SE1350867A1 - Förfarande vid bränsleinsprutning - Google Patents

Abstract

19 SAM MANDRAG Vid ett förfarande för att fastställa öppningsgraden hos injektorer(7) hos cylindrar i en förbränningsmotor (2) med åtminstone trecylindrar, varvid injektorerna är anslutna till en bränsleackumula-tor (8) hos ett common-rail-bränsleinsprutningssystem, avbrytsbränslematningen till bränsleackumulatorn (8) och sedan utförsen testinsprutning av bränsle i åtminstone två och högst allautom en cylinder åt gången i olika kombinationer vid sådan tid-punkt att insprutningen inte förorsakar någon förbränning i cy-lindrarna. Tryckminskningarna förorsakade vid de olika testin-sprutningarna mäts och därur beräknas den tryckminskning somär hänförlig till åtminstone en specifik injektor för att användas för fastställande av injektorns öppningsgrad. (Pig 1).

Description

20 25 30 BAKGRUNDSTEKNIK lnjektorerna hos en nämnd förbränningsmotor styrs med hjälp av en motorstyrenhet som styr öppningstiderna för varje enskild in- jektor för att därigenom styra den bränslemängd som skall in- sprutas i den till injektorn hörande cylindern. Därvid avgör föru- tom öppningstidens längd det i bränsleackumulatorn rådande bränsletrycket och injektorns öppningsgrad hur stor bränsle- mängd som sprutas in i cylindern. För att hålla emissioner av föroreningar resulterande av förbränningen i respektive cylinder på minimal nivä är det viktigt att veta exakt hur stor bränsle- mängd som sprutas in i cylindern, så att önskad blandning av luft och bränsle för uppnäende av den nämnda minimala emissions- nivån kan uppnås. Bränsletrycket i bränsleackumulatorn och öppningstiden hos respektive injektor låter sig enkelt fastställas, men injektors egenskaper och därmed dess öppningsgrad kan förändras med tiden. Detta faktum är inte kritiskt så länge öpp- ningsgraden med precision kan fastställas, eftersom t ex en minskad öppningsgrad kan kompenseras genom en förlängd öppningstid hos injektorn. Med öppningsgrad menas här följaktli- gen hur mycket injektorn är öppen när den öppnas, dvs. den är ett mått som avgör hur mycket bränsle som lämnar injektorn per tidsenhet vid ett givet bränsletryck i bränsleackumulatorn när in- jektorn är öppen. Vill man spruta in en viss mängd bränsle är vid ett givet bränsletryck således öppningsgraden avgörande för in- sprutningsperlodens längd, ibland benämnd injektorns insprut- ningslängd. Med tiden kan ventilen hos injektorn sättas igen mer och mer så att öppningstiden måste förlängas för att en viss bränslemängd skall lnsprutas. Dock kan delar hos injektorns ven- til även åldras eller tryckas ihop med tiden så att mer bränsle 10 15 20 25 sprutas in per tidsenhet än förväntas, dvs. injektorns öppnings- grad ökas med tiden. I detta fall skall för given bränslemängd in- iektorns öppningstid förkortas. Detta sätt att styra öppningstiden på kan kallas för bränslemängdsadaption. Dock är ur emissions- synpunkt viktigast att vid aktuell tidpunkt veta exakt öppnings- grad hos respektive injektor för att känna till den exakta bräns- lemängden som sprutas in i cylindern.

US 2012/0150417 A1 beskriver ett förfarande av inledningsvis definierat slag, vid vilket det testas om en injektor hos förbrän- ningsmotorn är helt eller delvis igensatt genom att en testin- sprutning av bränsle i den tillhörande cylindern utförs och samti- digt en förändring av bränsletrycket i bränsleackumulatorn under testinsprutning mäts för att på så sätt få fram ett mått på injek- torn öppningsgrad.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Tryckfallet eller tryckminskningen som kan användas för att räkna ut insprutad bränslemängd och därmed öppningsgrad hos en injektor är beroende av den totala trycksatta volymen i vilken bränsleackumulatorn ingår. Följaktligen ger en större sådan vo- lym mindre tryckfall, vilka då kan komma nära brusnivån på bränsletrycket i bränsleinsprutningssystemet. Detta innebär att ett förfarande enligt nämnda US-skrift i vissa situationer inte förmår leverera ett öppningsgradsvärde hos en injektor med till- räckligt hög precision för att det skall kunna säkerställas att emissionsnivåerna hålls på önskad låg nivå. 10 15 20 25 30 Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfa- rande som är förbättrat vad gäller förmågan att tillförlitligt fast- ställa öppningsgraden hos injektorer hos förbränningsmotorer av ovan diskuterat slag.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att förse ett sådant förfarande med de i patentkravet 1 uppräknade särdragen.

Genom att utföra en testinsprutning av bränsle i flera cylindrar samtidigt kan större tryckfall på behörigt avstånd från brusnivån hos det fastställda trycket i systemet uppnås, och genom att se- dan upprepa testinsprutningen för skiljaktiga kombinationer av injektorer/cylindrar kan sedan det tryckfall som är hänförligt till en specifik injektor och därmed denna injektors öppningsgrad fastställas med god precision. Detta möjliggör i förlängningen ett anpassande av öppningstiderna hos ifrågavarande injektor till fastställd öppningsgrad och samtidigt ett tillförsäkrande av mini- mala emissioner av föroreningar vid förbränningsmotorns drift.

Enligt en utföringsform av uppfinningen genomförs upprepningen enligt steg d) för så många skiljaktiga kombinationer av injektorer att i steg e) tryckminskningen hänförlig till varje specifik injektor hos förbränningsmotorn låter sig beräknas, i steg d) beräknas varje sådan tryckminskning och steg f) genomförs för faststäl- lande av öppningsgraden hos samtliga injektorer hos förbrän- ningsmotorn. För att kunna tillse att nivån på emissioner vid mo- torns drift hålls på minimal nivå är det naturligtvis önskvärt att fastställa öppningsgraden hos samtliga injektorer, varvid dock detta skulle kunna göras med vissa tidsavbrott inlagda under ut- förande av förfarandet. Detta kan speciellt vara fallet vid en an- 10 15 20 25 30 ordning av förbränningsmotorn i ett fordon, eftersom då nämnda testinsprutningar kan vara lämpliga att genomföra vid speciell drift av fordonet, såsom vid körande i nedförsbackar eller vid stil- lastående fordon.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen genomförs steg b), c) och d) med förbränningsmotorn avstängd. Härigenom sä- kerställs tillförlitligt att testinsprutningen utförs vid sådan tidpunkt att insprutningen inte förorsakar någon förbränning i cylindrarna, och vid applikationen av förbränningsmotorn i ett motorfordon kan detta med fördel ske vid färd av fordonet i en nedförsbacke, då förbränningsmotorn automatiskt stängs av av en motorstyren- het. Därvid stängs med fördel efter genomförande av steg a) för- bränningsmotorn av och hålls avstängd under genomförande av stegen b), c) och d).

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen matas efter varje testinsprutning i steg b) bränsle till bränsleackumulatorn och därefter genomförs steg a) så att det aktuella bränsletrycket i bränsleackumulatorn är detsamma vid varje start och testinsprut- ning i steg b). Genom att ha samma startbränsletryck i bränsle- ackumulatorn vid varje testinsprutning med olika kombinationer av injektorer underlättas beräkningen av tryckminskningar hän- förliga till specifika injektorer och höjs noggrannheten vid fast- ställandet av respektive injektors öppningsgrad.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs förfarandet automatiskt med förutbestämda tidsmellanrum definierade av en bestämd driftstid hos förbränningsmotorn, ett bestämt antal drif- ter/körningar av förbränningsmotorn eller en viss förfluten tid. 10 15 20 25 Genom sådant automatiskt återkommande av fastställandet av specifika injektorers öppningsgrad säkerställs att förbrännings- motorn ständigt kan drivas pâ ett i detta avseende ur emissions- synpunkt optimalt sätt.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs förfarandet för en förbränningsmotor med åtminstone sex cylindrar, och i steg b) utförs en testinsprutning samtidigt på åtminstone två eller åtminstone tre eller tre, fyra eller fem cylindrar. Ju fler cylind- rar/injektorer som deltar i en testinsprutning desto mer försum- bart blir förekomst av brus hos det fastställda trycket i systemet, men samtidigt krävs då fler testinsprutningar för att fastställa re- spektive injektors öppningsgrad. Detta innebär att mer bränsle går förlorat, eftersom vid varje testinsprutning bränsle förbrukas utan att det används för att generera någon kraft.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen utförs förfarandet för en förbränningsmotor med tolv cylindrar, och steg b) genom- förs en testinsprutning samtidigt i åtminstone tre, tre-elva, fyra- sex, fyra, fem eller sex cylindrar samtidigt. Hur många cylindrar det är lämpligt att spruta in bränsle i samtidigt kan vara beroende av förbränningsmotorns specifika användning. Det kan vara lämpligt att samtidigt spruta in i cirka fyra cylindrar åt gången hos en tolvcylindrig motor.

Uppfinningen tillhandahåller även en förbränningsmotor enligt inledningen, vilken är försedd med särdragen hos den känne- tecknande delen hos bifogade självständiga patentkrav för en sådan förbränningsmotor. Fördelarna med en sådan förbrän- 10 15 20 25 ningsmotor framgår av diskussionen ovan kring det uppfinnings- enliga förfarandet.

Uppfinningen avser även ett datorprogram uppvisande de i pa- tentkrav 10 uppräknade särdragen. en datorprogramprodukt upp- visande de i patentkrav 11 uppräknade särdragen, en elektronisk styrenhet uppvisande de i patentkrav 12 uppräknade särdragen samt ett motorfordon enligt patentkraven 13 och 14.

Andra fördelaktiga särdrag hos samt fördelar med uppfinningen framgår av den nedan följande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Hârnedan beskrivs såsom exempel anförda utföringsformer av uppfinningen under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig 1 är en schematisk skiss av en förbränningsmotor med ett common-rail-bränsleinsprutningssystem på vilket ett uppfinningsenligt förfarande är applicerbart, Fig 2 är ett schematiskt diagram illustrerande en typisk för- ändring av öppningsgraden hos en injektor i en förbrän- ningsmotor enligt Fig 1 över tiden, Fig 3 är en schematisk principskiss av en elektronisk motor- styrenhet för implementering av ett förfarande enligt uppfinningen, och 10 15 20 25 30 Fig 4 är ett flödesdiagram som illustrerar ett förfarande enligt en utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Användningen av en uppfinningsenlig förbränningsmotori ett mo- torfordon kommer nu i exemplifierande syfte att beskrivas, och en drivlina 1 hos ett motorfordon illustreras schematiskt i Fig 1.

Driviinan 1 innefattar en förbränningsmotor 2, t ex en dieselmo- tor, vilken är ansluten till drivhjul (ej visade) hos fordonet via en koppling 3 och en växellåda 4.

Förbränningsmotorn 2 innefattar ett flertal, närmare bestämt fyra, schematiskt antydda cylindrar 5. Det påpekas dock att förbrän- ningsmotorn kan innefatta vilket som helst lämpligt antal större än två cylindrar. Bränsle matas till cylindrarna med hjälp av ett common-rail-bränsleinsprutningssystem 6. Detta bränsleinsprut- ningssystem 6 innefattar ett antal elektriskt styrda injektorer 7.

Därvid är varje cylinder hos förbränningsmotorn 2 tillordnad en egen injektor 7. lnjektorerna 7 är anslutna till en bränsleackumu- lator 8 i form av en sä kallad common-rail, vilken utgör en acku- mulator för ackumulering av högtrycksbränsle som skall matas till lnjektorerna. Bränsleackumulatorn 8 matas med trycksatt bränsle av en högtryckspump 9, vilken mottager bränsle från en bränsle- tank 10 hos fordonet 11. lnjektorerna 7 är anslutna till bränsle- ackumulatorn 8 via bränsleledningar 12 som förgrenas från bränsleackumulatorn för att i respektive cylindrar inspruta bränsle som ackumulerats i bränsleackumulatorn 8. 10 15 20 25 30 Uppfinningen är tillämpbar för förbränningsmotorer som har ett common-raiI-bränsleinsprutningssystem där öppningstiderna för injektorerna 7 styrs av motorstyrmedel, t ex i form av en elektro- nisk styrenhet 13. Därvid kan styrningen ske med hjälp av en öppningstid-beräkningsmodell eller -uppslagstabell baserad på ett bränsletryckvärde P och ett bränsleinsprutningsmängdvärde M, där nämnda bränsletryck-värde P representerar bränsletrycket i bränsleackumulatorn 8 och nämnda bränsleinsprutningsmängd- värde M representerar en önskad bränslemängd som skall in- sprutas i en cylinder hos motorn 2. En trycksensor 14 är anord- nad att mäta bränsletrycket i bränsleackumulatorn 8 och sända information om det uppmätta bränsletrycket till den elektroniska styrenheten 13. l Fig 2 illustreras schematiskt ett möjligt förlopp för öppningsgra- den O hos en injektor 7 hos en förbränningsmotor 2 av ovan be- skrivet slag över tiden t. Här visas följaktligen att öppningsgra- den ökar med tiden. Som ovan beskrivits är det viktigt att vid varje tidpunkt veta respektive injektors öppningsgrad, vilken inte alls behöver utveckla sig så över tiden som är visat i Fig 2, för att styra öppningstiderna hos injektorn i beroende därav och veta den exakta mängden bränsle som sprutas in i ifrågavarande cy- linder för att hälla emissionsniväerna minimala.

Ett uppfinningsenligt förfarande för fastställande av öppningsgra- den hos injektorerna 7 hos förbränningsmotorn 2 i Fig 1 startas när bränsleackumulatorn 8 är trycksatt, d v s förbränningsmotorn 2 mäste ha startats och högtryckspumpen 9 matat bränsle från bränsletanken 10 under högt tryck till bränsleackumulatorn 8, men sedan skulle motorn kunna stängas av. Förfarandet startas 10 15 20 25 30 10 genom att avbryta bränslematningen till bränsleackumulatorn 8, varpå åtminstone två och i det visade fallet högst tre injektorer 7 styrs av den elektroniska styrenheten 13 att öppna en bestämd tid och utföra en testinsprutning av bränsle i tillhörande cylindrar, varvid testinsprutningen utförs vid sådan tidpunkt att insprutning- en inte förorsakar någon förbränning i dessa cylindrar, vilket enklast låter sig göras om motorn är avstängd, men motorn kan också vara igång så länge som det säkerställs att testinsprut- ningarna sker vid en nämnd tidpunkt.

Med trycksensorn 14 mäts tryckminskningen hos bränslet i bräns- leackumulatorn 8 resulterande av testinsprutningen. Därpå upp- repas testinsprutningen och tryckmätningen för så många skilj- aktiga kombinationer av injektorer som deltagit i testinsprutning- en att det blir möjligt att i den elektroniska styrenheten 13 be- räkna den tryckminskning som är hänförlig till åtminstone en specifik injektor, företrädesvis samtliga injektorer. Den beräk- nade tryckminskningen för respektive injektor jämförs sedan i den elektroniska styrenheten 13 med en tryckminskning som för- väntas vid viss öppningsgrad hos injektorn för aktuellt bränsle- tryck i bränsleackumulatorn och bestämd öppningstid av injektorn och pä grundval av denna jämförelse fastställs injektorns öpp- ningsgrad. Denna information kan sedan användas för att be- stämma vilken öppningstid injektorn ska ha för att vid ett givet bränsletryck i bränsleackumulatorn 8 spruta in en viss bränsle- mängd i tillhörande cylinder.

I fallet av fyra cylindrar kan exempelvis testinsprutningar ske en- ligt cylinder 1 + cylinder 3, cylinder 1 + cylinder 4, cylinder 2 + cylinder 3, cylinder 1 + cylinder 2, cylinder 2 + cylinder 4 och cy- 10 15 20 25 30 11 linder 3 + cylinder 4 varefter öppningsgraden för injektorerna för alla fyra cylindrar fastställas.

Det vore även möjligt att t ex utföra en testinsprutning i cylinder 1 + cylinder 2, cylinder 1 + cylinder 3 och cylinder 2 + cylinder 3 för att fastställa öppningsgraden hos cylinder 1, 2 och 3 och se- dan göra en testinsprutning i cylinder 1 + cylinder 4 och därav fastställa öppningsgraden hos cylinder 4.

En annan möjlighet vore att göra en testinsprutning i cylinder 1 + 2 + 3, cylinder 1 + 2 + 4, cylinder 1 + 3 + 4 och cylinder 2 + 3 + 4 för att fastställa öppningsgraden hos samtliga injektorer. l fallet av t ex en tolvcylindrig förbränningsmotor skulle det kunna vara lämpligt att utföra en testinsprutning i fyra cylindrar ät gängen för att ge en tryckminskning genom detta som vida övers- tiger brusnivàn hos det fastställda trycket i bränsleinsprutnings- systemet. Därvid vore det även möjligt att utföra testinsprutning- ar enligt så få kombinationer av injektorer som möjligt för att tryckminskningen hänförlig till en viss injektor ska kunna beräk- nas, och sedan utföra testinsprutningar med tvâ injektorer åt gängen, varav den ena är den för vilken tryckminskningen beräk- nats, för att ”kasta bort” så lite bränsle som möjligt för faststäl- lande av injektorernas öppningsgrad. l Fig 3 visas ett flödesdiagram som illustrerar ett förfarande en- ligt en utföringsform av uppfinningen för fastställande av öpp- ningsgraden hos injektorer hos cylindrar i en förbränningsmotor med åtminstone tre cylindrar. l ett första steg S1 kontrolleras om förbränningsmotorns bränsleackumulator är trycksatt. Om svaret 10 15 20 25 30 12 på denna fråga är nej övergås till steg S2, i vilket förbränninge- motorns högtryckspump styrs att trycksätta bränsleackumulatorn. Är svaret på frågan ja fortsätts med steg Sa, i vilket bränslemat- ningen till bränsleackumulatorn avbryts. Därpå mäts i steg S4 trycket i bränsleackumulatorn, varpå i ett steg S5 testinsprutning av bränsle i minst två cylindrar utförs under en bestämd tid.

Därpå mäts i steg S6 trycket i bränsleackumulatorn ånyo. Sedan ställs i steg S1 frågan om det är möjligt att beräkna tryckminsk- ning hänförlig till testinsprutning i en specifik cylinder, och om svaret på denna fråga är nej upprepas stegen 84-81. Är svaret på frågan ja jämförs i steg Sa beräknad tryckminskning med förvän- tad tryckminskning för den bestämda tiden för testinsprutningen, och i steg S9 fastställs sedan öppningsgraden hos en injektor för specifik cylinder.

Datorprogramkod för implementering av ett förfarande enligt upp- finningen är lämpligen inkluderad i ett datorprogram som är in- läsningsbart till internminnet hos en dator, såsom internminnet hos en elektronisk styrenhet hos en förbränningsmotor. Ett så- dant datorprogram är lämpligen tillhandahållet via en datorpro- gramprodukt innefattande ett av en elektronisk styrenhet läsbart datalagringsmedium, vilket datalagringsmedium har datorpro- grammet lagrat därpå. Nämnda datalagringsmedium är exempel- vis ett optiskt datalagringsmedium i form av en CD-ROM-skiva. en DVD-skiva etc., ett magnetiskt datalagringsmedium i form av en hårddisk, en diskett, ett kassettband etc., eller ett Flashminne eller ett minne av typen ROM, PROM, EPROM eller EEPROM.

Fig 4 illustrerar mycket schematiskt en elektronisk styrenhet 13 innefattande ett exekveringsmedel 15, såsom en central proces- 10 15 13 sorenhet (CPU), för exekvering av datorprogramvara. Exekve- ringsmedlet 15 kommunicerar med ett minne 16, exempelvis av typen RAM, via en databuss 17. Styrenheten 13 innefattar även datalagringsmedium 18, exempelvis i form av ett Flashminne el- ler ett minne av typen ROM, PROM, EPROM eller EEPROM. Ex- ekveringsmedlet 15 kommunicerar med datalagringsmediet 18 via databussen 17. Ett datorprogram innefattande datorprogramkod för implementering av ett förfarande enligt uppfinningen, ex- empelvis i enlighet med den i Fig 3 illustrerade utföringsformen, är lagrat på datalagringsmediet 18.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, utan en mängd möjligheter till mo- difikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på omrâ- det utan att denne för den skull avviker från uppfinningens ram sådan denna definieras i bifogade patentkrav.

Claims (1)

1. Ansökningsnummer: 1350867-6 I denna ansökan saknades patentkrav vid ingivningen.