hohe Konzentration vorliegt, fortgesetzt, bis die Bedingung für die Beendigung der Ermittlung der hohen Konzentration (C1≤C1sL und C2≤C2sL) erfüllt ist. Danach wird ab dem Zeitpunkt, zu dem die Bedingung für die Beendigung der Bestimmung der hohen Konzentration (C1≤C1sL und C2≤C2sL) erfüllt ist, die Bestimmung, ob es sich nicht um eine hohe Konzentration handelt (Schritt S101: Nein), d.h. die Bestimmung der niedrigen Konzentration, begonnen.
Wenn dann in Schritt S101 ermittelt wird, dass es sich nicht um eine hohe Konzentration handelt (Schritt S101: Nein), geht die ECU 100 zu Schritt S106 über, um den Start des Motors zu ermöglichen, und wechselt in Schritt S107 in den normalen Startmodus, um den Motor zu starten. Das Starten des Motors wird beispielsweise durch das Zulassen des Betriebs des Anlassermotors 22 ermöglicht.
In der normalen Startbetriebsart bei Schritt S107 startet die ECU 100 den Motor gemäß der unten beschriebenen Sequenz. Die Sequenz der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen dieselbe wie die typische Motorstartsequenz.
Schritt S201: Das AGR Ventil 33 wird vollständig geschlossen, die Spülpumpe 23 wird gestoppt (ausgeschaltet (OFF)) und die Förderpumpe 51 wird eingeschaltet. Wenn die Förderpumpe 51 eingeschaltet ist, wird der Förderpumpe 52 DME-Kraftstoff mit einem vorgegebenen Förderdruck zugeführt.
Schritt S202: Der Anlassermotor 22 wird eingeschaltet, und das Kurbeln, d. h. die Drehung der Kurbelwelle, wird eingeleitet. Wenn der Motorschalter 42 ein typischer Schlüsselschalter ist, kann der Anlassermotor 22 eingeschaltet werden, wenn der Fahrer den Schlüsselschalter auf die Position „Starter ein“ stellt. Zusammen mit der Drehung der Kurbelwelle wird die Versorgungspumpe 52 betätigt, und der Kraftstoff wird unter Druck zum Verteilerrohr 8 geleitet.
Schritt S203: Auf der Grundlage der Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 40 werden die Drehfrequenz des Motors und die obere Totpunktposition des Referenzzylinders (in der vorliegenden Ausführungsform #einZylinder) erfasst. Dann werden der der Motordrehfrequenz entsprechende Soll-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und der für den Start erforderliche Soll-Druck im Verteilerrohr berechnet. Das Volumenregelventil der Versorgungspumpe 52 wird so gesteuert, dass der vom Common-Rail-Drucksensor 54 erfasste tatsächliche Common-Rail-Druck nahe am Ziel-Common-Rail-Druck liegt.
Schritt S204: Wenn der tatsächliche Druck im Verteilerrohr in die Nähe des angestrebten Drucks im Verteilerrohr gelangt und der vom Kurbelwinkelsensor 40 erfasste tatsächliche Kurbelwinkel den angestrebten Kraftstoffeinspritzzeitpunkt erreicht, wird von der Einspritzdüse 7 eine vorbestimmte, für den Start geeignete Kraftstoffmenge eingespritzt.
Schritt S205: Wenn der Motor beginnt, selbst zu fahren, wird der Anlassermotor 22 ausgeschaltet. Es ist zu beachten, dass in dem Fall, in dem der Motorschalter 42 ein Schlüsselschalter ist, der Anlassermotor 22 ausgeschaltet werden kann, wenn der Fahrer das selbsttätige Fahren bestätigt und den Schlüsselschalter aus der Einschaltstellung zurückstellt.
Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die vom ersten Gassensor 43 vor dem Start des Motors erfasste DME-Gaskonzentration C1 gleich oder größer als der erste Startschwellenwert C1sH ist, das Starten des Motors untersagt und die Spülpumpe 23 betrieben. Auf diese Weise kann der Motor gestartet werden, nachdem zuvor eine Spülung des DME-Gases, das in der Nähe des Brennraums 9 zurückgehalten wird, vor dem Start des Motors durchgeführt wurde, und somit können Schäden am Motor aufgrund des Austretens des DME-Kraftstoffs zuverlässig verhindert werden.
Das Vorstehende ist eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, aber es gibt verschiedene mögliche Ausführungsformen und Variationen der vorliegenden Offenbarung.
(1) Beispielsweise kann ein elektrischer Turbolader als Turbolader 14 verwendet werden, und ein Kompressor des elektrischen Turboladers kann als Spülpumpe verwendet werden. In diesem Fall kann, wenn der elektrische Turbolader eingeschaltet ist, die Spülung des Inneren des Ansaugkanals 3 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Kompressors und auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Ansaugkrümmers 10 durchgeführt werden (siehe virtueller Linienpfeil b in 1), und somit kann die Spülung von DME-Gas in einem größeren Bereich zuverlässiger durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall das Spülrohr 24 natürlich weggelassen wird.
(2) Der zweite Gassensor 44 kann an einer Position näher am Brennraum 9, z.B. am Auspuffkrümmer 20, vorgesehen werden, und die Startbedingung für die Bestimmung der hohen Konzentration kann auf der Grundlage der vom zweiten Gassensor 44 ermittelten zweiten Gaskonzentration C2 festgelegt werden. Beispielsweise kann, wenn die vom zweiten Gassensor 44 erfasste DME-Gaskonzentration C2 gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert (zweiter Startschwellenwert) C2sH ist, ermittelt werden, dass es sich um eine hohe Konzentration handelt (Schritt S101: Ja), um den Start des Motors zu verhindern (Schritt S102) und die Spülpumpe 23 einzuschalten (Schritt S103).
Alternativ kann ermittelt werden, dass es sich um eine hohe Konzentration handelt, wenn sowohl die vom ersten Gassensor 43 erfasste DME-Gaskonzentration C1 als auch die vom zweiten Gassensor 44 erfasste DME-Gaskonzentration C2 gleich oder größer als der Schwellenwert C1sH bzw. C2sH sind.
Alternativ kann ermittelt werden, dass es sich um eine hohe Konzentration handelt, wenn entweder die vom ersten Gassensor 43 erfasste DME-Gaskonzentration C1 oder die vom zweiten Gassensor 44 erfasste DME-Gaskonzentration C2 gleich oder größer als der Schwellenwert C1sH bzw. C2sH ist.
(3) Die Bedingung für die Beendigung der Bestimmung der hohen Konzentration kann nur mit dem Erfassungswert des ersten Gassensors 43 festgelegt werden, indem der zweite Gassensor 44 weggelassen wird. Beispielsweise ist es möglich, zu ermitteln, dass es sich nicht um eine hohe Konzentration handelt, wenn die vom ersten Gassensor 43 erfasste DME-Gaskonzentration C1 gleich oder kleiner ist als der erste Beendigungsschwellenwert C1sL (die oben beschriebene Bedingung 1) allein.
(4) Umgekehrt kann die Abbruchbedingung zur Ermittlung der hohen Konzentration nur auf der Grundlage des Erfassungswertes des zweiten Gassensors 44 festgelegt werden. Beispielsweise ist es möglich, zu ermitteln, dass es sich nicht um eine hohe Konzentration handelt, wenn die vom zweiten Gassensor 44 erfasste DME-Gaskonzentration C2 gleich oder kleiner ist als der zweite Abbruchschwellenwert C2sL (die oben beschriebene Bedingung 2) allein.
(5) In der Ausführungsform ist die Spülpumpe auf der stromaufwärtigen Seite des Brennraums vorgesehen, und die Spülung des DME-Gases wird durch Drücken der Luft durchgeführt. Umgekehrt kann die Spülpumpe auf der stromabwärts gelegenen Seite des Brennraums vorgesehen sein, um die Spülung des DME-Gases durch Ansaugen der Luft durchzuführen.
(6) Der Flüssiggasbrennstoff ist nicht auf DME beschränkt, sondern kann jeder beliebige Flüssiggasbrennstoff sein. Beispielsweise kann es sich um Erdgas, Wasserstoff und dergleichen handeln.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nicht nur auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, und alle Variationen, Anwendungen und Äquivalente, die von der Idee der vorliegenden Offenbarung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, umfasst werden, sind in der vorliegenden Offenbarung enthalten. Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung nicht als einschränkend auszulegen, sondern kann auf jede andere Technologie angewendet werden, die in den Anwendungsbereich der Idee der vorliegenden Offenbarung fällt.
Bezugszeichenliste

1: Motor
9: Brennraum
23: Spülpumpe
33: AGR Ventil
43: Erster Gassensor
44: Zweiter Gassensor
100: Elektronisches Steuergerät (ECU)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017150437 [0003]

Claims

Startsteuerungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine, die verflüssigten Gaskraftstoff verwendet, wobei die Startsteuerungsvorrichtung umfasst: einen Gassensor, der ausgebildet ist, um eine Gaskonzentration des verflüssigten Gaskraftstoffs in einem vergasten Zustand an einer Position in der Nähe eines Brennraums zu erfassen; eine Spülpumpe, die ausgebildet ist, um eine Spülung von einer Position stromaufwärts des Brennraums zu einer Position stromabwärts des Brennraums durchzuführen; und eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um einen Start der Brennkraftmaschine zu verhindern und die Spülpumpe zu betreiben, wenn die von dem Gassensor vor dem Start der Brennkraftmaschine erfasste Gaskonzentration gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Startsteuerungsvorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ein AGR-Ventil (Exhaust Gas Recirculation) öffnet, wenn eine vorbestimmte Zeit nach dem Start eines Betriebs der Spülpumpe verstrichen ist.
Startsteuerungsvorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der Gassensor an einer Position stromaufwärts des Brennraums vorgesehen ist.
Die Startsteuerungsvorrichtung der Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, die ferner einen zusätzlichen Gassensor umfasst, der ausgebildet ist, um eine Gaskonzentration des verflüssigten Gaskraftstoffs in einem vergasten Zustand an einer Position stromabwärts des Brennraums zu erfassen, wobei die Steuereinheit den Start der Brennkraftmaschine zulässt und die Spülpumpe stoppt, wenn eine durch den Gassensor erfasste Gaskonzentration gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert nach einem Start eines Betriebs der Spülpumpe wird, und eine durch den zusätzlichen Gassensor erfasste Gaskonzentration gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert wird.