SE1350507A1 - Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorII - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande förstyrning av en förbranningsmotor (l0l), varvid namndaförbranningsmotor (lOl) innefattar åtminstone enförbranningskammare (20l) och organ (202) för tillförsel avbransle till namnda förbranningskammare (20l), varvidförbranning i namnda förbranningskammare (20l) sker i förbranningscykler. Under en första del av en första förbranningscykel, med hjalpav ett första sensororgan (206) faststalls ett förstaparametervarde representerande en storhet vid förbranning i namnda förbranningskammare (20l), och - baserat på namnda första parametervarde, reglera förbranningunder påföljande del av namnda första förbranningscykel,varvid vid namnda reglering förbranningen under namndapåföljande del av namnda första förbranningscykel regleras medavseende på en vid namnda efterföljande förbranning resulterande temperatur.Uppfinningen avser aven ett system och ett fordon. Fig. 3

Description

l0 l5 Förekomsten av oönskade föreningar i det från förbränningsmotorns resulterande avgasflödet orsakas i stor utsträckning av förbränningsprocessen i förbränningsmotorns förbränningskammare, åtminstone delvis beroende på den mängd bränsle som åtgår vid förbränningen. Av denna anledning, samt av det faktum att en mycket stor del av framförallt tunga fordons driftsekonomi styrs av mängden förbrukat bränsle, läggs även stor möda på att effektivisera förbränningsmotorns förbränning vid strävan att minska utsläpp samt bränsleförbrukning.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för reglering av en förbränningsmotor. Detta syfte uppnås med ett förfarande enligt patentkrav l.

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för reglering av en förbränningsmotor, varvid nämnda förbränningsmotor innefattar åtminstone en förbränningskammare och organ för tillförsel av bränsle till nämnda förbränningskammare, varvid förbränning i nämnda förbränningskammare sker i förbränningscykler.

Under en första del av en första förbränningscykel, med hjälp av ett första sensororgan fastställs ett första parametervärde representerande en storhet vid förbränning i nämnda förbränningskammare, och - baserat på nämnda första parametervärde, reglera förbränning under påföljande del av nämnda första förbränningscykel, varvid vid nämnda reglering förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel regleras med avseende på en representation av en vid nämnda efterföljande förbränning resulterande temperatur. lO l5 Såsom har nämnts ovan har förbränningsmotorns verkningsgrad stor inverkan på ett fordons totalekonomi, i synnerhet med avseende på tunga fordon. Av denna anledning är det ofta önskvärt att förbränningen styrs på ett sätt som medför en så effektiv förbränning som möjligt.

Dessutom kan förbränningsmotorns förbränning styras med avseende på önskade avgasegenskaper vid behandling i det efterföljande avgassystemet. T.ex. kan insprutningstidpunkt och/eller mängd insprutat bränsle styras för att påverka förbränningens förlopp och därmed t.ex. avgasströmmens temperatur och/eller sammansättning. T.ex. kan det i vissa fall vara önskvärt med en högre avgastemperatur på bekostnad av förbränningsmotorns verkningsgrad för att önskad funktion för en eller flera komponenter i efterbehandlingssystemet ska erhållas. Det kan även vara så att den totala verkningsgraden, med även avgasefterbehandlingen inräknad, kan förbättras även vid en försämring av förbränningsmotorns verkningsgrad, t.ex. pga. minskad åtgång av reduktionsmedel, såsom t.ex. ureatillförsel, på bekostnad av en förhöjd bränsletillförsel.

Det kan även vid vissa situationer vara acceptabelt med en försämring av även den totala verkningsgraden, t.ex. för att uppnå något önskat förhållande i efterbehandlingssystemet.

Föreliggande uppfinning avser en reglering av förbränningsprocessen där en pågående förbränningscykels förlopp kan regleras under pågående förbränning mot ett önskat resultat av förbränningen. I synnerhet styrs förbränningens förlopp med avseende på en resulterande temperatur vid förbränningen. Denna resulterande temperatur kan utgöras av en resulterande medeltemperatur för gasen i förbränningskammaren vid slutet av förbränningscykeln. Regleringen enligt föreliggande uppfinning kan åstadkommas genom att under en lO l5 första del av en förbränningscykel fastställa ett parametervärde representerande en storhet vid förbränningen, såsom t.ex. ett i förbränningskammaren rådande tryck.

Baserat på detta parametervärde, såsom således t.ex. rådande tryck, regleras sedan förbränningen under en efterföljande del av förbränningscykeln, varvid förbränningen regleras med avseende på en temperatur för nämnda förbränningsprocess.

Genom att förfara på detta sätt kan önskade avgas- och/eller förbränningsegenskaper erhållas vid förbränningen. T.ex. kan det vara önskvärt att avgasernas temperatur uppgår till någon viss temperatur vid utsläpp från motorn. Förbränningen kan därvid regleras mot en önskad resulterande avgastemperatur vid den tidpunkt när avgasventilerna öppnas, varvid en avgasström med mycket exakt och önskad temperatur kan erhållas. Detta kan t.ex. vara önskvärt för att uppnå önskade egenskaper, såsom önskad temperatur och/eller önskade kemiska reaktioner vid avgasbehandlingskomponenter i avgassystemet.

T.ex. kan en relation mellan någon tillämplig komponent i efterbehandlingssystemet, såsom t.ex. en SCR-katalysator, och avgasströmmens temperatur vid utsläpp ur cylindern fastställas, varvid en mappning avseende avgasströmmens temperaturförändring från cylinder till t.ex. SCR-katalysator kan utföras, och där mappningen kan tillämpas för att fastställa en önskad vid förbränningen resulterande avgastemperatur som sedan förväntas resultera i en önskad temperatur vid t.ex. SCR-katalysatorn. Alternativt kan t.ex. en tabell användas med t.ex. omgivningstemperatur, en eller flera temperaturer i efterbehandlingssystemet, och resulterande temperatur vid förbränningen, varvid ett börvärde vid förbränningen kan fastställas genom tabelluppslagning.

Alternativt kan förbränningscykeln regleras med avseende på den temperaturförändring som förbränningsförloppet genomgår l0 l5 under förbränningen, dvs. förbränningen regleras baserat på hur förbränningskammartemperaturen varierar under förbränningen, dvs. inte enbart mot en sluttemperatur, och kan t.ex. i möjligaste mån bringas att följa någon tillämplig temperaturkurva, varvid denna temperaturvariatiön styrs genom att påverka förbränningen under pågående förbränningscykel så att en önskad temperaturvariatiön under förbränningen erhålls.

Regleringen kan styras mot en empiriskt eller på annat sätt fastställd temperaturkurva (temperaturspår) som förväntas resultera i någon önskad egenskap, t.ex. med avseende på emissioner eller någon annan egenskap.

Genom att styra temperaturvariationen under förbränningen kan avgasströmmens sammansättning styras på så sätt att förekomsten av de olika normalt i avgasströmmens förekommande substanserna kan påverkas i önskad riktning, t.ex. i beroende av önskad sammansättning vid en eller flera avgasbehandlingskomponenter i avgassystemet. Genom att styra temperaturvariationen kan även emissioner minimeras.

Regleringen enligt föreliggande uppfinning kan t.ex. användas för att minimera oönskade avgasutsläpp. Genom att utföra regleringen under pågående förbränningscykel kan förbränningen påverkas i större utsträckning jämfört med att utföra reglering enbart baserat på tidigare förbränningscykler.

Regleringen av förbränningen kan även vara anordnad att utföras individuellt för varje cylinder, och det är även möjligt att reglera en förbränning vid en efterföljande förbränningscykel baserat på information från en eller flera tidigare förbränningsprocesser.

Denna typ av reglering har fördelen att t.ex. skillnader mellan olika cylindrar kan detekteras och kompenseras med hjälp av individuell justering av parametrar för en specifik cylinder, såsom öppningstid för insprutningsmunstycken etc. l0 l5 Det kan dock även vara så att olika reglering av olika cylindrar kan vara önskvärd, t.ex. för att styra vissa cylindrar mot uppfyllande av något kriterium, och andra cylindrar mot något annat tillämpligt kriterium, vilket också kan åstadkommas enligt uppfinningen. Vidare kan endast en eller en delmängd av cylindrarna vara anordnade att styras enligt uppfinningen, medan förbränningen i övriga cylindrar kan utföras pä sedvanligt eller annat tillämpligt sätt.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan t.ex. implementeras med hjälp av en eller flera FPGA (Field- Programmable Gate Array)- kretsar, och/eller en eller flera ASIC (application-specific integrated circuit)-kretsar, eller andra typer av kretsar som kan hantera önskad beräkningshastighet.

Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och fördelar därav kommer att framgå ur följande detaljerade beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade ritningarna.

Kort beskrivning av ritningar Fig. 1A visar schematiskt ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning kan användas.

Fig. lB visar en styrenhet i styrsystemet för det i fig. lA visade fordonet.

Fig. 2 visar förbränningsmotorn vid det i fig. lA visade fordonet mer i detalj.

Fig. 3 visar ett exempelförfarande enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar ett exempel pä ett estimerat temperaturspär för en förbränning.

Fig. 5A-B visar ett exempel på reglering vid situationer med fler än tre insprutningar.

Fig. 6 visar ett exempel på en MPC-reglering.

Detaljerad beskrivning av utföringsformer Fig. 1A visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Drivlinan innefattar en förbränningsmotor 101, vilken på ett sedvanligt satt, via en på förbränningsmotorn 101 utgående axel, vanligtvis via ett svänghjul 102, är förbunden med en växellåda 103 via en koppling 106.

Förbränningsmotorn 101 styrs av fordonets styrsystem via en styrenhet 115. Likaså styrs kopplingen 106, vilken t.ex. kan utgöras av en automatiskt styrd koppling, och växellådan 103 av fordonets styrsystem med hjälp av en eller flera tillämpliga styrenheter (ej visat). Naturligtvis kan fordonets drivlina även vara av annan typ såsom t.ex. av en typ med konventionell automatväxellåda eller av en typ med en manuellt växlad växellåda etc.

En från växellådan 103 utgående axel 107 driver drivhjul 113, 114 på sedvanligt sätt via slutväxel och drivaxlar 104, 105. I fig. 1A visas endast en axel med drivhjul 113, 114, men på sedvanligt sätt kan fordonet innefatta fler än en axel försedd med drivhjul, liksom även en eller flera ytterligare axlar, såsom en eller flera stödaxlar. Fordonet 100 innefattar vidare ett avgassystem med ett efterbehandlingssystem 200 för sedvanlig behandling (rening) av avgasutsläpp resulterande från förbränning i förbränningsmotorns 101 förbränningskammare (t.ex. cylindrar).

Efterbehandlingssystem innefattar ofta någon form av katalytisk reningsprocess, där en eller flera katalysatorer används för rening av avgaserna. Fordon med dieselmotor innefattar även ofta ett dieselpartikelfilter (Diesel Particulate Filter, DPF) för att fånga upp vid förbränning av bränsle i förbränningsmotorns förbränningskammare bildade sotpartiklar. Vidare kan efterbehandlingssystem vid fordon av den visade typen innefatta en oxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC). Oxidationskatalysatorn DOC har flera funktioner, och används normalt primärt för att vid efterbehandlingen av avgasströmmen oxidera kvarvarande kolväten och kolmonoxid i avgasströmmen till koldioxid och vatten. Oxidationskatalysatorn kan även t.ex. oxidera kvävemonoxid (NO) till kvävedioxid (N02).

Efterbehandlingssystem kan även innefatta fler/andra typer av komponenter än vad som har exemplifierats ovan, liksom även färre komponenter. T.ex. kan efterbehandlingssystemet 200 innefatta en nedströms om partikelfiltret anordnad SCR (Selective Catalytic Reduction) -katalysator. SCR- katalysatorer använder ammoniak (NH3), eller sammansättning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel för reduktion av mängden kväveoxider NOX i avgasströmmen.

Vidare är förbränningsmotorer vid fordon av den i fig. 1A visade typen ofta försedda med styrbara injektorer för att tillföra önskad bränslemängd vid önskad tidpunkt i förbränningscykeln, såsom vid en specifik kolvposition (vevvinkelgrad) i fallet med en kolvmotor, till förbränningsmotorns förbränningskammare.

I fig. 2 visas schematiskt ett exempel pä ett bränsleinsprutningssystem för den i fig. 1A exemplifierade förbränningsmotorn 101. Bränsleinsprutningssystemet utgörs av ett s.k. Common Rail-system, men uppfinningen är lika tillämplig vid andra typer av insprutningssystem. I fig. 2 visas endast en cylinder/förbränningskammare 201 med en i cylindern verkande kolv 203, men förbränningsmotorn 101 utgörs i föreliggande exempel av en sexcylindrig förbränningsmotor, och kan allmänt utgöras av en motor med ett godtyckligt antal cylindrar/förbränningskammare, såsom t.ex. ett godtyckligt antal cylindrar/förbränningskammare i intervallet 1-20 eller ännu fler. Förbränningsmotorn innefattar vidare åtminstone en respektive injektor 202 för varje förbränningskammare (cylinder) 201. Varje respektive injektor används således för insprutning (tillförsel) av bränsle i en respektive förbränningskammare 201. Alternativt kan två eller flera injektorer per förbränningskammare användas. Injektorerna 202 är individuellt styrda av respektive och vid respektive injektor anordnade aktuatorer (ej visat), vilka baserat på mottagna styrsignaler, såsom t.ex. från styrenheten 115, styr öppning/stängning av injektorerna 202.

Styrsignalerna för styrning av aktuatorernas öppning/stängning av injektorerna 202 kan genereras av någon tillämplig styrenhet, såsom i detta exempel av motorstyrenheten 115.

Motorstyrenheten 115 fastställer således den mängd bränsle som faktiskt skall insprutas vid någon given tidpunkt, t.ex. baserat på rådande driftsförhållanden hos fordonet 100.

Det i fig. 2 visade insprutningssystemet utgörs alltså av ett s.k. Common Rail-system, vilket innebär att samtliga injektorer (och därmed förbränningskammare) försörjs med bränsle från ett gemensamt bränslerör 204 (Common Rail), vilket med hjälp av en bränslepump 205 fylls med bränsle från en bränsletank (ej visad) samtidigt som bränslet i röret 204, också med hjälp av bränslepumpen 205, trycksätts till ett visst tryck. Det i det gemensamma röret 204 högt trycksatta bränslet insprutas sedan i förbränningsmotorns 101 förbränningskammare 201 vid öppning av respektive injektor 202. Flera öppningar/stängningar av en specifik injektor kan utföras under en och samma förbränningscykel, varvid således flera insprutningar kan utföras under en förbränningscykels förbränning. Vidare är varje förbränningskammare försedd med en respektive trycksensor 206 för avgivande av signaler av ett i förbränningskammaren rådande tryck till t.ex. styrenheten 115. Trycksensorn kan t.ex. vara piezo-baserad och bör vara så pass snabb att den kan avge vevvinkelupplösta trycksignaler, såsom t.ex. vid var 10:e, var 5:e eller varje vevvinkelgrad eller annat tillämpligt intervall, såsom t.ex. än oftare.

Med hjälp av system av den i fig. 2 visade typen kan förbränningen under en förbränningscykel i en förbränningskammare styras i stor utsträckning, t.ex. genom utnyttjande av multipla insprutningar, där insprutningstidpunkter och/eller varaktighet för respektive insprutning kan regleras, och där data från t.ex. trycksensorerna 206 kan tas i beaktande vid regleringen.

Enligt föreliggande uppfinning anpassas t.ex. insprutningstidpunkter och/eller varaktighet och/eller insprutad bränslemängd under pågående förbränning baserat på data från den pågående förbränningen i syfte att reglera förbränningen med avseende på en temperatur vid förbränningen förhärskande och/eller resulterande temperatur. I fig. 3 visas ett exempelförfarande 300 enligt föreliggande uppfinning, där förfarandet enligt föreliggande exempel är anordnat att utföras av den i fig. 1A-B visade motorstyrenheten 115.

Allmänt består styrsystem i moderna fordon av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) såsom styrenheten, eller controller, 115, och olika på fordonet anordnade komponenter.

Såsom är känt kan dylika styrsystem innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat på fler än en styrenhet. ll För enkelhetens skull visas i fig. 1A-B, endast motorstyrenheten 115 i vilken föreliggande uppfinning är implementerad i den visade utföringsformen. Uppfinningen kan dock även implementeras i en för föreliggande uppfinning dedikerad styrenhet, eller helt eller delvis i en eller flera andra vid fordonet redan befintliga styrenheter. Med tanke på den hastighet med vilken beräkningar enligt föreliggande uppfinning utförs kan uppfinningen vara anordnad att implementeras i en styrenhet som är särskilt avpassad för realtidsberäkningar av typen enligt nedan. Implementering av föreliggande uppfinning har visat att t.ex. ASIC- och FPGA- lösningar är lämpade för och väl klarar av beräkningar enligt föreliggande uppfinning.

Styrenhetens 115 (eller den/de styrenheter vid vilken/vilka föreliggande uppfinning är implementerad) funktion enligt föreliggande uppfinning kan, förutom att bero av sensorsignaler från trycksensorn 202, t.ex. bero av signaler frän andra styrenheter eller sensorer. Allmänt gäller att styrenheter av den visade typen normalt är anordnade att ta emot sensorsignaler frän olika delar av fordonet, liksom från olika på fordonet anordnade styrenheter.

Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt av ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator eller styrenhet åstadkommer att datorn/styrenheten utför önskad styrning, säsom förfarandesteg enligt föreliggande uppfinning.

Datorprogrammet utgör vanligtvis del av en datorprogramprodukt, där datorprogramprodukten innefattar ett tillämpligt lagringsmedium 121 (se fig. 1B) med datorprogrammet lagrat pä nämnda lagringsmedium 121. Nämnda digitala lagringsmedium 121 kan t.ex. utgöras av någon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only 12 Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc., och vara anordnat i eller i förbindelse med styrenheten, varvid datorprogrammet exekveras av styrenheten. Genom att ändra datorprogrammets instruktioner kan således fordonets uppträdande i en specifik situation anpassas.

En exempelstyrenhet (styrenheten 115) visas schematiskt i fig. 1B, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av t.ex. någon lämplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets för digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), en eller flera FPGA (Field-Programmable Gate Array)- kretsar eller en eller flera kretsar med en förutbestämd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC).

Beräkningsenheten 120 är förbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 120 t.ex. den lagrade programkoden och/eller den lagrade data beräkningsenheten 120 behöver för att kunna utföra beräkningar. Beräkningsenheten 120 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 121.

Vidare är styrenheten försedd med anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 för mottagande av insignaler kan detekteras som information för behandling av beräkningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla beräkningsresultat från beräkningsenheten 120 till utsignaler för överföring till andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter för vilka signalerna är avsedda. Var och en av anslutningarna till anordningarna för mottagande respektive l0 l5 l3 sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös anslutning. Åter till det i fig. 3 visade förfarandet 300 startar förfarandet i steg 301, där det fastställs huruvida den uppfinningsenliga regleringen av förbränningsprocessen ska utföras. Den uppfinningsenliga regleringen kan t.ex. vara anordnad att utföras kontinuerligt så fort förbränningsmotorn l0l startas. Alternativt kan regleringen vara anordnad att utföras t.ex. så länge som förbränningsmotorns förbränning inte ska regleras enligt något annat kriterium. T.ex. kan det finnas situationer där det ar önskvärt att reglering utförs baserat på andra faktorer än förbränningens temperatur i första hand. Enigt en utföringsform utförs samtidig reglering av förbränningen med avseende på förbränningens temperatur och åtminstone en ytterligare reglerparameter. T.ex. kan en avvägning göras, där reglerparametrarnas prioritering vid uppfyllnad av önskat regleringsresultat t.ex. kan vara anordnad att styras enligt någon tillämplig kostnadsfunktion.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning utgörs alltså av ett förfarande för reglering av förbränningsmotorn l0l under det att förbränning sker i nämnda förbränningskammare 20l i förbränningscykler. Såsom är känt är termen förbränningscykel definierad som de steg en förbränning vid en förbränningsmotor innefattar, såsom t.ex. tvåtaktsmotorns två takter respektive fyrtaktsmotorns fyra takter. Termen innefattar även cykler där inget bränsle faktiskt insprutas, men där förbränningsmotorn ändå drivs vid något varvtal, såsom av fordonets drivhjul via drivlinan vid t.ex. släpning. Dvs. även om ingen insprutning av bränsle utförs sker fortfarande en förbränningscykel för 14 t.ex. varje två varv (vid fyrtaktsmotor), eller t.ex. varje varv (tvåtaktsmotor), som förbränningsmotorns utgående axel roterar. Det motsvarande gäller även andra typer av förbränningsmotorer.

I steg 302 fastställs huruvida en förbränningscykel har eller kommer att påbörjas, och när så är fallet fortsätter förfarandet till steg 303 samtidigt som en parameter i representerande insprutningsnummer sätts lika med ett.

I steg 303 fastställs ett insprutningsschema som förväntas resultera i en under förbränningen önskad temperatur, såsom t.ex. ett insprutningsschema som förväntas resultera i en önskad sluttemperatur eller som förväntas resultera i ett önskat temperaturspår under förbränningscykelns förbränning.

Allmänt gäller att tillförseln av bränsle både avseende mängd och på vilket sätt, dvs. de en eller flera bränsleinsprutningar som ska utföras under förbränningscykeln normalt är på förhand definierade, t.ex. i beroende av det arbete (vridmoment) som förbränningsmotorn ska uträtta under förbränningscykeln, eftersom förändring av det fastställda insprutningsschemat inte utförs under en pågående förbränningscykel enligt känd teknik. Förutbestämda insprutningsscheman kan t.ex. finnas tabellerade i fordonets styrsystem för ett stort antal driftsfall, såsom olika motorvarvtal, olika begärda arbeten, olika förbränningslufttryck etc., där tabellerad data t.ex. kan ha framtagits genom tillämpliga prov/mätningar vid t.ex. utveckling av förbränningsmotor och/eller fordon, varvid tillämpligt insprutningsschema kan väljas utifrån rådande förhållanden, och där insprutningsschemat kan väljas t.ex. baserat på en önskan om hur temperaturen i förbränningskammaren ska förändras. l0 l5 l5 Dessa insprutningsscheman kan utgöras av insprutningarnas antal respektive egenskaper i form av t.ex. tidpunkt (vevvinkelläge) för start av insprutning, insprutningens längd, insprutningstryck etc., och alltså finnas lagrade för ett stort antal driftsfall i fordonets styrsystem, och t.ex. vara framräknade/uppmätta med målet att resultera i en viss avgastemperatur.

Enligt en utföringsform av uppfinningen fastställs ett insprutningsschema innan förbränningen påbörjas genom tillämpliga beräkningar, såsom t.ex. enligt nedan, där t.ex. önskat uträttat arbete, önskad avgastemperatur, önskade emissioner (såsom t.ex. hög/låg andel NOX) kan utgöra parametrar vid beräkningarna, liksom t.ex. önskad sluttemperatur för avgaserna såsom enligt en utföringsform av uppfinningen.

Enligt föreliggande utföringsform tillämpas i steg 303 ett dylikt förutbestämt insprutningsschema, där detta förutbestämda insprutningsschema väljs baserat på rådande förhållanden och önskat av förbränningsmotorn uträttat arbete, t.ex. genom tabelluppslagning. Enligt en utföringsform kan även önskad avgastemperatur utgöra en parameter vid val av insprutningsschema, varvid olika insprutningsscheman kan finnas definierade där olika temperaturutvecklingar förväntas vid förbränningen samtidigt som t.ex. samma arbete på förbränningsmotorns utgående axel uträttas. Enligt en utföringsform behöver inte önskad temperatur tas med i valet av insprutningsschema i steg 303, utan temperaturparametern kan vara anordnad att tillämpas först vid reglering efter det att en första insprutning eller första del av en insprutning har utförts. 16 Enligt en utföringsform fastställs insprutningsschemat helt enligt t.ex. de nedan visade beräkningarna, där t.ex. olika på förhand definierade insprutningsscheman kan jämföras med varandra i steg 303 för att fastställa ett mest fördraget insprutningsschema, således redan innan en första bränsleinsprutning utförs, men i det nedan exemplifierade beräkningsexemplet tillämpas dock beräkningarna först efter det att insprutning har påbörjats under förbränningscykeln.

Eftersom specifika antagna förhållanden sannolikt resulterar i samma föredragna insprutningsschema varje gång kan det vara fördelaktigt att inför en förbränningscykel välja ett insprutningsschema genom någon typ av uppslagning och därmed minska beräkningsbelastningen, varvid beräkning enligt nedan således utförs först efter det att insprutning har påbörjats.

Förutom nedanstående exempel på hur insprutningsschemat kan fastställas kan alternativt andra modeller med motsvarande funktion tillämpas.

Den måltemperatur, Ttæqïmm, som önskas för avgaserna när avgasventilerna öppnas och avgaserna förs ut i avgassystemet, och som kan styra val av insprutningsschema, kan fastställas på något tillämpligt sätt. Såsom har nämnts ovan kan t.ex. en relation mellan avgasströmmens temperatur vid någon tillämplig komponent i efterbehandlingssystemet och avgasströmmens temperatur vid utsläpp ur cylindern fastställas, varvid TtægäEW>kan fastställas baserat på någon önskad temperatur i efterbehandlingssystemet. Alternativt kan t.ex. TU”¶¶mm styras baserat på signaler från en eller flera temperatursensorer i efterbehandlingssystemet. Tämqfimw kan även t.ex. vara anordnad att styras av empiriska data, där mätningar på förhand kan ha utförts och t.ex. avgasemissioner eller andra parametrar ha uppmätts, och där fördelaktiga förbränningskammartemperaturer kan ha uppmätts och sedan inmatats i fordonets styrsystem, 17 varvid börvärde vid förbränningen kan fastställas genom tabelluppslagning eller på annat tillämpligt sätt. Enligt nedan fastställs enligt en utföringsform inte enbart en sluttemperatur T&K¶fi@m, utan ett föredraget temperaturspår kan fastställas, t.ex. baserat på empiriska data, och där sedan reglering utförs mot detta fastställda temperaturspår.

Enligt föreliggande utföringsform fastställs således i steg 303 ett fördefinierat insprutningsschema vid förbränningscykelns början, varvid reglering enligt uppfinningen utförs först efter det att bränsleinsprutning har påbörjats under förbränningscykeln, såsom först efter det att åtminstone en insprutning har utförts under förbränningscykeln, eller efter det att en insprutning åtminstone har påbörjats.

Bränsleinsprutning utförs alltså normalt enligt ett förutbestämt schema, där ett flertal insprutningar kan vara anordnade att utföras under en och samma förbränningscykel.

Detta medför att insprutningarna kan vara förhållandevis korta. T.ex. förekommer insprutningssystem med 5-10 bränsleinsprutningar/förbränning, men antalet bränsleinsprutningar under en förbränningscykel kan även vara betydligt större än så, såsom t.ex. i storleksordningen 100 bränsleinsprutningar. Antalet möjliga insprutningar styrs av snabbheten hos de organ med vilka insprutning utförs, dvs. i fallet med Common Rail -system hur snabbt injektorerna kan öppnas stängas.

Enligt föreliggande exempel utförs åtminstone tre bränsleinsprutningar inspi under en och samma förbränningscykel, men såsom har nämnts och såsom framgår nedan kan flera insprutningar vara anordnade att utföras, liksom även endast en eller två. 18 Insprutningsschemat är således i föreliggande exempel fastställt på förhand i syfte att erhålla någon viss avgastemperatur, eller enbart baserat på önskat uträttat arbete. En första insprutning insplutförs sedan, och i steg 304 fastställs huruvida nämnda första insprutning inspl har utförts, och om så är fallet fortsätter förfarandet till steg 305, där det fastställs huruvida samtliga insprutningar i har utförts. Eftersom så ännu inte är fallet i föreliggande exempel fortsätter förfarandet till steg 306 samtidigt som i räknas upp med ett för nästa insprutning. I steg 306 fastställs rådande tryck i förbränningskammaren genom utnyttjande av trycksensorn 206. Vidare kan, genom utnyttjande av trycksensorn 206, rådande tryck i förbränningskammaren fastställas väsentligen kontinuerligt, såsom med tillämpliga intervall, t.ex. varje 0,1-10 vevvinkelgrader.

Förbränningsförloppet kan allmänt beskrivas med den tryckförändring i förbränningskammaren som förbränningen ger upphov till. Tryckförändringen under en förbränningscykel kan representeras med ett tryckspår, dvs. en representation av hur trycket i förbränningskammaren varierar under förbränningen.

Så länge som förbränningen fortskrider såsom förväntat kommer trycket i förbränningskammaren att vara lika med det initialt förväntade eller estimerade. Enligt nedan är temperaturen direkt relaterad till trycket i förbränningskammaren, vilket innebär att så snart trycket avviker från det estimerade trycket kommer även temperaturen att avvika från den förväntade/estimerade temperaturen. Dessutom kommer förbränningen under efterföljande del av förbränningscykeln, och därmed temperaturutveckling, att påverkas.

I steg 306 fastställs trycket pfiw i nämnda förbränningskammare 201 för en rådande vevvinkelgrad 01 (se fig. 4) med hjälp av nämnda trycksensor 206, och i steg 307 estimeras en förväntad 19 resulterande avgastemperatur under och/eller vid slutet av förbränningscykelns förbränning, enligt ovan t.ex. en estimering av avgastemperaturen vid tidpunkten för öppning av avgasventilen, Tgm (Exhaust Valve Opening). Detta kan utföras med hjälp av tillämpliga beräkningar, och ett sätt att utföra beräkningen exemplifieras nedan. Alternativt kan andra modeller med motsvarande funktion tillämpas.

Den förväntade resulterande avgastemperaturen vid tidpunkten för öppning av avgasventilen efter förbränningscykelns förbränning kan enligt en utföringsform i steg 307 estimeras enligt följande. Säsom kommer att inses kan även temperaturspåret för hela förbränningen och inte enbart sluttemperaturen estimeras enligt det visade förfarandet.

Förbränningen kan, såsom är känt för fackmannen, modelleras enligt ekv. (1): dQ = Kcalibrate (Qfuel _ (1) , där K¿Mmæ används för att kalibrera modellen. K' utgörs calibrate av en konstant som vanligtvis är i storleksordningen 0-1, men kan även vara anordnad att anta andra värden, och vilken fastställs individuellt cylinder för cylinder eller för en viss motor eller motortyp, och beror i synnerhet på utformningen av injektorernas munstycken (spridare). dQ kan även modelleras på annat tillämpligt sätt, t.ex. genom att även ta med andra parametrar, säsom t.ex. turbulens vid bränsletillförseln, där denna kan vara modellerad på tillämpligt sätt.

Qfld utgör energivärdet för insprutad bränslemängd, Q utgör förbränd energimängd. Förbränningen dQ är således proportionell mot insprutad bränslemängd minus hittills förbrukad bränslemängd, Förbränningen dQ kan alternativt modelleras genom utnyttjande av annan tillämplig modell, där man t.ex. även kan ta hänsyn till andra parametrar. T.ex. kan förbränningen även utgöra en funktion som beror av en modell av turbulens vid tillförsel av luft/bränsle, vilket kan påverka förbränningen i olika grad i beroende av tillförd mängd lut/bränsle.

Beträffande bränsleinjektionerna kan dessa t.ex. modelleras som en summa av stegfunktioner: u = Z 6 (t _ (tinj. start )k) _ Ga _ (tinj. end )k) (2) k=Ü Bränsleflödet mätt i tillförd massa m vid en insprutning k, dvs. hur bränslet kommer in i förbränningskammaren under tidsfönstret u när insprutningen utförs, uttryckt i den tid som förlöper under det vevvinkelgrad ® -intervall som injektorn är öppen, för en specifik injektion k kan modelleras SOITIZ dm ä = fu <3) där m utgör insprutad bränslemängd, och f(m) t.ex. beror av insprutningstryck etc. f(m) kan t.ex. vara uppmätt eller estimerat på förhand.

Energivärdet QQHV för bränslet, såsom diesel eller bensin, finns allmänt angivet, varvid sådan allmän angivelse kan användas. Energivärdet kan även finnas specifikt angivet av t.ex. bränslets tillverkare, eller vara approximerat för t.ex. ett land eller en region. Energivärdet kan även vara anordnat att uppskattas av fordonets styrsystem. Med energivärdet kan l0 l5 2l ekv. (1) lösas och värmefrigörelsen allteftersom förbränningen fortskrider bestämmas.

Vidare kan, genom utnyttjande av en prediktiv värmefrigörelse (heat release) -ekvation, tryckförändringen i förbränningskammaren t.ex. estimeras som: , där ® utgör vevvinkelgrad, dvs. tryckförändringen uttrycks i vevvinkelgrader, vilket innebär en eliminering av förbränningsmotorvarvtalsberoendet vid beräkningarna. V utgör en parameter som kan estimeras på förhand, sättas till ett fixerat värde eller beräknas under pågående förbränning. V C C utgör allmänt värmekapacitetskvoten, dvs. y=zå<=ET¿ïš, där C; v p_ och/eller Ck finns allmänt framtagna och tabellerade för olika molekyler, och genom att förbränningskemin är känd kan dessa tabellerade värden användas tillsammans med förbränningskemin för att därmed beräkna vardera molekyls (t.ex. vatten, kväve, syre etc.) inverkan på t.ex. det totala Cä-värdet, varvid detta kan bestämmas för beräkningarna ovan med god noggrannhet, på förhand eller under t.ex. pågående förbränning. Alternativt kan C; och eller Ck approximeras på tillämpligt sätt. Integrering av ekv. (4) medför följande resultat: dQ y dV y-1 P=Pmml+fdP=Pmml+f pmm, utgör ett initialt tryck, vilket innan komprimeringens början t.ex. kan utgöras av omgivningstrycket vid förbränningsmotorer utan turbo, eller ett rådande l0 l5 22 förbränningslufttryck vid en motor med turbo. När estimering utförs vid en senare tidpunkt under förbränningscykeln kan c utgöras av det då rådande och med hjälp av trycksensorn 206 fastställda trycket. Således kan trycket i förbränningskammaren estimeras för hela förbränningen, där estimeringen efter varje respektive insprutning, eller nästa estimering efter att en viss tid har förflutit, kommer att resultera i en allt högre noggrannhet i estimeringen eftersom den faktiska tryckförändringen under en allt större del av förbränningscykeln kommer att vara känd.

Med hjälp av det med ekv. (5) estimerade trycket kan sedan en motsvarande estimerad medeltemperatur Tæt för gasen i förbränningskammaren för t.ex. EVO eller hela förbränningen beräknas med hjälp av det estimerade trycket vid EVO och allmänna gaslagen: Volymen P', dvs. förbränningskammarens volym, vilken kontinuerligt förändras med kolvrörelsen, kan finnas tabellerad i fordonets styrsystem eller beräknas på tillämpligt sätt, och är vevvinkelberoende p.g.a. kolvrörelsen.

Substansmängden n, dvs. substansmängden gas i förbränningskammaren, kommer att ändras med tiden allteftersom förbränningen fortskrider. Substansmängden ändras i och med de kemiska reaktioner som sker under förbränningen. Denna förändring är dock normalt endast någon eller några enstaka procent, varför enligt en utföringsform substansmängden n kan antas utgöras av substansmängden innan förbränning. l0 l5 23 Vid modellering av substansmängdens förändring under förbränningen kan denna t.ex. modelleras som: n = (1 _ 5%) nbefore _c0mb (Ålmfuel ) + QQïtï/l nalLcomb (Åßmfuel ) (7) Substansmängden n kommer under slagets gång att övergå från en före förbränningen rådande substansmängd nwmmjmm till en substansmängd nm_wM då allt under förbränningscykeln insprutat bränsle har förbränts, Å utgör bränsle-/luftförhållandet, och Qhm anger den totala bränsleenergin som tillförs förbränningen under förbränningscykeln. mfld utgör tillförd mängd bränsle och QWW utgör den energimängd som hittills har förbränts, och bestäms ur ekv. (4) och/eller med hjälp av trycksensors signal samt diagnostisk heat release enligt ekv. (8): d dV 1 d dß y-1 dß y-1 d0 Med hjälp av ovanstående ekvationer kan således hela (8) temperaturspåret för förbränningen från första insprutning till EVO estimeras genom att beräkna ekv. (6) för hela förbränningen med någon tillämplig upplösning såsom vevvinkelgrad eller en tiondels-, hundradels, tusendels vevvinkelgrad etc. därav, dvs. temperaturförändringen under hela förbränningsförloppet. Detta estimerade temperaturspår kan t.ex. se ut som temperaturspåret T@e¶_i fig. 4, där även den förväntade temperaturutvecklingen och måltemperaturen Tmm¶%mw visas. Såsom inses kan dock temperaturspåret anta i princip godtyckligt utseende beroende på hur stor bränslemängd som insprutas och när.

Beträffande avgastemperaturregleringen estimeras således i steg 306 temperaturen vid EVO efter förbränning (alternativt l0 l5 24 hela temperaturspåret enligt ovan). Den första insprutningen kommer alltså att ge upphov till en förbränning, och därmed en värmefrigörelse och en tryckökning. Om förbränningen skulle ha förflutit precis såsom estimerat skulle denna temperatur vara lika med den initialt förväntade, dvs. T@MNO skulle utgöras av Ttægaflwh men så snart trycket vid ®1, och därmed temperaturen Tw, se fig.4, avviker från det estimerade trycket kommer även det estimerade Tægw, liksom hela det nya estimerade temperaturspåret T@mStatt avvika från förväntad/önskad temperatur Ttægümm enligt det valda insprutningsschemat.

Det verkliga temperaturspåret kommer också med stor sannolikhet att avvika från det predikterade temperaturspåret under förbränningens gång på grund av värmeförluster, avvikelser från den modellerade förbränningen, etc.

Det är av denna anledning den uppfinningsenliga regleringen av förbränningen utförs och enligt föreliggande uppfinning kompenseras avvikelser från det predikterade temperaturspåret efter det att den första insprutningen inspl har utförts.

Baserat på den fastställda avvikelsen mellan hur förbränningen borde ha skett och hur den i verkligheten sker kan en regulator användas, vilken reglerar efterföljande förbränning, t.ex. baserat på avvikelsen, där hänsyn kan tas till avvikelsens storlek och tecken.

Det i steg 306 fastställda trycket ppm, vilket motsvarar temperaturen Tfæ i fig. 4, används således i steg 306 som pmm, enligt ovan för att estimera T<flmw, med data som erhållits en bit in i förbränningen. Dvs. med hjälp av det uppmätta trycket pf@_kan cylindertemperaturen Tfiflgm enligt ekv. (6) beräknas.

Således kan i steg 307 en mer sannolik sluttemperatur Tmw estimeras med hjälp av ovanstående ekvationer. Denna lO l5 estimerade temperatur används sedan i steg 308 för att styra en efterföljande bränsleinsprutning baserat på den estimerade temperaturen (trycket).

Med minst en andra, men i föreliggande exempel åtminstone totalt tre insprutningar (under förbränningscykeln) kan förbränningen regleras mot önskad sluttemperatur TtægäEw,genom reglering av påföljande insprutningar. När den första insprutningen är slutförd återstår således i föreliggande exempel åtminstone två ytterligare insprutningar som anpassas vid regleringen.

Ett första exempel på hur regleringen kan utföras är att fördela durationen (varaktigheten), och därmed insprutad bränslemängd mellan dessa insprutningar och/eller förändra insprutningstidpunkten för en eller flera påföljande insprutningar. Vid denna reglering utförs regleringen med förutsättningen att önskat arbete fortfarande uträttas, dvs. förbränningscykeln ska fortfarande generera önskat vridmoment på förbränningsmotorns utgående axel. Fördelningen mellan den andra respektive den tredje insprutningen kan baseras på huruvida skattat temperaturvärde vid EVO överstiger eller understiger börvärdet för temperaturen.

Denna reglering kan utformas på godtyckligt sätt, men kan t.ex. implementeras i form av en proportionalregulator som exempelvis används för att bestämma hur stor mängd som ska förskjutas mellan bränsleinsprutningarna, vilket t.ex. kan uttryckas som en ökning/minskning Au av den period insprutning pågår i respektive insprutning. Vid denna reglering kan även den totalt insprutade mängden bränsle förändras, t.ex. för att önskat arbete fortfarande ska uträttas, men där anpassning av bränslemängd erfordras för att kompensera för förändringar i verkningsgrad. l0 l5 26 I steg 308 kan således utföras en reglering av durationen för de två efterföljande insprutningarna inspg respektive inspy där i föreliggande exempel en konstant K; vilken kan fastställas på något tillämpligt sätt och multipliceras med avvikelsen e mellan den skattade måltemperaturen (måltrycket) och den önskade måltemperaturen (måltrycket) för att fastställa en förändring av durationen för insprutning insph varvid i föreliggande exempel motsvarande förändring utförs för inspsf se ekv. (8) resp. (9).

Auduratíon inj 2 = K * e (9) Auduration inj 3 = _Auduratíon inj 2 (10) , där e utgör avvikelsen från börvärdet. Vidare kan en motsvarande reglering alternativt eller dessutom utföras för insprutningstidpunkten, där t.ex. insprutningens start kan förskjutas för att tidigareläggas eller senareläggas. Istället för proportionell reglering kan alternativt sedvanlig PI- eller PID-reglering användas. Förfarandet återgår sedan till steg 304, varvid insprutning i utförs enligt det nya insprutningsschemat. När denna i=2 insprutning har utförts fastställs åter i steg 305 huruvida samtliga insprutningar har utförts. Eftersom så ännu inte är fallet räknas i upp med ett för nästa insprutning varvid trycket i förbränningskammaren fastställs på nytt (nu som pmm efter insp i=2) genom utnyttjande av tryckgivaren 206, varvid ny estimering av Tgw kan utföras efter insprutning inspg för att vid behov anpassa inspg, fortfarande med hänsyn tagen till att önskat arbete uträttas. Estimeringen utförs enligt ovan med skillnaden att initialvärdet pmmfl har ändrats till ppm på grund av den förbränning den första insprutningen givit upphov till. När sedan samtliga insprutningar har utförts återgår förfarandet 27 från steg 305 till steg 301 för reglering av en efterföljande förbränningscykel.

Regleringen kan även vara sådan att förbränningen regleras mot en önskad temperatur/önskad temperaturkurva, men där det åtgår två eller flera förbränningscykler innan önskat resultat har uppnåtts, dock fortfarande med en reglering enligt ovan.

Regleringen enligt uppfinningen kan även innefatta att utföra en estimering av ett flertal möjliga regleringsalternativ, varvid reglering sedan utförs enligt någon tillämplig av nämnda flertal möjliga åtgärder, t.ex. baserat på en kostnadsfunktion.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller således ett förfarande för att baserat på ett första parametervärde som fastställs efter det att en första del av förbränningen har genomförts reglera efterföljande del av förbränningen under en och samma förbränningscykel baserat på det första parametervärdet, varvid förbränningen regleras med avseende på en temperatur för förbränningsprocessen, såsom en önskad sluttemperatur enligt ovan.

Vidare kan vid bestämningen i steg 308 förväntad temperaturutveckling estimeras för ett flertal olika alternativa insprutningssoheman för återstående insprutningar, varvid det insprutningsschema som resulterar i den mest fördelaktiga temperaturutvecklingen kan väljas vid utförande av nästföljande insprutning. Enligt föreliggande uppfinning anpassas således förbränningen under pågående förbränning baserat på avvikelser från den predikterade förbränningen, och enligt en utföringsform varje gång en insprutning inspi har utförts så länge som ytterligare insprutningar ska utföras. lO l5 28 Enligt det ovan beskrivna förfarandet har insprutningsschemat vid förbränningscykelns början fastställts baserat på tabellerade värden, men enligt en utföringsform kan insprutningsstrategin redan före bränsleinsprutningen påbörjas fastställas på ovan beskrivna sätt, varvid således även den första insprutningen utförs enligt ett enligt ovan fastställt insprutningsschema, t.ex. genom att utföra beräkningarna för ett flertal insprutningsscheman och välja det som synes mest fördelaktigt.

Vidare har regleringen hittills beskrivits på ett sätt där egenskaperna för en nästkommande insprutning fastställs baserat på rådande förhållanden i förbränningskammaren efter den föregående insprutningen. Regleringen kan dock även vara anordnad att utföras kontinuerligt, varvid tryckbestämningar kan utföras med hjälp av trycksensorn även under pågående insprutning, och varvid insprutningsschemat kan beräknas och korrigeras ändra fram till dess att nästa insprutning påbörjas. Alternativt kan till och med den pågående insprutningen påverkas av framräknade förändringar i insprutningsschemat även vid de fall ett flertal kortare insprutningar utförs. Insprutningen kan även utgöras av en enda längre insprutning, varvid förändringar av pågående insprutning kontinuerligt kan utföras, t.ex. genom s.k. rate shaping, t.ex. genom att förändra öppningsarea hos insprutningsmunstycket och/eller det tryck med vilket bränsle insprutas baserat på estimeringar och uppmätta tryckvärden under insprutningen. Vidare kan bränsletillförsel under förbränningen innefatta endast två bränsleinsprutningar, där t.ex. endast den andra eller båda insprutningarna regleras t.ex. med hjälp av rate shaping. Rate shaping kan även tillämpas vid fallet där tre eller fler insprutningar utförs. l0 l5 29 Vidare har uppfinningen exemplifierats ovan med ett exempel där tre insprutningar utförs under en förbränningscykel.

Naturligtvis kan även fler insprutningar utföras under en förbränningscykel. Eftersom flera bränsleinsprutningar medför att flera durationer ska ändras med tiden samtidigt som uträttat arbete ska bibehällas kan beräkningarna bli mer omfattande. T.ex. kan ett mycket stort antal insprutningar vara anordnade att utföras under en och samma förbränningscykel, såsom ett tiotal, eller t.o.m. ett hundratal insprutningar.

Vid dylika situationer kan det finnas flera ekvivalenta insprutningsstrategier, som alltså resulterar i väsentligen samma resultat. Detta introducerar en oönskad komplexitet i beräkningarna.

Enligt en utföringsform tillämpas en reglering som är ekvivalent med ovanstående reglering. Detta ästadkoms genom att betrakta den i tiden närmast närliggande insprutningen/injektionen som en separat insprutning och därefter följande bränsleinsprutningar som en enda ytterligare ”virtuell” insprutning. Detta exemplifieras i fig. 5A, där insprutningen 50l motsvarar inspl enligt ovan, insprutningen 502 motsvarar insp2 enligt ovan, och där resterande insprutningar 503-505 behandlas som en enda virtuell insprutning 506, dvs. insprutningen 506 behandlas som en insprutning med en bränslemängd väsentligen motsvarande den sammanlagda bränslemängden för insprutningarna 503-505, och där fördelning kan ske mellan insprutningen 502 och den virtuella insprutningen 506. Genom att förfara pä detta sätt behöver den förskjutning som sker mellan inspg och efterföljande insprutningar inte fördelas specifikt mellan insprutningarna 503-505, utan fördelning sker i detta skede mellan insprutning 502 respektive den ”virtuella” insprutningen 506.

När sedan insprutningen 502 har genomförts upprepas förfarandet precis som ovan, med ny bestämning av insprutningsschema för att styra temperaturen men då med insprutningen 503 som separat insprutning, se fig. 5B, och insprutning 504, 505 utgör tillsammans en virtuell insprutning vid fördelning enligt ovan.

I fig. 5A utgörs den virtuella insprutningen 506 av tre insprutningar, men såsom inses kan den virtuella insprutningen 506 från början innefatta fler an tre insprutningar, såsom 10- tals insprutningar eller 100-tals insprutningar, i beroende av hur många insprutningar som avses att utföras under förbränningscykeln, varvid förfarandet upprepas till dess att samtliga insprutningar har utförts.

Vidare kan bränsletillförsel under förbränningen innefatta endast två bränsleinsprutningar, där den reglerade insprutningen regleras t.ex. med hjälp av rate shaping. Rate shaping kan även tillämpas vid fallet där tre eller fler insprutningar utförs. Det kan dessutom vara så att en enda insprutning utförs under en förbränningscykel, där parametrarna för denna insprutning förändras under pågående insprutning genom ”rate shaping” baserat på nya estimeringar allteftersom förbränningen fortskrider, dvs. t.ex. insprutningstryck och/eller längden för insprutningen kan regleras under pågående insprutning.

Hittills har regleringen beskrivits med syfte att erhålla en önskad avgastemperatur Tmm. Detta kan t.ex. vara fallet när det är önskvärt att en viss temperatur uppnås/upprätthålls i en eller flera efterbehandlingskomponenter.

Temperaturreglering av efterbehandlingskomponenter i sig är l0 l5 31 känt, och utgör inte föremål för föreliggande uppfinning, utan föreliggande uppfinning utgör ett medel för att förbättra temperaturregleringen. T.ex. kan regleringen avse en reglering av avgastemperatur för att t.ex. uppnå önskad SCR-temperatur, DPF-temperatur eller DOC-temperatur. Temperaturregleringen kan även t.ex. användas för att hantera problematik kring hastigt ökande temperatur i t.ex. en SCR-katalysatorn eller DOC/DPF med de säkerhets- och systemrisker som hastigt ökande temperaturer kan medföra. Vid dyliga situationer kan förbränningen styras mot låg Tmw i syfte att minska temperaturen i efterbehandlingssystemet. Regleringen kan även vara avsedd för annan typ av reglering av t.ex. DOC- katalysator, TWC-katalysator, eller ett partikelreduceringssystem såsom PMFC- eller DPF-system.

Den uppfinningsenliga regleringen av förbränningens temperatur kan dock även användas för emissionsreglering, dvs. för reglering av den sammansättning den resulterande avgasströmmen kommer att uppvisa.

Såsom har nämnts är i fallet med avgastemperaturreglering temperaturskattningen vid EVO viktigast, men beträffande reglering avseende avgasemissioner är istället hela temperaturspåret (temperaturförändringskurvan) som förbränningen genomgår relevant, varvid regleringen sker i syfte att i möjligaste mån erhålla en önskad temperaturförändringskurva under förbränningen. I detta fall kan t.ex. datadrivna (”black box”) modeller användas som representation av emissioner i förhållande till temperaturer, varvid temperaturspåret kan styras för att påverka uppkomst/förekomst av en eller flera substanser vid förbränningen. Vid dessa datadrivna modeller kan de förväntade emissionerna även bero av ”globala” parametrar såsom t.ex.

EGR-återföring, lambdavärde, insugningstryck, l5 32 omgivningstemperatur etc. Alternativt kan fysikaliska modeller tillämpas. Allmänt gäller att för vissa substanser kan fysikaliska modeller vara att föredra/finnas tillgängliga, medan för andra substanser kan datadrivna modeller erfordras i avsaknad av tillämpliga fysikaliska modeller. Förbränningen kan t.ex. regleras med avseende på fraktion och/eller koncentration för en eller flera avgaskomponenter såsom HC, CO, NOX, NO, N02, PM.

Det är även möjligt att nyttja t.ex. en MPC (Model Predictive Control)-reglering vid reglering enligt uppfinningen.

Ett exempel på en MPC-reglering visas i fig. 6, där referenskurvan 603 motsvarar förväntad temperaturutveckling under förbränningscykeln. Kurvan 603 representerar således den temperaturutveckling som eftersträvas under förbränningscykeln, där förbränningen antingen kan styras enbart mot ett slutvärde eller kontinuerligt mot kurvan 603.

Den heldragna kurvan 602 fram till tiden k representerar den faktiska temperaturutvecklingen fram till tiden k och som har framräknas enligt ovan med hjälp av faktiska data från den vevvinkelupplösta tryckgivaren. Kurvan 601 representerar predikterad temperaturutveckling baserat på vald insprutningsprofil, och utgör således den temperaturutveckling som förväntas. Streckade insprutningar 605, 606, 607 representerar den predikterade styrsignalen, dvs. den insprutningsprofil som förväntas tillämpas, och 608, 609 representerar redan utförda insprutningar.

Den predikterade insprutningsprofilen uppdateras med tillämpliga mellanrum, såsom t.ex. efter varje utförd insprutning, för att nå slutvärdet som eftersträvas och som ges av referenskruvan 603, och där nästa insprutning l0 l5 33 fastställs baserat på rådande förhållanden i förhållande till den estimerade värmeförlustutvecklingen.

Således tillhandahåller föreliggande uppfinning ett förfarande som medger en mycket god reglering av ett förbränningsförlopp, och som anpassar förbränningen under pågående förbränning för att erhålla en förbränning som i högre utsträckning överensstämmer med önskad förbränning i syfte att erhålla en önskad avgastemperatur och/eller önskad emissionsreglering.

Vidare kan enligt ovan förbränningsgastemperaturen estimeras för ett flertal olika alternativa insprutningsscheman för återstående insprutningar, varvid ett insprutningsschema som resulterar i den mest fördelaktiga temperaturen kan väljas vid utförande av nästföljande insprutning. I de fall flera insprutningsscheman/regleralternativ uppfyller uppsatta villkor kan andra parametrar användas för att välja vilket av dessa som ska användas. Det kan även finnas andra anledningar till att samtidigt reglera även baserat på andra parametrar.

T.ex. kan insprutningsschema, förutom baserat på temperatur, delvis väljas även baserat på ett eller flera av perspektiven tryckamplitud, värmeförlust, tryckförändringshastighet, uträttat arbete i förbränningskammaren, eller vid förbränningen genererade kväveoxider som ytterligare kriterium, där sådan bestämning kan utföras enligt någon av de nedan angivna parallella patentansökningarna.

Specifikt visas i den parallella ansökan ”FÖRFARANDE OCH SYSTEM FöR REGLERING Av EN FöRBRÄNNlNGsMoToR V” ett förfarande för att baserat på en estimerad maximal tryckamplitud reglera efterföljande förbränning. vidare visar den parallella ansökan ”FöRFARANDE ocH SYSTEM FöR REGLERING Av EN FöRBRÄNN:NGsMoToR I” (svensk patentaneökan, ansökningsnummer: l350506-O) ett förfarande för att baserat på l0 l5 34 en estimerad maximal tryckförändringshastighet reglera efterföljande förbränning. vidare visar den parallella ansökan ”FÖRFARANDE ocH SYSTEM FöR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR III” ett förfarande för att under en första förbränningscykel reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel med avseende på ett vid förbränningen uträttat arbete. vidare visar den parallella ansökan ”FÖRFARANDE ocH sYsTEM FöR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR IV” ett förfarande för att under en första förbränningscykel reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel med avseende på en representation av en vid nämnda förbränning resulterande värmeförlust. vidare visar den parallella ansökan ”FÖRFARANDE ocH SYSTEM FöR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR VI” ett förfarande för att under en första förbränningscykel estimera ett första mått på kväveoxider resulterande vid förbränning under nämnda första förbränningscykel, och baserat på nämnda första mått, reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel.

Uppfinningen har vidare ovan exemplifierats på ett sätt där en trycksensor 206 används för att fastställa ett tryck i förbränningskammaren, och med hjälp av vilket tryck en temperatur kan estimeras. Som alternativ till att använda trycksensorer kan istället en (eller flera) andra sensorer nyttjas, såsom t.ex. högupplösta jonströmsensorer, knacksensorer eller töjningsgivare, varvid trycket i förbränningskammaren kan modelleras genom utnyttjande av sensorsignaler från dylika sensorer. Det är även möjligt att kombinera olika typer av sensorer, t.ex. för att erhålla en säkrare estimering av trycket i förbränningskammaren, lO l5 och/eller använda andra tillämpliga sensorer, där sensorsignalerna omräknas till motsvarande tryck för användning vid temperaturreglering enligt ovan.

Vidare har i ovanstående beskrivning endast bränsleinsprutning reglerats. Istället för att reglera mängden tillfört bränsle kan förbränningskammartemperaturen vara anordnad att regleras med hjälp av t.ex. avgasventiler, varvid insprutning kan utföras enligt förutbestämt schema, men där avgasventilerna används för att reglera trycket i förbränningskammaren och därmed även temperaturen.

Vidare kan regleringen utföras med någon tillämplig typ av regulator, eller t.ex. med hjälp av tillståndsmodeller och tillståndsåterkoppling (exempelvis linjär programmering, LQG- metoden eller liknande).

Det uppfinningsenliga förfarandet för reglering av forbränningsmotorn kan även kombineras med sensorsignaler från andra sensorsystem där upplösning på vevvinkelnivå inte är tillgänglig, såsom t.ex. annan tryckgivare, NOX-sensorer, NH3- sensorer, PM-sensorer, syresensorer och/eller temperaturgivare etc., vilka insignaler t.ex. kan användas som inparametrar vid estimering av t.ex. förväntat tryck/temperatur genom utnyttjande av datadrivna modeller.

Vidare har föreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock även tillämplig vid godtyckliga farkoster/processer där temperaturreglering enligt ovan är tillämplig, såsom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med förbränningsprocesser enligt ovan.

Det skall också noteras att systemet kan modifieras enligt olika utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen (och vice versa) och att föreliggande uppfinning inte på något vis är begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna av 36 förfarandet enligt uppfinningen, utan avser och innefattar alla utforingsformer inom de bifogade självständiga kravens skyddsomfång.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 1. 37 Patentkrav Förfarande för reglering av en förbränningsmotor (101), varvid nämnda förbränningsmotor (101) innefattar åtminstone en förbränningskammare (201) och organ (202) för tillförsel av bränsle till nämnda förbränningskammare (201), varvid förbränning i nämnda förbränningskammare (201) sker i förbränningscykler, varvid förfarandet är kännetecknat av att: - under en första del av en första förbränningscykel, med hjälp av ett första sensororgan (206) fastställa ett första parametervärde representerande en storhet vid förbränning i nämnda förbränningskammare (201), och - baserat på nämnda första parametervärde, reglera förbränning under påföljande del av nämnda första förbränningscykel, varvid vid nämnda reglering förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel regleras med avseende på en vid nämnda efterföljande förbränning resulterande temperatur. Förfarande enligt krav 1, varvid förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel regleras med avseende på en för nämnda första förbränningscykel resulterande temperatur (Twwqmmm). Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel regleras med avseende på en temperaturförändring under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att estimera ett förväntat värde för nämnda storhet, varvid förbränningen under nämnda påföljande del 10 15 20 25 38 av nämnda första förbränningscykel regleras baserat på en jämförelse mellan nämnda estimerade värde och nämnda fastställda värde för nämnda storhet. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda temperatur för nämnda förbränning utgör en representation av en medeltemperatur för nämnda förbränningskammare (201). Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att baserat på nämnda första parametervärde estimera en representation av en för nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel resulterande temperatur och/eller temperaturförändring, varvid nämnda efterföljande förbränning regleras baserat på nämnda representation av nämnda för nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel resulterande temperatur och/eller temperaturförändring. Förfarande enligt krav 6, varvid nämnda representation av en temperatur och/eller temperaturförändring estimeras genom estimering av en tryckförändring i nämnda förbränningskammare (201) under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel Förfarande enligt krav 7, varvid nämnda tryckförändring i nämnda förbränningskammare (201) estimeras genom estimering av en värmefrigörelse under nämnda förbränning. Förfarande enligt krav 8, vidare innefattande att estimera nämnda värmefrigörelse baserat på mängden bränsle för tillförsel till nämnda förbränning. 10 15 20 25 10 11. 12. 13. 14. 15 39 .Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda representation av en temperatur och/eller temperaturförändring vid nämnda reglering representeras av ett motsvarande tryck och/eller tryckförändring i nämnda förbränningskammare (201). Förfarande enligt något av föregående krav, varvid vid reglering av nämnda förbränning mot en temperatur och/eller temperaturförändring, nämnda reglering utförs mot ett mot nämnda temperatur motsvarande tryck i nämnda förbränningskammare (201). Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda sensororgan utgörs av åtminstone ett trycksensororgan (206), och varvid nämnda första parametervärde representerar ett under nämnda första förbränningscykel i nämnda förbränningskammare (201) rådande tryck. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att reglera förbränning under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel genom reglering av tillförsel av bränsle till nämnda förbränningskammare (201). Förfarande enligt krav 13, varvid nämnda bränsle för tillförsel till nämnda förbränningskammare regleras genom styrning av bränsleinsprutning medelst åtminstone en bränsleinjektor (202). .Förfarande enligt krav 13 eller 14, varvid åtminstone en bränsleinsprutning utförs under nämnda efterföljande del av nämnda förbränningscykel, varvid vid nämnda reglering av bränslemängd för insprutning och/eller insprutningslängd och/eller insprutningstryck och/eller 10 15 20 25 16 17. 18. 40 tid mellan insprutningar regleras för nämnda åtminstone en bränsleinsprutning. .Förfarande enligt något av kraven 13-15, varvid åtminstone två bränsleinsprutningar utförs under nämnda efterföljande del av nämnda förbränningscykel, varvid nämnda förbränning regleras även efter nämnda första av nämnda åtminstone två insprutningar av bränsle. Förfarande enligt något av kraven 13-16, varvid vid reglering av nämnda förbränning åtminstone tre bränsleinsprutningar utförs under nämnda påföljande del av nämnda förbränningsprocess, varvid vid reglering av en första av nämnda åtminstone tre insprutningar, återstående insprutningar behandlas som en enda sammanlagd insprutning. Förfarande enligt något av kraven 13-17, varvid reglering av förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel utförs åtminstone delvis genom reglering av det till nämnda förbränningskammare (201) insprutade bränslet under en pågående bränsleinsprutning. 19.Förfarande enligt något av kraven 13-18, vidare 20 innefattande att vid reglering av det till nämnda förbränningskammare (201) insprutade bränslet förändra en fördelning av bränslemängder mellan åtminstone två bränsleinsprutningar. .Förfarande enligt något av kraven 13-19, vidare innefattande att tillämpa en förutbestämd insprutning av bränsle vid förbränningscykelns början, varvid reglering utförs efter det att en första insprutning åtminstone har 10 15 20 25 21. 22. 41 påbörjats, men innan bränsleinsprutning under nämnda första förbränningscykel har avslutats. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att utföra en första bränsleinsprutning till nämnda förbränningskammare (201) under nämnda första del av nämnda första förbränningscykel, och åtminstone en andra bränsleinsprutning under nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel, varvid reglering av nämnda andra bränsleinsprutning fastställs efter det att nämnda första bränsleinsprutning åtminstone delvis har utförts. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att vid nämnda reglering av nämnda förbränning under nämnda påföljande del av nämnda förbränning, fastställa en representation av en förväntad temperatur och/eller temperaturförändring för nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel för åtminstone ett första respektive ett andra regleralternativ, och - bland nämnda flertal regleralternativ, välja ett regleralternativ för reglering av nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel. 23.Förfarande enligt krav 22, varvid nämnda regleralternativ 24 utgörs av alternativ för insprutning av bränsle under nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel. .Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att reglera förbränning under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel genom reglering av en eller flera vid nämnda förbränningskammare (201) verkande ventiler. l0 l5 20 25 42 25.Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda reglering av nämnda temperatur utförs med avseende på fraktion och/eller koncentration för en eller flera avgaskomponenter ur gruppen innefattande: HC, CO, NOX, NO, NO2, PM. 26.Reglering enligt något av föregående krav, varvid vid 27. 28. 29 nämnda reglering förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel regleras med avseende på en önskad temperatur eller önskad temperaturförändring, varvid reglering mot nämnda önskade temperatur och/eller temperaturförändring utförs under ett flertal förbränningscykler. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid den från förbränning i nämnda förbränningsmotor resulterande avgasströmmen efterbehandlas i ett efterbehandlingssystem innefattande en eller flera ur gruppen: - katalysator för reducering av kolväten och/eller koloxider och/eller kväveoxider; eller - partikelreduceringssystem. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första parametervärde representerande en storhet vid förbränning i nämnda förbränningskammare (20l) fastställs åtminstone vid varje vevvinkel, varje tiondel av varje vevvinkel eller varje bundradel av varje vevvinkel. .Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första parametervärde fastställs genom utnyttjande av en eller flera ur gruppen: cylindertryckgivare, knackgivare, töjningsgivare, varvtalsgivare, jonströmsgivare. 10 15 20 25 30 30 31 32. 33. 34. 43 .Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför förfarandet enligt något av patentkrav 1-29. .Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 30, varvid nämnda datorprogram ar innefattat i nämnda datorläsbara medium. System för reglering av en förbränningsmotor (101), varvid nämnda förbränningsmotor (101) innefattar åtminstone en förbränningskammare (201) och organ (202) för tillförsel av bränsle till nämnda förbränningskammare (201), varvid förbränning i nämnda förbränningskammare (201) sker i förbränningscykler, varvid förfarandet är kännetecknat av att systemet innefattar: - organ (115) för att under en första del av en första förbränningscykel, med hjälp av ett första sensororgan (206) fastställa ett första parametervärde representerande en storhet vid förbränning i nämnda förbränningskammare (201), och - organ (115) för att, baserat på nämnda första parametervärde, reglera förbränning under påföljande del av nämnda första förbränningscykel, varvid vid nämnda reglering förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel regleras med avseende på en vid nämnda efterföljande förbränning resulterande temperatur. System enligt krav 32, kännetecknat av att nämnda förbränningsmotor utgörs av någon ur gruppen: fordonsmotor, marinmotor, industrimotor. Fordon (100), kännetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 32 eller 33.