SE1450078A1 - Styrning av ett organ i ett motorsystem - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en metod for styming av ett organ i ett motorsystem, vilketmotorsystem innefattar en förbränningsmotor (10) som är kopplad till ett luftinloppssystemrespektive ett avgassystem och vidare är mekaniskt kopplad till en växellåda, och vilket organ(40) är inrättat i nämnda luftinloppssystem och är anordnat att reglera gastrycket i nämndaluftinloppssystem, varvid nämnda organ (40) styrs baserad på åtminstone en första parameterP1, vilken forsta parameter P1 är relaterad till ett gastryck plc uppströms nämnda organ (40) inämnda luftinloppssystem. Vidare avser uppfinningen ett datorprogram, en datorprogramprodukt, ett system och ett motorfordon innefattande ett sådant system. (Pig. 2)

Description

Vanligtvis sker en motorvarvtalssänkning genom att motorsystemet slutar att spruta in bränsle i motorn, vilket gör att motorns interna friktion och pumparbete retarderar motorn så att det nuvarande motorvarvtalet a) sänks. En motors pumparbete (”pumping Work”), även benämnt pumpförluster (”pumping losses”), är ett arbete som krävs för att pumpa in luft i motoms cylinder/cylindrar innan förbränning, samt att pumpa ut förbränd gas ut ur cylindern/cylindrama efter förbränningen. Det innebär att ett större pumparbete leder till en snabbare sänkning av motorvarvtalet a) , och att ett mindre pumparbete leder till en långsammare sänkning av motorvarvtalet a) , såvida alla andra omständigheter är lika.

För att styra pumparbetet i tunga motorfordon, såsom lastbilar och bussar, används vanligtvis ett avgasspjäll anordnat i ett avgasrör genom vilket avgaser leds ut. Avgasspjället stängs/sluts till, vilket leder till att ett högt avgasmottryck byggs upp som resulterar i ett ökat pumparbete hos motom. Alternativt, eller i kombination med avgasspj äll kan även en variabel turbo, även benämnd VGT (VGT - Variable Geometry Turbocharger), användas för att begränsa flödesarean för avgasutsläppen och därmed öka pumparbetet. VGT:n kan exempelvis styra hur mycket avgasflöde som träffar turbinbladen.

Det pumparbete som erhålles med användande av avgasspjäll och/eller VGT är i vissa situationer inte tillräckligt då en mycket snabb motorvarvtalssänkning är önskvärt. Dessutom ingår varken avgasspjäll eller VGT i alla motorsystem/motorfordon, vilket innebär att motoms pumparbete överhuvudtaget inte kan styras i sådana motorsystem/motorfordon.

En lösning på detta problem ges av den svenska patentansökan nr 1150210-1 (sökande: Scania). Enligt nämnda patentansökan ökas eller minskas pumparbetet genom att gastrycket i luftinloppssystemet till förbränningsmotorn regleras. Enligt ett förslag på lösning så minskas gastrycket snabbt i insugningsröret till cylindrama för att åstadkomma ett stort pumparbete i syfte att få en snabb motorvarvtalssänkning vid en uppväxling. När den högre växeln har lagts i öppnas spj ället upp helt.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en lösning vilken helt eller delvis löser problem och/eller nackdelar med kända lösningar för styming av ett organ anordnat för reglering av ett gastryck i ett inloppssystem.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en lösning vilken möjliggör effektivare nyttjande av en luftreservoar i ett luftinloppssystem hos ett motorsystem.

Enligt en första aspekt av uppfinningen uppnås ovan nämnda ändamål med en metod för styming av ett organ i ett motorsystem, vilket system innefattar en förbränningsmotor som är kopplad till ett luftinloppssystem respektive ett avgassystem och vidare är mekaniskt kopplad till en växellåda, och vilket organ är inrättat i nämnda luftinloppssystem och är anordnat att reglera gastrycket i nämnda luftinloppssystem, varvid nämnda organ styrs baserad på åtminstone en första parameter P1, vilken första parameter P1 är relaterad till ett gastryck p IC uppströms nämnda organ i nämnda luftinloppssystem.

Olika utföringsformer av metoden ovan är definierade i de till metoden bilagda osjälvständiga patentkraven. En metod enligt uppfinningen kan dessutom implementeras i ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator åstadkommer att datorn utför metoden enligt uppfinningen.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen uppnås ovan nämnda ändamål med ett system innefattande en förbränningsmotor kopplad till ett luftinloppssystem respektive ett avgassystem och vidare är mekaniskt kopplad till en växellåda, varvid nämnda system vidare innefattar ett organ inrättat i nämnda luftinloppssystem och anordnat att reglera gastrycket i nämnda luftinloppssystem, och en styranordning kopplad till nämnda organ och anordnad att styra nämnda organ; varvid nämnda styranordning innefattar: en mottagningsenhet anordnad att mottaga åtminstone en första parameter P1 vilken är relaterad till ett gastryck plc uppströms nämnda organ i nämnda luftinloppssystem, och en styrenhet anordnad att styra nämnda organ baserad på nämnda åtminstone en första parameter P1.

Ovan nämnda system är företrädesvis anordnat i ett motorfordon, såsom en buss, lastbil eller ett annat dylikt motorfordon. System kan vidare modifieras så att utföringsforrner av systemet motsvarar, efter vederbörliga ändringar, de olika utforingsformerna av metoden enligt uppfinningen.

En metod och ett system enligt föreliggande uppfinning tillhandahåller en lösning vilken bl.a. möjliggör att tillgänglig luft/gas i ett luftinloppssystem kan användas på ett effektivt, precist och kontrollerat sätt. Detta medför bl.a. att god motorinomentrespons kan erhållas i samband med en ned- eller uppväxling. Vidare kan föreliggande uppfinning användas for att förbättra fiinktionen för avgasefterbehandling eller andra aspekter relaterade till förbränning och avgasrening i motorsystem.

Ytterligare fördelar och tillämpningar av uppfinningen kommer att framgå av den efterföljande detaljerade beskrivningen.

Kortfattad figurbeskrivning Föreliggande uppfinning beskrivs med hänvisning till de bifogade figurema där: - figur 1 schematiskt visar motorvarvtal och motorinoment för en uppväxling; - figur 2 schematiskt visar ett motorsystem; - figur 3 schematiskt visar ett tidsdiagram över en uppväxling; - figur 4 schematiskt visar ett tidsdiagram över en nedväxling; och - figur 5 visar ett exempel på en styranordning.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Figur 2 visar ett exemplifierat motorsystem innefattande ett luftinloppssystem kopplat till en förbränningsmotor 10, t.ex. en dieselmotor. Luftinloppssystemet består av ett luftintag genom vilken tilluft sugs in och transporteras via ett eller flera rörledningar och i detta fall en laddluftkylare 50 till motorns 10 en eller flera cylindrar för förbränning med tillfört bränsle, exempelvis bensin eller diesel. Även ett trottelspjäll är inrättat i luftinloppssystemet mellan laddluftkylaren och motoms cylindrar och vidare kan luftinloppssystemet bl.a. innefatta luftreningskomponenter. Luftinloppssystemets funktion är att tillföra luft till förbränningen i motorns cylinder/cylindrar. Dessutom kan även ett avgasåterföringssystem (EGR, Exhaust Gas Recirculation) vara kopplat till luftinloppssystemet. Avgasåterföringen åstadkoms genom att avgaserna leds tillbaka till inloppssidan och för detta syfte har EGR-kretsen vanligtvis ett EGR-spjäll, se figur 2. EGR:n används främst för att spä ut luften for förbränningen och minska andelen syre i den gas som skall förbrännas. På så sätt sänks förbränningstemperaturen och NOx-bildningen hämmas därigenom.

Trottelspjällets funktion är att reglera gastrycket i luftinloppssystemet. Trottelspjället är oftast av tallrikstyp. Vanligtvis styrs trottelspj ället av en styrenhet medelst ett eller flera styrorgan så att flödet genom inloppsröret regleras baserat på önskad mängd luft in i cylindrarna. När luftrnängden (luftflödet) in i motom begränsas med hjälp av ett trottelspjäll kommer gastrycket i inloppsröret att sänkas, och tvärtom kommer gastrycket i insugningsröret att öka om luftmängden in i motom ökas förutsatt att alla andra omständigheter är lika.

Trottelspjäll och andra typer av spjäll styrs vanligtvis medelst ett eller flera styrorgan, vilka kan drivas med pneumatik, hydraulik eller med elmotorer. Vidare är de flesta trottelspjäll inrättade att inta olika lägen i röret med varierande hastighet v eftersom trottelspjällets läge oftast skall följa motorvarvtalet a) för att genomflödet av luft i motom skall vara anpassat till den önskade förbränningen i cylindrama, men även motorns last påverkar trottelspjällets läge.

Systemet i figur 2 innefattar dessutom ett turbosystem som har en kompressor 61 vilken är mekaniskt kopplad till en turboturbin 62 via en axel. Luften som sugs in i motorsystemet komprimeras i kompressorn och kyls därefter ned i laddluftkylaren innan den passerar trottelspjället för att ledas in i cylindrarna via inloppsröret. Avgasema från forbränningsprocessen i cylindrama leds genom turboturbinen som sätter fart på turbokompressorn via axeln och avgaserna leds sedan ut ur motorsystemet via ett avgassystem som exempelvis kan innefatta en avgassamlare med ett avgasspjäll (ej visad) vilket styr trycket i avgassamlaren. Därefter passerat avgaserna ett efterbehandlingssystem som kan innehålla ett partikelfilter (DPF, dieselpartikelfilter), en s.k. SCR-katalysator (SCR - Selective Catalytic Reduction), en s.k. DOC (DOC - Diesel Oxidation Catalyst) och/eller någon annan form av efterbehandlingskomponent om ett sådant efterbehandlingssystem ingår i motorsystemet. Efterbehandlingskomponenterna visas ej i figur 2.

Vidare är motorn mekaniskt kopplad till en växellåda (ej visad) exempelvis via en kopplingsanordning som kan utgöras av en automatiskt styrd koppling och styras av fordonets styrsystem via en styrenhet vilken även kan styra växellådan. I motorfordon är växellådan vanligen av typen manuell växellåda; automatiserad växellåda, såsom automatisk växellåda, automatisk manuell växellåda (Automatic Manual Transmission, AMT) eller dubbelkopplingsväxellåda (Double Clutch Transmission, DCT); eller kontinuerligt variabel växellåda (Continuous Variable Transmission/Infinitely Variable Transmission, CVT/IVT).

En metod enligt föreliggande uppfinning innebär att ett organ 40 anordnat att reglera ett gasttryck i ett inloppssystem till en förbränningsmotor styrs baserad på en eller flera forsta parametrar P1. De en eller flera första parametrama P1 är relaterade till ett gastryck plc uppströms organet 40 i luftinloppssystemet, t.ex. i en laddluftkylare eller i ett rör som förbinder ett luftintag med ett inloppsrör till motoms cylindrar.

Därmed tillhandahåller uppfinningen en lösning vilken möjliggör effektiv, precis och kontrollerad användning av den mängd luft/gas som finns att tillgå i luftinloppssystemet eftersom organet 40 styrs baserat på en eller flera första parametrar P1 relaterade till gastrycket plc uppströms organet 40. Relationen mellan mängden luft/gas och gastryck ges enkelt av den allämna gaslagen vilken beskriver relationen mellan tryck, volym, temperatur och substansmängd.

Ett användningsområde av föreliggande uppfinning är exempelvis att begränsa oönskad partikeluppbyggnad i ett efterbehandlingssystem vilket innefattar ett partikelfilter som är anordnat för att fånga upp en del av partiklarna i avgaser. Dessa partiklar avlagras i efterbehandlingssystemet vilket kan leda till försämrad verkningsgrad och ökat tryckfall över efterbehandlingssystemet vilket i sin tur leder till större bränsleförbrukning och ökat behov av regenerering. Genom att använda ett förhöjt gastryck plc under ett gaspådrag (ej nödvändigtvis i samband med en växling) med en metod eller ett system enligt föreliggande uppfinning kan förbränningen initialt ges ett högre värde för lambda (se nedan beträffande lambda) än vad som är fallet med förbränning enligt känd teknik så att partikeluppbyggnaden i efterbehandlingssystemet minskas, vilket i sin tur leder till lägre bränsleförbrukning och färre regenereringstillfällen. Detta åstadkoms med användande av den första parametem P1 vid styrning av organet 40 då den första parametern P1 har visat sig vara en mycket lämplig inparameter i styralgoritmen. Det inses även att andra användningsområden relaterade till förbränning och avgasrening är lämpliga med en lösning enligt föreliggande uppfinning.

Ett annat föredraget användningsområde för föreliggande uppfinning är i samband med en upp- eller nedväxling i växellådan, varför uppfinningen även tillhandahåller en lösning vilken möjliggör att ett uppbyggt lufttryck i inloppssystemet kan användas effektivt för att erhålla en god momentrespons vid iläggandet av den andra växeln vid en ned- eller uppväxling. Oavsett användningsområden är det enligt en annan föredragen utforingsform av uppfinningen även lämpligt att även andra organ för reglering av gasflödet styrs baserat på den första parametern P1 för ännu effektivare användning av luften i inloppssystemet. Exempel på sådana organ vanliga i motorfordon är VGT och EGR-spj äll.

Att den första parametern P1 är relaterad till gastrycket plc uppströms organet skall förstås som så att den forsta parametern P1 kan vara identiskt med det faktiska gastrycket plc uppströms organet 40 i luftinloppssystemet men även ha ett direkt eller indirekt samband med nämnda gastryck plc. Exempelvis kan den första parametern P1 erhållas såsom en filnktion av, eller på annat sätt ha ett beroendesamband med, ett eller flera gastrycksvärden uppströms organet. Funktionen eller sambandet kan innefatta konstanter, koefficienter, eller andra matematiska uttryck. Vidare kan funktionen eller sambandet anta diskreta eller logiska eller kontinuerliga värden beroende på tillämpning.

Ett sätt att erhålla ett direkt värde på den första parametern P1 är med användandet av en eller flera trycksensorer/-givare inrättade i luftinloppssystemet uppströms organet 40. Detta är ett rättframt sätt som ger snabba och precisa värden på den första parametern P1. Dock krävs specifik hårdvara i form av exempelvis sensorer och kablar för signalöverföring. Även ett indirekt värde på den första parametern P1 kan erhållas med användande av sensorer/ givare.

Ett annat sätt att erhålla värdet på den första parametem P1 är med användandet av en modell for gastrycket i luftinloppssystemet uppströms organet 40 istället för användandet av trycksensorer. Därmed behövs inte den specifika hårdvaran beskriven ovan men kräver istället beräkningskraft och minne, och ev. annan hårdvara, såsom exempelvis turbinvarvtalsgivare, massflödesgivare och trycksensorer placerade på andra ställen än uppströms organet 40.

Den första parametem Pl kan exempelvis modelleras som mängden luft/gas som finns tillgänglig i den volym som utgör luftinloppssystemet (t.ex. rör och laddluftkylare), vilket kan ses som en reservoar. Hur länge luften/gasen i reservoaren räcker till t.ex. vid ett gaspådrag for den andra växeln G2 kan beräknas med andra ytterligare parametrar, såsom exempelvis motorvarvtal och volymetrisk verkningsgrad. Ett ytterligare sätt att modellera gastrycket i luftinloppssystemet är genom en skattning av flödet in i och ut ur laddluftkylaren när en sådan är installerad. Laddluftkylaren modelleras då både som en volym och en flödesrestriktion (den består vanligtvist av många smala rör vilket leder till ett tryckfall). Flödesrestriktionen innebär ett tryckfall. Genom att laddluftkylarens volym är känd kan trycket i densamma räknas ut.

Flödet in i laddluftkylaren kan exempelvis erhållas med användande av en kompressorrnodell eller en massflödesgivare medan flöden ut ur laddluftkylaren kan beräknas med trottelekvationer och beräkning av flödet in i motorn. Det skall dock noteras att det även är möjligt att kombinera användandet av trycksensorer (eller andra lämpliga sensorer/givare) med olika modeller för att erhålla värden på den första parametern P1.

De en eller flera första parametrarna Pl används exempelvis som inparametrar till en styralgoritm anordnad att reglera gastrycket uppströms organet 40 till ett önskat värde.

Styralgoritmen kan vara av många olika typer och kan t.ex. vara en enkel algoritm som enbart tittar på den första parametern P1 och använder sig av ett eller flera tröskelvärden (t.ex. ett högre och ett lägre tröskelvärde) för att bestämma vilken styråtgärd som ska vidtas. En mer avancerad styralgoritm tar även hänsyn till en eller flera ytterligare parametrar vilket kommer att beskrivas närmare i efterföljande beskrivning av olika utforingsforrner av uppfinningen.

Enligt en annan utfóringsforin av uppfinningen styrs organet 40 så att gastrycket plc uppströms organet regleras mot ett s.k. börvärde plc eller målvärde. Detta innebär att styralgoritmen styr organet 40 så att gastrycket plc regleras mot ett specifikt börvärde pl.

Detta medför en återkopplad algoritm. Värdet för nämnda börvärde plc kan bero på det önskade syftet, såsom god momentrespons i samband med en växling eller förbättrad avgasrening. Börvärdet plc kan även vara en funktion av tiden så att värdet ändras under ett förlopp som exempelvis under en växlings olika huvudstadier relaterade till olika tidpunkter, se exempelvis figurer 3 och 4.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av uppfinningen är organet 40 anordnat att reglera ett gasttryck i ett inloppssystem till en förbränningsmotor styrs baserad på en eller flera första parametrar P1 i samband med en upp- eller nedväxling i en växellåda 30 från en första växel G1 till en andra växel G2. Att organet 40 styrs baserad på en eller flera en eller flera första parametrar P1 i samband med en upp- eller nedväxling skall förstås som så att denna styming sker från en tidsperiod före urläggandet av den första växeln till en tidsperiod efter iläggandet av den andra växeln. Den exakta varaktigheten av dessa tidsperioder beror på tillämpning men generellt sker styrningen av organet 40 i samband med den momentminskning samt momentökning som varje upp- eller nedväxling medför, se motorrnomentkurvorna i figur 3 och 4.

Figurer 3 och 4 visar tidsdiagram för motorvarvtal, motormoment, läge för trottelspjället (hur öppet eller stängt trottelspjället är), samt ett gastryck uppströms plc respektive ett gastryck nedströms p IM organet 40 vid en uppväxling (figur 3) respektive en nedväxling (figur 4) från en första växel till en andra växel for ett motorsystem enligt systemet i figur 2. Det noteras därmed att figur 2 visar en utföringsform av uppfinningen i vilket motorsystemet innefattar ett turbosystem (en VGT i detta fall) samt en laddluftkylare. Vidare är organet 40 för reglering av gastrycket i luftinloppssystemet i detta exempel ett trottelspjäll men kan vara något annat lämpligt organ med samma eller motsvarande fíinktion, dvs. att reglera gastrycket i luftinloppssystemet.

Uppväxling Såsom visas i figur 3 kan trottelspjället (motsvarande organet 40) bringas mot ett mer stängt läge redan vid uppväxlingens startförlopp, dvs. vid en minskning av ett motormoment i samband uppväxlingen. Genom att bringa trottelspjället till ett mer stängt läge så erhålls ett tryckfall över trottelspjället. Detta resulterar i ett lägre gastryck i inloppsröret (nedströms organet 40) än trycket i laddluftkylare (uppströms organet 40). Trottelspjället styrs så att gastrycket i laddluftkylaren utnyttjas under minskningen av motorrnomentet i samband med uppväxlingen, dvs. att gastrycket plc uppströms organet 40 ökar eller väsentligen bibehålls under denna del av uppväxlingen när den första växeln skall läggas ur. I det fall att det finns en laddluftkylare installerad i luftinloppssystemet så försöker metoden enligt uppfinningen väsentligen att hålla trycket så högt som möjligt, eller bibehålla eller öka trycket i densamma eftersom det mellan turbokompressom som trycksätter systemet och trottelspjället finns en stor volym (reservoar) bestående av rör och själva laddluftkylaren. Genom att gastrycket bibehålls eller ökas i denna volym så fungerar den som en luftreservoar vars luftvolym kan sparas till förbränningen senare vid uppväxlingen vilket leder till en mycket god momentrespons. Om gastrycket däremot inte kan bibehållas eller ökas så styrs trottelspjället så att gastrycket hålls så högt som möjligt i laddluftkylaren enligt en annan utföringsform av uppfinningen.

Enligt känd teknik använder man vanligtvis VGT:n for att reglera trycket uppströms organet i samband med växling. För att snabbt få ned motorvarvtalet vid växlingen stängs VGT:n (och ev. EGR-spjället) så att ett stort mottryck byggs upp på avgassidan vilket innebär att när växlingsförfarandet kommer till tidpunkt C i figur 3 kommer motorvarvtalet snabbt att falla p.g.a. det höga mottrycket. Nackdelen med detta förfarande är att kompressom inte nödvändigtvis har jobbat i sitt mest effektiva arbetsområde varför trycket på inloppssidan byggs upp långsammare eller till och med sjunker vilket leder till dålig momentrespons vid växlingen. Vidare finns det en uppenbar risk att varvtalet för turboturbinen går ned med följd att det tar lång tid innan turbon åter kommer upp i varv. Om istället ett högt massflöde genom kompressom prioriteras vid styrning av VGT:n innebär detta att avgasmottrycket blir lågt varför sänkningen av motorvarvtalet tar lång tid under växlingen. Det finns då även en stor risk för att luften i inloppssystemets reservoar förbrukas i onödan. Med föreliggande uppfinning kan styrningen av trottelspjället kombineras med stymingen av VGT:n (och ev.

EGR-spjället) för förbättrat resultat vad gäller användandet av luften/ gasen uppströms trottelspjället. Detta innebär att även VGT:n styrs baserad på den första parametem P1 enligt en ytterligare utföringsforrn av uppfinningen.

Under en uppväxling skall VGT:n och trottelspjället styras så att pumparbetet mellan tidpunkterna C och D i figur 3 blir tillräckligt stort men samtidigt skall ett högt gastryck plc hållas uppe vid tidpunkten D. Med tillräckligt stort purnparbete menas att pumparbetet är så stort att motorvartalet åtminstone faller ett visst antal varv på en viss tid under synkroniseringsfasen. Typiska värden kan vara mellan 1200-1500 rpm/s för att få till en snabb 11 växling. Detta åstadkoms främst genom att VGT:n stängs till så att ett stort avgasmottryck bildas. VGT:n styrs då exempelvis mot ett visst avgasmottryck (exempelvis 6 bar) och styrningen av VGT:n kan redan starta vid tidpunkten A i figur 3 eftersom systemet vet att en uppväxling skall ske. På så vis hinner systemet på ett kontrollerat sätt bygga upp avgasmottrycket tills växlingsförfarandet kommer till tidpunkten C i figur 3. Samtidigt, vid tidpunkten A i figur 3, stänger systemet till trottelspj ället så mycket det går utan att riskera ev. olj eöverdrag bildas. Även risken för pumpning måste hanteras under växlingen. I det fall då risk för pumpning föreligger så måste massflödet genom kompressorn minskas som i sin resulterar i att gastrycket plc minskas. Detta kan åstadkommas genom att antingen trottelspjället eller VGT:n öppnas upp vilket innebär att även VGT:n även i detta fall kan styras baserad på den första parametern P1. Alternativt kan både trottelspjället eller VGT:n öppnas i ett samverkande forfarande enligt en annan utföringsforrn av uppfinningen.

Enligt ett alternativt uppväxlingsförfarande kan VGT:n styras mot bästa turbineffekt istället for att pumparbetet prioriteras, dvs. VGT:n kan styras för att skapa ett så bra massflöde genom kompressom som möjligt och därmed öka gastrycket plc. Detta förfarande leder inte till ett lika stort avgasmottryck som förfarandet beskrivet ovan men är mycket användbart i de fall då tiden för själva uppväxlingen inte är kritisk. Trottelspjället styrs då så att det är så stängt som möjligt utan att detta leder till pumpning eller att ev. oljeöverdrag bildas. Ett exempel på en sådan typ av växling skulle kunna vara under en acceleration i en utförslöpa, dvs. i ett fall där ett hastighetstapp är litet p.g.a. en långsammare synkronisering under växlingen.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen styrs VGT:n så att gastrycket plc uppströms organet regleras mot ett s.k. börvärde plc eller målvärde. Detta innebär att styralgoritmen styr VGT:n så att gastrycket plc regleras mot ett specifikt börvärde pl. Värdet för nämnda börvärde kan bero på syftet såsom god momentrespons i samband med en växling eller för förbättrad avgasrening. Börvärdet kan även vara en funktion av tiden så att värdet ändras under ett förlopp som exempelvis under en Växlings olika tidsstadier. Vidare kan 12 styrning av VGT:n och organet 40 samordnas så att både VGT:n och organet 40 styrs så att gastrycket plc uppströms organet regleras mot börvärdet pT.

Vad gäller EGR-spj ället så ska det i princip alltid vara stängt. Om god momentrespons önskas blandas inte luften för förbränningen ut med avgaser. Däremot så kan systemet vara tvunget att använda EGR:n under växlingen för att uppfylla lagkrav vad gäller avgaser. Vanligtvis stängs EGR-spjället så fort systemet förstår att en växling är på gång. Vid gaspådrag kan det hända att systemet öppnar upp EGR-spjället för att minska emissionema. Ett sätt att åstadkomma detta är att EGR-spjället styrs mot en viss kalibrerad EGR-mängd (dock förekommer motsatsfallet att EGR-spjället istället reglerar luftrnängden och VGT:n EGR- mängden).

Det noteras vidare att även trottelspj ället styrs så att ett luflgasflöde vid trottelspjället minskar vid minskningen av motorrnomentet i samband med när den första växel G1 läggs ur. Vidare styrs trottelspjållet så att gasflödet vid trottelspjället ökar vid ökning av motorinomentet i samband med när den andra växel G2 läggs i, vilket visas i figur 3. Då den första växeln G1 har lagts ur och motorvarvtalet faller begärs inget motorrnoment och således är insprutad mängd bränsle noll. Då målmotorvarvtalet för den andra växeln nås kommer nollmoment begäras för att motorn skall ligga kvar på målmotorvarvtalet så att den andra växeln G2 kan läggas i.

Vid uppväxlingen styrs vidare trottelspjället så att gasflödet vid trottelspjället ökar från en tidsperiod Tl före iläggandet av den andra växel G2. Tidsperioden Tl antar ett värde inom intervallet 0,01 till 0,50 s, och värden kring 0,1 s (0,05-0,30 s) är lämpligt med hänsyn till responstider för befintliga aktuatorer i motorfordon. Andra parametrar som påverkar värdet på tidsperioden TI är hur lång tid det tar att fylla den volym som finns efter organet/trottelspj ället 40 men före cylindrama. Nämnda tidsperiod Tl används därmed för att kompensera tidsfördröjningen av aktuatorer och ovan nämnda volym. Fördelen med detta förfarande är att direkt momentrespons, dvs. utan fördröjning, erhålles.

Strax innan målmotorvarvtalet för den andra växeln G2 nås är det vidare lämpligt att trottelspj ället öppnas upp så att det finns rätt mängd luft och därmed luft/bränsleblandning för 13 att motorn skall kunna hålla ett nollmoment. Detta kommer leda till att gastrycket nedströms trottelspj ället p [M kommer öka och att gastrycket uppströms trottelspjället p IC att minska.

När den andra växeln G2 har lagts i så kommer motorrnomentet att ökas till exempelvis det förarbegärda motorrnomentet. Ökat motormoment innebär en större mängd insprutad bränsle in i motorns cylindrar och därmed ett behov av en större mängd luft in i cylindrarna.

Trottelspjället kommer att regleras mot att hålla det lambdavärde som krävs. Slutligen om överskottet på den upplagrade luften i luftinloppssystemet är slut kommer trottelspjället att bringas till ett öppet läge (ev. ett helt öppet läge om nödvändigt) för att inte strypa lufttillförseln till motorn. Av det ovanstående förstås att vissa andra ytterligare villkor (bivillkor) kan vara lämpliga vid stymingen av organet, dvs. att organet även styrs med hänsyn till en eller flera ytterligare parametrar.

Av denna anledning styrs organet 40 enligt en utföringsforrn av uppfinningen dessutom baserad på åtminstone en andra parameter P2 som är relaterad till lambda Ä, dvs. en luft/bränsleblandning i förbränningsmotors 10 en eller flera cylindrar. Lambda Ä är ett vedertaget begrepp inom förbränningsmotorlära och kan exempelvis definieras som: Ä = , där Wu” är massflödet luft in i cylindern, l/Vfuel är massflödet bränsle in i cylindern och Z är en konstant. Konstanten Z är vald så att lambda Ä är 1 ifall ett stökiometriskt förhållande råder, dvs. mängden luft räcker precis till den mängd bränsle som ska förbrännas. Är lambda Ä under 1 så finns det inte tillräckligt mycket luft till en given bränslemängd som sprutats in i cylindrarna. Är lambda Ä över 1 så finns ett luftöverskott och det finns mer luft än vad som behövs för förbränningen. Då bränslet inte kommer i kontakt med all tillgänglig luft så räcker det inte med ett teoretiskt värde på lambda Ä lika med 1 för en god förbränning utan typiskt sett antar lambda Ä ett värde över 1 i en dieselmotor för god förbränning (lambda Ä kan t.ex. ligga på ca 1,3 i detta fall).

Rent generellt kan trottelspjället, enligt en annan utföringsform av uppfinningen, styras så att det inte öppnas helt och hållet efter iläggande av den andra växeln eftersom detta skulle kunna leda till att det uppbyggda trycket i laddluftkylaren ”punkteras” och därmed till ett onödigt luftöverskott för förbränningen. Istället styrs trottelspj ället (och VGT-, och/eller EGR-spjället) så att det uppbyggda trycket i laddluftkylaren tillförs förbränningen efter behov varigenom 14 lambda hålls på minsta tillåtna nivå (lambda Ä skall därför anta ett värde som är drygt l).

Därmed minskas eller undviks den momentbegränsande tiden vid växlingen vilket är en stor fördel. Det innebär att enligt en ytterligare utföringsforrn av uppfinningen styrs organet 40 mot ett önskat börvärde på lambda k. Detta kan ske i syfte att få god momentrespons i samband med en växling men även i syfte att förbättra förbränningen och/eller avgasreningen i motorsystemet.

Enligt en annan utföringsforrn styrs organet 40 dessutom baserad på åtminstone en tredje parameter P3 som är relaterad till ett flöde genom, och ett tryckfall över en turbokompressor i motorsystemet. Detta gäller givetvis i det fall att motorsystemet innefattar ett turbosystem med en sådan kompressor. Det är välkänt för fackmannen att ett turbosystem kan börja pumpa vilket man vill undvika. För att undvika pumpning så gäller att en viss relation mellan nämnda flöde och tryckfall skall anta ett värde på ”rätt sida” om pumplinjen (”surge limit”). Genom att även inkludera den tredje parametern P3 vid styrningen av organet så kan pumpning undvikas. Organet 40 styrs därmed så att flödet respektive tryckfallet över kompressorn 61 hålls på sådana nivåer så att turbon inte pumpar enligt en utföringsforrn.

Enligt en ytterligare utföringsforrn av uppfinningen så styrs organet dessutom baserad på åtminstone en fjärde parameter P4 som är relaterad till ett gastryck pm nedströms organet 40.

Det finns nämligen en risk att ett oljeöverdrag bildas i cylindrama om gastrycket pm nedströms organet 40 är för lågt. Detta resulterar bl.a. i ökad oljeåtgång samt ökade emissioner eftersom oljan kommer att förbrännas i motorn. Av denna anledning är det lämpligt att gastrycket pm nedströms organet hålls över ett tröskelvärde, varvid tröskelvärdet företrädesvis understiger 0,9 bar (90000 Pa).

Med vidare hänvisning till figur 3 kan en utföringsforrn av en metod enligt uppfinningen ske enligt följ ande flödesbeskrivning vid en uppväxling: A. Vid A påbörjas en uppväxling genom att motoms moment minskas och samtidigt bringas trottelspjället att inta ett mer stängt läge för att trycket i laddluftkylaren skall bevaras eller ökas; B. Vid B är motorn försatt i momentlöst tillstånd för att den första växeln G1 skall kunna läggas ur, och att motorn verkligen är försatt i momentlöst tillstånd kan ske medelst en lämplig kontrollslinga; C. Vid C är den första växeln G1 urlagd och inget motorrnoment begäras, samtidigt bringas trottelspjället till ett ännu mer stängt läge för att trycket i laddluftkylaren skall bevaras eller ökas. Vid steg C sjunker även det nuvarande motorvarvtalet a) till ett önskat mälmotorvarvtal för den andra växeln G2, och att så är fallet kan ske medelst en lämplig kontrollslinga; D. Vid D påbörjas öppnandet av trottelspjället för att trycket i inloppsröret efter trottelspjället skall öka. Öppnandet av trottelspjället sker vid en tidsperiod T1 före iläggandet av den andra växeln G2 vilket har beskrivits ovan; E. Vid E är det nuvarande motorvarvtalet detsamma som målmotorvarvtalet och den andra växeln G2 läggs i och trottelspj ället styrs mot ett önskat värde för k; Fl Vid F ökas motormomentet; G. Vid G är luftöverskottet i laddluftkylaren slut och trottelspjället hålls helt eller delvis öppet så att motorn inte stryps på luft; och H. Vid H är önskat moment uppnått.

Nedväxling Vid en nedväxling så styrs trottelspjället (eller organet 40) på motsvarande sätt som vid en uppväxling beskriven ovan. Dock finns det några skillnader vid stymingen av organet mellan dessa två växlingsfall. En skillnad mellan upp- och nedväxling är att motormomentet under en nedväxling aldrig blir noll, vilket visas i figur 4. En annan skillnad är att motorvarvtalet skall upp under en nedväxling för att den andra växeln G2 skall kunna läggas i. En ytterligare skillnad är att gasflödet vid trottelspjället inte ökas före iläggandet av den andra växel G2 utan under iläggningen av den andra Växeln G2.

Såsom visas i figur 4 kan trottelspjället bringas i ett mer stängt läge redan vid växlingens startförlopp, dvs. vid en minskning av ett motorrnoment i samband nedväxlingen. När den första växeln G1 har lagts ur begärs ett motorrnoment så att motorvarvtalet ökar. Då målvarvtalet för den andra växeln G2 nås begärs nollmoment för att motorn skall ligga kvar på målvarvtalet så att den andra växeln G2 kan läggas i. När den andra växeln G2 har lagts i 16 kommer motorrnomentet att ökas till exempelvis det förarbegärda momentet och trottelspj ället styrs därefter på samma sätt som vid uppväxlingen. Även vid en nedväxling kan en styralgoritm for organet dessutom baseras på en eller flera av de andra P2, tredje P3 och fjärde P4 parametrarna enligt ovan.

Med vidare hänvisning till figur 4 kan en utföringsforin av en metod enligt uppfinningen ske enligt följ ande flödesbeskrivning vid en nedväxling: A. Vid A påbörjas en nedväxling genom att motoms moment minskas och samtidigt bringas trottelspjället att inta ett mer stängt läge for att trycket i laddluftkylaren skall bevaras eller ökas; B. Vid B är motorn försatt i momentlöst tillstånd för att den forsta växeln G1 skall kunna läggas ur, och att motorn verkligen är försatt i momentlöst tillstånd kan ske medelst en lämplig kontrollslinga; C. Vid C är den första växeln G1 urlagd och ett högre motormoment begärs för att motorvarvtalet skall öka, samtidigt styrs trottelspjället så att trycket i laddluftkylaren kan bevaras eller ökas med villkor att ett önskat värde för Ä erhålls. Vid steg C sjunker även det nuvarande motorvarvtalet a) till ett önskat målmotorvarvtal för den andra växeln G2 och att så är fallet kan ske medelst en lämplig kontrollslinga; D. Vid D är det nuvarande motorvarvtalet detsamma som målmotorvarvtalet och motormomentet kan minskas, och den andra växeln G2 läggs i och trottelspjället styrs mot ett önskat värde för Ä; E. Vid E ökas motormomentet; F. Vid F är luftöverskottet i laddluftkylaren slut och trottelspjället hålls helt eller delvis öppet så att motom inte stryps på luft; och G. Vid G är önskat moment uppnått.

Föreliggande metod kan implementeras i ett styrsystem innefattande exempelvis en styranordning anordnad att styra hela eller delar av ett motorsystem hos ett motorfordon.

Vidare kan styrsystemet innefatta ytterligare styranordningar anordnade att styra andra funktioner såsom extern last, extern värmare, etc. Styranordningar av den visade typen är normalt anordnade att ta emot en eller flera sensorsignaler från olika delar av fordonet och 17 liksom från andra styranordningar. Dessa styranordningar är vidare vanligtvis anordnade att avge styrsignaler och/eller inforrnationssignaler till olika fordonskomponenter och/eller andra styranordningar. Styranordningarna kan även innefatta, eller vara kopplad till en beräkningsenhet anordnad för beräkning/ simulering av predikterade parametervärden.

Vanligtvis består styrsystem i moderna motorfordon av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för sammankoppling av ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) eller controllers, 115, 208, och olika på motorfordonet anordnade komponenter. Ett sådant styrsystem kan innefatta ett stort antal styranordningar och ansvaret för en specifik funktion i motorfordonet kan vara uppdelat på en eller flera styranordningar.

Styrningen sker ofta med programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt sett av ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator eller styrenhet åstadkommer att datorn/styrenheten utför önskad styrrnetod, såsom metoder enligt föreliggande uppfinning. Datorprogrammet utgör vanligtvis del av en datorprogramprodukt, där datorprogramprodukten innefattar ett lämpligt digitalt icke- flyktigt/perrnanent/beständigt/varaktigt lagringsmedium 121 på vilket datorprogrammet är lagrat. Nämnda digitala digitalt icke-flyktigt/permanent/beständigt/varaktigt lagringsmedium består av ett lämpligt minne, såsom exempelvis: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only 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.

En exempelstyranordning (styranordning 208) visas schematiskt i fig. 5, varvid styranordningen 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), eller en krets med en förutbestämd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). Beräkningsenheten är vidare förbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahåller beräkningsenheten t.ex. den lagrade programkoden och/eller den lagrade data beräkningsenheten behöver för att kunna utföra beräkningar.

Beräkningsenheten är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten. 18 Vidare är styranordningen försedd med organ/anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågforrner, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningama för mottagande av insignaler kan detekteras som information för behandling av beräkningsenheten. Anordningama 123, 124 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla beräkningsresultat från beräkningsenheten till utsignaler för överföring till andra delar av motorfordonets styrsystem och/eller den/de komponenter för vilka signalerna är avsedda. Var och en av anslutningama till anordningarna för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN, en MOST (Media Oriented Systems Transport), eller någon annan lämplig busskonfiguration, eller trådbunden alternativ trådlös kommunikationsanslutning.

Vidare avser föreliggande uppfinning ett system motsvarande någon utföringsform av metoden enligt uppfinningen. Det innebär att systemet kan modifieras med lämpliga ändringar enligt någon utföringsforrn av metoden enligt uppfinningen. Systemet innefattar en förbränningsmotor 10 kopplad till ett luftinloppssystem respektive ett avgassystem. Vidare är förbränningsmotom mekaniskt kopplad till en växellåda 30. Systemet innefattar vidare ett organ 40 som är inrättat i luftinloppssystemet och är anordnat att reglera gastrycket i luftinloppssystemet. Dessutom innefattar systemet en styranordning kopplad till organet 40 och anordnad att styra organet 40. Styranordningen innefattar i detta fall en mottagningsenhet samt en styrenhet. Mottagningsenheten är anordnad att mottaga åtminstone en första parameter P1 vilken är relaterad till ett gastryck plc uppströms organet 40 i luftinloppssystemet. Vidare är styrenheten anordnad att styra organet 40 baserad på den åtminstone en forsta parametern P1, exempelvis i samband med en upp- eller nedväxling i växellådan från en första växel G1 till en andra växel G2 eller för effektiv förbränning och/eller avgasrening. Det bör noteras att Styranordningen kan vara en separat styranordning, en del av en annan styranordning som styr ett eller flera organ eller enheter, eller del av ett större styrsystem innefattande ett flertal styranordningar.

Ett eller flera system enligt föreliggande uppfinning kan vara inrättad i ett motorfordon, såsom en buss, lastbil eller dylikt. Enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen är systemets förbränningsmotor en dieselmotor. 19 Slutligen skall det inses att föreliggande uppfinning inte är begränsad till de ovan beskrivna utföringsforrnerna av uppfinningen utan avser och innefattar alla utföringsforrner inom de bifogade självständiga kravens skyddsonifäng.

Claims (19)

10 15 20 25 30 20 PATENTKRAV

1. Metod för styrning av ett organ (40) i ett motorsystem, vilket system innefattar en förbränningsmotor (10) som är kopplad till ett luftinloppssystem respektive ett avgassystem och vidare är mekaniskt kopplad till en växellåda, och vilket organ (40) är inrättat i nämnda luftinloppssystem och är anordnat att reglera gastrycket i nämnda luftinloppssystem, varvid metoden är kännetecknad av att närnnda organ (40) styrs baserad på åtminstone en första parameter P1, vilken första parameter P1 är relaterad till ett gastryck plc uppströms nänmda organ (40) i nämnda luftinloppssystem.

2. Metod enligt patentkrav 1, varvid nämnda organ (40) styrs baserad på nämnda första parameter P1 för att reglera nämnda gastryck plc.

3. Metod enligt patentkrav 2, varvid nämnda organ (40) styrs for att reglera nämnda gastryck plc mot ett börvärde pl för nämnda gastryck plc.

4. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda organ (40) styrs baserad på nämnda första parameter P1 i samband med en upp- eller nedväxling i nämnda växellåda från en första växel G1 till en andra växel G2.

5. Metod enligt patentkrav 4, varvid nämnda organ (40) styrs baserad på nämnda första parameter P1 så att nämnda gastryck plc hålls så högt som möjligt, ökar eller väsentligen bibehålls under en del av nämnda upp- eller nedväxling.

6. Metod enligt något av patentkrav 3-5, varvid nämnda organ (40) styrs baserad på nänmda första parameter P1 så att ett gasflöde vid nämnda organ (40): minskar vid en minskning av ett motormoment i samband med när nämnda första växel G1 läggs ur; och/eller ökar vid en ökning av ett motorrnoment i samband med när nämnda andra växel G2 läggs i. 10 15 20 25 30 21

7. Metod enligt patentkrav 6, varvid nämnda upp- eller nedväxling avser en uppväxling, och nämnda organ (40) styrs baserad på nämnda första parameter Pl så att nämnda gasflöde vid nämnda organ (40) ökar från en tidsperiod TI före iläggandet av nämnda andra växel G2.

8. Metod enligt patentkrav 7, varvid nämnda tidsperiod Ti antar ett värde inom intervallet 0,01 till 0,50 sekunder.

9. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda organ (40) vidare styrs baserad på åtminstone en andra parameter P2, vilken andra parameter P2 är relaterad till lambda Ä, dvs. en luft/bränsleblandning i nämnda förbränningsmotors (10) en eller flera cylindrar.

10. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda motorsystem vidare innefattar ett turbosystem som innefattar en kompressor (61) mekaniskt kopplad till en turbin (62), och nämnda organ (40) vidare styrs baserad på åtminstone en tredje parameter P3, vilken tredje parameter P3 är relaterad till ett flöde genom, och ett tryckfall över nämnda kompressor (61).

11. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda organ (40) vidare styrs baserad på åtminstone en fjärde parameter P4, vilken fjärde parameter P4 är relaterad till ett gastryck p I M nedströms nämnda organ (40).

12. Metod enligt patentkrav 11, varvid nämnda organ (40) styrs så att nämnda gastryck p IM nedströms nämnda organ (40) är större än ett tröskelvärde, vilket tröskelvärde antar ett värde under 0,9 bar.

13. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda organ (40) är ett trottelspj äll.

14. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda motorsystem vidare innefattar en VGT, vilken VGT styrs baserad på nämnda första parameter P1 för att reglera nämnda gastryck pm . 10 15 20 22

15. Metod enligt patentkrav 14, varvid nämnda VGT styrs för att reglera nämnda gastryck plc mot ett börvärde pT for nämnda gastryck p m.

16. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför metoden enligt något av föregående patentkrav.

17. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 16, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

18. System innefattande en förbränningsmotor (10) kopplad till ett luftinloppssystem respektive ett avgassystem och vidare är mekaniskt kopplad till en växellåda, varvid nämnda system vidare innefattar ett organ (40) inrättat i nämnda luftinloppssystem och anordnat att reglera gastrycket i nämnda luftinloppssystem, och en styranordning kopplad till nämnda organ (40) och anordnad att styra nämnda organ (40); kännetecknat av att nämnda styranordning innefattar: en mottagningsenhet anordnad att mottaga åtminstone en första parameter P1 vilken är relaterad till ett gastryck p IC uppströms nämnda organ (40) i nämnda luftinloppssystem, och en styrenhet anordnad att styra nämnda organ (40) baserad på nämnda åtminstone en forsta parameter P1.

19. Motorfordon innefattande åtminstone ett system enligt patentkrav 18.