SE1450253A1 - Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett 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. Förfarandet innefattar: - under en första del av en första förbränningscykel, estimera ett första mått på en specifik värmekapacitet för nämnda första förbränningscykel, - baserat på nämnda första mått, fastställa en första mängd av en första vätska för tillförsel till nämnda förbränningskammare (201), och - till nämnda förbränningskammare (201) tillföra nämnda första mängd av nämnda första vätska.Uppfinningen avser även ett system och ett fordon.Fig. 3

Description

1 FoRFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FoRBRANNINGSMOTOR Uppfinningens omrade Foreliggande uppfinning hanfor sig till forbranningsmetorer, och i synnerhet till ett forfarande for reglering av en forbranningsmotor enligt ingressen till patentkravet 1.

Uppfinningen avser Oven ett system och ett fordon, liksom ett datorprogram och en datorprogramprodukt, vilka implementerar forfarandet enligt uppfinningen.

Uppfinningens bakgrund Nedanstaende bakgrundsbeskrivning utgar bakgrundsbeskrivning for uppfinningen, och behover saledes inte nodvandigtvis utgora kand teknik.

Pa grund av okade myndighetsintressen avseende fororeningar och luftkvalitet har utslapps (emissions) -standarder och utslappsbestammelser avseende utslapp fran forbranningsmotorer framtagits i manga jurisdiktioner.

Dylika utslappsbestammelser utgor ofta kravuppsattningar vilka definierar acceptabla granser for avgasutslapp vid fordon utrustade med forbranningsmotorer. Exempelvis regleras ofta nivaer for utslapp av kvaveoxider (NO), kolvaten (HC) och kolmonoxid (CO). Dessa utslappsbestammelser kan aven t.ex. hantera forekomst av partiklar i avgasutslapp.

I en stravan att uppfylla dessa utslappsbestammelser behandlas (renas) de avgaser som orsakas av forbranningsmotorns forbranning. T.ex. kan en s.k. katalytisk reningsprocess utnyttjas, varfor oaks& avgasbehandlingssystem, sasom vid t.ex. fordon och andra farkoster, vanligtvis innefattar en eller flera katalysatorer och/eller andra komponenter. T.ex. innefattar avgasbehandlingssystem vid fordon med dieselmotor ofta partikelfilter. 2 Farekomsten av oonskade fareningar i det fran forbranningsmotorns resulterande avgasflodet orsakas i stor utstrackning av farbranningsprocessen i farbranningsmctorns forbranningskammare, atminstone delvis beroende pa den mangd bransle som atgar vid forbranningen.

Av denna anledning, samt av det faktum att en mycket star del av framforallt tunga fordons driftsekonomi styrs av mangden forbrukat bransle, laggs aven star moda pa att effektivisera forbranningsmotorns forbranning i stravan att minska utslapp samt branslefarbrukning.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med foreliggande uppfinning att tillhandahalla ett forfarande for reglering av en forbranningsmotor. Detta syfte uppnas med ett fbrfarande enligt patentkrav 1.

Forfarande for reglering av en forbranningsmotor, varvid namnda forbranningsmotor innefattar atminstone en forbranningskammare och organ for tillforsel av bransle till namnda forbranningskammare, varvid forbranning i namnda forbranningskammare sker i forbranningscykler. Forfarandet innefattar: - under en forsta del av en forsta forbranningscykel, estimera ett forsta matt pa specifik varmekapacitet for namnda farsta forbranningscykel, - baserat pa namnda forsta matt, faststalla en forsta mangd av en fbrsta vatska far tillforsel till namnda forbranningskammare, och - till namnda forbranningskammare tillfora namnda fbrsta mangd vatska.

Allmant g011er att vid forbranning i en frirbranningsmctor kommer en del av den vid forbranningen frigjorda energin att 3 resultera i ett pi forbranningsmotorns utgiende axel utrattat arbete, dvs. den kraft som kan anvandas for framdrivning av fordonet. Vidare kommer en del av forbranningens energi att itgi till uppvarmning av de vid forbranningen resulterande avgaserna, och en av den vid farbranningen frigjorda energin kommer att dtgi i rena varmeforluster, dvs. till uppvarmning av forbranningsmotorn.

Betraffande uppvarmningen av de vid forbranningen resulterande avgaserna kan viss uppvarmning vara onskvard, t.ex. far att avgasbehandling i ett efterbehandlingssystem ska fungera pi onskat satt. Fortfarande kan dock en onodigt star mangd energi AtgA far dylik uppvarmning av avgaser.

Betraffande de rena varmeforlusterna har dessa flera nackdelar. Dels sanker varmeforlusterna forbranningsmotorns verkningsgrad, med okad bransleforbrukning, och darmed associerad branslekostnad, som foljd. Dels miste den uppvarmning av forbranningsmotorn som uppstir tas am hand av fordonets kylsystem, med darmed associerad belastning pi detta. Varmeforlusterna kan dessutom ske pi bekostnad av den tillgangliga varmeenergin i forbranningens avgaser, dar alltsi varmeenergi kan vara Onskvard, t.ex. far uppvarmning av avgasbehandlingskomponenter.

Enligt foreliggande uppfinning kan dylika forluster reduceras genom att till forbranningen tillfora namnda forsta vatska, vilken kan utgoras av en vatska helt bestiende av vatten, eller en vatska som Atminstone delvis, eller huvudsakligen, bestir av vatten. En vatska bestiende av vatten med tillsatser ur korrosiv eller frostskyddssynpunkt, dvs. ickeforbranningspaverkande tillsatser, anses enligt foreliggande ansakan utgora vatten. Namnda forsta vatska kan dock Oven innefatta andra typer av tillsatser. T.ex. kan det vara fardelaktigt att tillsatta tillsatser som i sig kan ha 4 fardelaktig inverkan pa t.ex. reduktion av en eller flera oonskade och vid forbranningen resulterande kemiska sammansattningar.

Vatskan kan t.ex. utgora ett tillsatsmedel for reduktion av kvaveoxider resulterande vid forbranning i namnda forbranningskammare. Vid forbranning i forbranningsmotorer, synnerhet dieselmotorer, genereras, atminstone delvis pa grund av det syreoverskott som allmant tillampas vid forbranning vid dieselmotorer, oonskade kvaveoxider NOR. Tillsatsmedlet kan t.ex. vara ett tillsatsmedel innehallande urea, sasom t.ex.

AdBlue. Alternativt kan vatskan utgora ett tillsatsmedel avsett for reduktion av annan vid forbranningen resulterande subs tans.

Genom att saledes tillfora en vatska som atminstone delvis utgors av vatten, och som Or avsedd att forangas under namnda forsta forbranningscykel, kommer overgangen mellan vatska och gas att ta upp varme fran forbranningsprocessen och darmed reducera varmeforluster.

Vatskan tillfors enligt en utforingsform vid en tidpunkt som medfor att forangningen helt eller huvudsakligen sker efter det att forbranningscykelns kompressionsfas har utforts, och saledes under en expansionsfas. Forangningen av vatska till gas medfor en volymutvidgning och darmed associerad tryckokning, vilken, vid forangning under expansionsfasen, atminstone delvis kommer att resultera i en pa forbranningsmotorns utgaende axel verkande kraft och darmed resulterande i ett arbete, med forbattrad verkningsgrad som foljd. Samtidigt minskas alltsa problem med uppvarmning etc. Enligt en utforingsform tillfors vatskan under farbranningscykelns kompressionsfas, varvid forangning atminstone delvis kan komma att ske under kompressionsfasen.

Dylik tillforsel av vatska kan suedes medfora stora fardelar vid forbranningsmotorer. Det är dock viktigt att denna tillfarsel utfars pa ett kontrollerat satt, dl annars negativa effekter kan uppsta. Om t.ex. vatska kvarstar i vatskeform, och saledes vasentligen inkompressibel form, i forbranningskammaren vid en efterfoljande kompression kan stora skador uppsta, atminstone am mangden kvarstaende vatska blir alltfor stor. Likasa bor det sakerstallas att temperaturen i forbranningskammaren inte tillats sjunka sa pass lagt att forbranning av insprutat bransle hammas pa ett oenskat satt.

Enligt foreliggande uppfinning regleras tillforseln av vatska till forbranningskammaren baserat pa radande forhallanden i farbranningskammaren under pagaende farhranningscykel, dvs. baserat pa forhallanden under den forbranningscykel under vilken insprutning av vatska sker. Detta har fardelen att insprutad mangd kan anpassas till radande forhallanden varvid oenskade negativa effekter av t.ex. insprutning av en alltfer star mangd vatska kan undvikas.

Enligt uppfinningen insprutas suedes vatska direkt in i farbranningsmotorns farbranningskammare genom utnyttjande av tillampligt insprutningsorgan, sasom foretradesvis ett separat insprutningsorgan, varvid namnda farsta vatska kan insprutas oberoende av insprutning av bransle. Detta har fordelen att insprutning kan ske vid precis onskat agonblick, och endast vid situationer dar det bedoms vara fordelaktigt att utfora en insprutning av vatska.

Mer specifikt utfors insprutning av vatska enligt uppfinningen baserat pa en for forbranningscykeln radande specifik varmekapacitet for gassammasattningen i farbranningskammaren.

Genom att estimera specifik varmekapacitet under pagaende farbranningscykel kan det baserat pa estimerad specifik 6 varmekapacitet faststallas huruvida insprutning av vatska är onskvard.

Enligt en utforingsform estimeras ett forhallande mellan isobar varmekapacitivitet Cp och isokor varmekapacitivitet Cv, varvid vatska insprutas baserat pa namnda forhallande.

Enligt en utforingsform estimeras det specifika varmekapacitetsforhallandet gamma 7=K.=eller ett motsvarande forhallande.

Vid faststallelse av tillamplig mangd vatska for insprutning kan insprutningen utforas i syfte att reglera t.ex. namnda forhallande mellan isobar specifik varmekapacitet Cp och isokor specifik varmekapacitet CI, mot nagot tillampligt varde, och enligt en utforingsform regleras forhallandet mot nagon tillamplig onskad forandring under forbranningscykeln for detta forhallande, dar onskad forandring kan finnas faststalld pa forhand, t.ex. som ett beroende av vevvinkel, t.ex. uttryckt som en funktion eller t.ex. uttryckt som en tabellering av t.ex. onskade varden for olika vevvinklar.

Vidare kan estimering av specifik varmekapacitet, sasom alltsa t.ex. namnda forhallande gamma y, t.ex. vara anordnad att utforas vid tillampliga tidpunkter, sasom varje gang en vasentlig forandring av forbranningen sker, sasom t.ex. vid en forandring av insprutad mangd bransle. Enligt en utforingsform estimeras specifik varmekapacitet dock vasentligen kontinuerligt, dvs. med tillampligt tata intervall, sasom t.ex. vid vane vevvinkel, eller med tatare eller glesare intervall. Estimering kan t.ex. vara anordnad att utforas vane gang ett varde avseende forhallandena i forbranningskammaren erhalls, sasom t.ex. nar ett varde representerande forbranningskammarens tryck erhalls. 7 Insprutningen av vatska kan aven vara anordnad att utfaras individuellt for varje cylinder, dvs. specifik varmekapacitet kan estimeras individuellt for respektive fortranningskammare, varvid insprutning av vatska kan anpassas individuellt for respektive forbranningskammare.

Uppfinningen mojliggbr saledes reglering dar t.ex. skillnader mellan olika cylindrar kan detekteras kompenseras genom utnyttjande av individuell anpassning av insprutad mangd vatska fbr respektive fbrbranningskammare. Get kan Oven vara sa att insprutning av olika mangder vatska i olika fOrbranningskammare kan vara Onskvard, t.ex. for att styra vissa cylindrar mot uppfyllande av nagot kriterium, och andra cylindrar mot nagot annat tillampligt kriterium, vilket ocksa kan astadkommas enligt uppfinningen. Vidare kan endast en eller en delmangd av cylindrarna vara anordnade att styras enligt uppfinningen, medan forbranningen i ovriga cylindrar kan utfbras pa sedvanligt eller annat tillampligt satt.

FOrfarandet enligt fbreliggande uppfinning kan t.ex. implementeras genom utnyttjande 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 onskad berakningshastighet.

Ytterligare kannetecken for foreliggande uppfinning och fordelar darav kommer att framga ur foljande detaljerade beskrivning av exempelutforingsformer och de bifogade ritningarna.

Kort beskrivning av ritningar Fig. 1A visar schematiskt ett fordon vid vilket foreliggande uppfinning kan anvandas. 8 Fig. 1B visar en styrenhet i styrsystemet for det i fig. 1A visade fordonet.

Fig. 2visar forbranningsmotorn vid det i fig. 1A visade fordonet mer i detalj.

Fig. 3visar ett exempelforfarande enligt foreliggande uppfinning.

Fig. 4visar ett exempel pa variationen for forhallande mellan isobar varmekapacitivitet Cp och isokor varmekapacitivitet Cv under en forbranningscykel.

Detaljerad beskrivning av utforingsformer Fig. 1A visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utforingsform av foreliggande uppfinning. Drivlinan innefattar en forbranningsmotor 101, vilken pa ett sedvanligt satt, via en pa forbranningsmotorn 101 utgaende axel, vanligtvis via ett svanghjul 102, Or forbunden med en vaxellada 103 via en koppling 106.

Forbranningsmotorn 101 styrs av fordonets styrsystem via en styrenhet 115. Likasa styrs kopplingen 106, vilken t.ex. kan utgoras av en automatiskt styrd koppling, och vaxelladan 103 av fordonets styrsystem genom utnyttjande av en eller flera tillampliga styrenheter (ej visat). Naturligtvis kan fordonets drivlina Oven vara av annan typ sasom t.ex. av en typ med konventionell automatvaxellada eller av en typ med en manuellt vaxlad vaxellada etc.

En fran vaxelladan 103 utgaende axel 107 driver drivhjul 113, 114 pa sedvanligt satt via slutvaxel och drivaxlar 104, 105. I fig. 1A visas endast en axel med drivhjul 113, 114, men pa sedvanligt satt kan fordonet innefatta fler an en axel forsedd med drivhjul, liksom Oven en eller flera ytterligare axlar, sasom en eller flera stodaxlar. Fordonet 100 innefattar vidare ett avgassystem med ett efterbehandlingssystem 200 for 9 sedvanlig behandling (rening) av avgasutslapp resulterande fran forbranning i forbranningsmotorns 101 forbranningskammare (t.ex. cylindrar).

Forbranningsmotorer vid fordon av den i fig. 1A visade typen ofta forsedda med styrbara injektorer for att tillfora onskad branslemangd vid onskad tidpunkt i forbranningscykeln, sasom vid en specifik kolvposition (vevvinkelgrad) i fallet med en kolvmotor, till forbranningsmotorns forbranningskammare.

I fig. 2 visas schematiskt ett exempel pa ett bransleinsprutningssystem for den i fig. 1A exemplifierade forbranningsmotorn 101. Bransleinsprutningssystemet utgors av ett s.k. Common Rail-system, men uppfinningen ar lika tillamplig vid andra typer av insprutningssystem. I fig. 2 visas endast en cylinder/forbranningskammare 201 med en i cylindern verkande kolv 203, men forbranningsmotorn 101 utgors i foreliggande exempel av en sexcylindrig forbranningsmotor, och kan allmant utgoras av en motor med ett godtyckligt antal cylindrar/forbranningskammare, sasom t.ex. ett godtyckligt antal cylindrar/forbranningskammare i intervallet 1-20 eller annu fler. Forbranningsmotorn innefattar vidare atminstone en respektive injektor 202 for varje forbranningskammare (cylinder) 201. Varje respektive injektor anvands saledes for insprutning/tillforsel av bransle i en respektive forbranningskammare 201. Alternativt kan tva eller flera injektorer per forbranningskammare anvandas. Injektorerna 202 Or individuellt styrda av respektive och vid respektive injektor anordnade aktuatorer (ej visat), vilka baserat pa mottagna styrsignaler, sasom t.ex. fran styrenheten 115, styr oppning/stangning av injektorerna 202.

Styrsignalerna for styrning av aktuatorernas Oppning/stangning av injektorerna 202 kan genereras av nagon tillamplig styrenhet, sasom i detta exempel av motorstyrenheten 115. 10 Motorstyrenheten 115 faststaller saledes den mangd bransle som faktiskt skall insprutas vid nagon given tidpunkt, t.ex. baserat pa radande driftsfarhallanden hos fordonet 100.

Det i fig. 2 visade insprutningssystemet utgors alltsa av ett s.k. Common Rail-system, vilket innebar att samtliga injektorer (och darmed forbranningskammare) forsorjs med bransle fran ett gemensamt bransleror 204 (Common Rail), vilket medelst en branslepump 205 fylls med bransle fran en bransletank (ej visad) samtidigt som branslet i roret 204, ocksa genom utnyttjande av branslepumpen 205, trycksatts till ett visst tryck. Det i det gemensamma roret 204 hogt trycksatta branslet insprutas sedan i forbranningsmotorns 101 forbranningskammare 201 vid oppning av respektive injektor 202. Flera oppningar/stangningar av en specifik injektor kan utforas under en och samma forbranningscykel, varvid saledes flera insprutningar kan utforas under en forbranningscykels forbranning. Vidare är vane forbranningskammare forsedd med en respektive trycksensor 206 for avgivande av signaler av ett i forbranningskammaren radande tryck till t.ex. styrenheten 115. Trycksensorn kan t.ex. vara piezo-baserad och bor vara sa pass snabb att den kan avge vevvinkelupplosta trycksignaler, sasom t.ex. vid var 10:e, var 5:e eller varje vevvinkelgrad eller annat tillampligt intervall, sasom t.ex. an oftare.

Med hjalp av system av den i fig. 2 visade typen kan forbranningen under en forbranningscykel i en forbranningskammare styras i star utstrackning, t.ex. genom utnyttjande av multipla insprutningar, dar insprutningstidpunkter och/eller varaktighet kan regleras, och dar data fran t.ex. trycksensorerna 206 kan tas i beaktande vid regleringen. Genom utnyttjande av data fran t.ex. trycksensorn kan forhallandena i forbranningskammaren utvarderas, varvid vattenbaserad vatska kan tillforas 11 farbranningen t.ex. i beroende av en estimering av specifik varmekapacitet enligt nedan. Betraffande tillforsel av vattenbaserad vatska enligt uppfinningen innefattar varje forbranningskammare, eller enbart en del av farbranningsmotorns farbranningskammare, en injektor 210 genom utnyttjande av vilken vatska kan tillforas farbranningskammaren 201 fran en tank 211. Vatskan i tanken 211 kan vara anordnad att vara trycksatt, alternativt kan en pump (ej visad) mellan tank 211 och injektor 210 anvandas fir trycksattning av vatska fir insprutning till ferbranningskammaren 201.

Insprutning av vatska enligt foreliggande uppfinning exemplifieras i fig. 3 med ett exempelforfarande 300, dar insprutning sker baserat pa en estimering av en specifik varmekapacitet i forbranningskammaren, och dar forfarandet enligt foreliggande exempel ar anordnat att utforas av den i fig. 1A-B visade motorstyrenheten 115.

Allmant bestir styrsystem i moderna fordon av ett kommunikationsbussystem bestaende av en eller flera kommunikationsbussar fir att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) sasom styrenheten, eller controller, 115, och olika pa fordonet anordnade komponenter. Sasom ar kant kan dylika styrsystem innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret for en specifik funktion kan vara uppdelat pa fler an en styrenhet.

Fir enkelhetens skull visas i fig. 1A-B, endast motorstyrenheten 115 i vilken foreliggande uppfinning ar implementerad i den visade utforingsformen. Uppfinningen kan dock aven implementeras i en fir foreliggande uppfinning dedikerad styrenhet, eller helt eller delvis i en eller flera andra vid fordonet redan befintliga styrenheter. Ned tanke pa den hastighet med vilken berakningar enligt foreliggande 12 uppfinning utfOrs kan uppfinningen vara anordnad att implementeras i en styrenhet som är sarskilt avpassad fbr realtidsberakningar av typen enligt nedan. Implementering av foreliggande uppfinning har visat att t.ex. ASIC- och FPGA- lasningar är lampade for, och val klarar av, berakningar enligt foreliggande uppfinning.

Styrenhetens 115 (eller den/de styrenheter vid vilken/vilka foreliggande uppfinning är implementerad) funktion enligt foreliggande uppfinning kan, forutom att bero av sensorsignaler fran trycksensorn 206, t.ex. hero av signaler fran andra styrenheter eller sensorer. Allmant galler att styrenheter av den visade typen normalt är anordnade att ta emot sensorsignaler fran olika delar av fordonet, liksom fran olika pa fordonet anordnade styrenheter.

Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgors typiskt av ett datorprogram, vilket nar det exekveras i en dator eller styrenhet astadkommer att datorn/styrenheten utfor onskad styrning, sasom forfarandesteg enligt foreliggande uppfinning.

Datorprogrammet utgor vanligtvis del av en datorprogramprodukt, dar datorprogramprodukten innefattar ett tillampligt lagringsmedium 121 (se fig. 1B) med datorprogrammet lagrat pa namnda lagringsmedium 121. Datorprogrammet kan vara icke-flyktigt lagrat pa namnda lagringsmedium. Namnda digitala lagringsmedium 121 kan t.ex. utgoras av flagon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flashminne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en harddiskenhet, etc., och vara anordnat i eller i forbindelse med styrenheten, varvid datorprogrammet exekveras av styrenheten. Genom att andra datorprogrammets instruktioner kan saledes fordonets upptradande i en specifik situation anpassas. 13 En exempelstyrenhet (styrenheten 115) visas schematiskt i fig. 1B, yarvid styrenheten i sin tur kan innefatta en berdkningsenhet 120, vilken kan utgoras av t.ex. nAgon ldmplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets for digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), en eller flera FPGA (Field-Programmable Gate Array)- kretsar eller en eller flera kretsar med en forutbestdmd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). Berdkningsenheten 120 är ferbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahdller berdkningsenheten 120 t.ex. den lagrade programkoden och/eller den lagrade data berdkningsenheten 120 behover for att kunna utfora berdkningar. Berdkningsenheten 120 är dven anordnad att lagra del- eller slutresultat av berdkningar i minnesenheten 121.

Vidare är styrenheten forsedd med anordningar 122, 123, 124, 125 far mottagande respektive sdndande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehdlla vAgformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 for mottagande av insignaler kan detekteras som information for behandling av berdkningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 for sdndande av utsignaler Or anordnade att omyandla berdkningsresultat fran berdkningsenheten 120 till utsignaler for overfOring till andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter for yilka signalerna Or avsedda. Var och en av anslutningarna till anordningarna for mottagande respektive sdndande av in- respektive utsignaler kan utgOras av en eller flera av en kabel; en databuss, sAsom en CAN-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller ndgon annan busskonfiguration; eller av en trddlos anslutning. 14 Ater till det i fig. 3 visade forfarandet 300 startar forfarandet i steg 301, dar det faststalls huruvida den uppfinningsenliga tillforseln av vatska till forbranningskammaren 201 ska utforas. Den uppfinningsenliga regleringen kan t.ex. vara anordnad att utforas kontinuerligt sa fort forbranningsmotorn 101 startas. Enligt en utfOringsform utfOrs insprutning av vatska till en forbranningskammare endast am en forbranning av bransle sker under samma ferbranningscykel.

Forfarandet enligt foreliggande uppfinning utgors alltsa av ett forfarande for tillfbrsel av en vatska utgorande vatten eller som atminstone Or vattenbaserad till forbrOnningsmotorns 101 forbranningskammare under det att forbranning sker i namnda forbranningskammare 201 i forbranningscykler. Vatskan kan t.ex. utgoras av ett tillsatsmedel for reduktion av en eller flera vid forbranningen resulterande substanser, sasom t.ex. kvaveoxid, NON. Sasom Or kant Or termen forbrdnningscykel definierad som de steg en forbranning vid en forbranningsmotor innefattar, sasom t.ex. tvataktsmotorns tva takter respektive fyrtaktsmotorns fyra takter. Termen innefattar Oven cykler dar inget bransle faktiskt insprutas, men dar forbranningsmotorn anda drivs vid nagot varvtal, sasom av fordonets drivhjul via drivlinan vid t.ex. slapning. Dvs. aven am ingen insprutning av bransle utfors sker fortfarande en forbranningscykel for t.ex. varje tva vary (vid fyrtaktsmotor), eller t.ex. varje vary (tvataktsmotor), som forbranningsmotorns utgaende axel roterar. Det motsvarande galler aven andra typer av forbranningsmotorer.

I steg 302 faststalls huruvida en forbranningscykel har eller kommer att paborjas, och nar sa Or fallet fortsOtter forfarandet till steg 303, dOr det faststalls huruvida specifik varmekapacitet ska estimeras. Om sa inte Or fallet atergar farfarandet till steg 302. Nar specifik varmekapacitet ska estimeras fortsatter forfarandet till steg 303. Sasom har namnts kan denna estimering t.ex. vara anordnad att utforas endast am forbranning ska utforas under forbranningscykeln.

Enligt foreliggande exempel estimeras det specifika varmekapacitetsforhallandet, dvs. gamma men sasom inses kan annan estimering utforas, sasom t.ex. enbart isobar specifik varmekapacitet Cp eller isokor specifik varmekapacitet Cv, alternativt annat tillampligt forhallande dem emellan.

I steg 303 estimeras substansmangden n for den forbranningsluft som tillfors under den aktuella ferbranningscykeln. Detta kan t.ex. utforas vasentligen omedelbart efter det att de en eller flera insugningsventilerna har stangts, och en god estimering kan erhallas genom utnyttjande av allmanna gaslagen, dvs. pV nRT(1) Substansmangden n kan saledes uttryckas som: (2) V, dvs. forbranningskammarens volym, kan med fordel finnas tabellerad i styrsystemets minne som funktion av vevvinkel alternativt beraknas pa tillampligt satt.

Trycket p utgor trycket i fOrbranningskammaren 201, vilket faststalls med trycksensorn 206.

R utgor allmanna gaskonstanten, och 16 T utgor forbranningsgasens temperatur, vilken med god approximation kan estimeras som inloppstemperaturens temperatur, vilken vanligtvis faststalls med befintliga temperaturgivare, och vilken varierar langsamt och darfar vanligtvis kan anses konstant for ett flertal pi varandra foljande forbrOnningscykler. Denna temperatur kan suedes faststallas pA sedvanligt satt med en sedvanligt ferekommande inloppstemperatursensor.

Farfarandet fortsOtter sedan till steg 304, dOr det fastst011s huruvida forbrOnningscykeln har natt en vevvinkelposition T1 far vilken gamma y ska faststallas. Gamma y kan vara anordnat att fastst011as kontinuerligt, men det kan Oven vara sa att bestOmning av gamma y utfars farst nar t.ex. komprimeringssteget har avslutats eller vOsentligen har avslutats, dvs. vid eller omkring avre dOdpunkt TDC far en kolvmotor. T.ex. kan estimeringen av gamma y vara anordnad att utfOras tidigast nar kolven befinner sig mom t.ex. 1-20 vevvinkelgrader frail TDC och pa vag mot denna punkt. Anledningen till detta är att insprutning av vatska pAbarjas forst sent under komprimeringssteget, eller inte forrOn under expansionsfasen, i syfte att erhalla en ferangning som medverkar till fordonets framdrivning, dvs. fardngningen sker Otminstone huvudsakligen under expansionsfasen.

NOr det saledes fastst011s att vevvinkelpositionen T1 har nAtts fortsdtter forfarandet till steg 305, dOr radande tryck p vid onskad vevvinkelposition fastst011s. Trycket i ferbranningskammaren kan faststallas vasentligen kontinuerligt under forbrdnningscykeln genom utnyttjande av trycksensorn 206, sAsom med tillampliga intervall, t.ex. varje 0,1- vevvinkelgrader. 17 FOrfarandet fortsatter sedan till steg 306, ddr forbranningskammarens medeltemperatur beraknas via allmanna gaslagen som T=—pV, dar V är vevvinkelberoende, och ddr p nR faststdllts i steg 305. Ovriga parametrar enligt ovan. Ndr temperaturen har beraknats fortsatter forfarandet till steg 307.

I steg 307 berdknas sedan gamma y genom att berdkna specifik vdrmekapacitet vid konstant tryck C, respektive vid konstant volym C.

Dessa varmekapaciteter finns tabellerade for olika kemikaliska dmnen och grundamnen i tabeller utfdrdade av NASA, och Or interpolerade som funktion av temperatur, ddr den i steg 306 faststdllda temperaturen nyttjas. Allmdnt Or den specifika varmekapaciteten vid konstant tryck C. tabellerad pa formen: c(T) = alT -2 + a 2 T -1 + a3+ a4T ± as T2 + a6T3+ ct7T4(3) Den specifika varmekapaciteten for konstant volym, Cv, kan sedan berdknas som CC-R, varvid suedes gamma y kan berdknas. Ndr gamma y har berdknats kan sedan i steg 308 vdtskeinsprutning vid behov kan utforas enligt nedan som funktion av gamma y.

Vid berakning av gamma y ber hansyn tas till det fall ddr EGRAterforing utfors, dvs. ndr en del av avgaserna Iran ferbrdnningen aterleds till ferbrdnningsmotorns inloppssida, vilket paverkar den kemiska sammansdttningen i ferbrdnningskammaren. Reglering av EGR-Aterforingen utgOr normalt en egen reglering, men sdsom beskrivs nedan kan det vara ferdelaktigt att anpassa EGR-Aterforingen baserat pa den mdngd vdtska som tillfors. Ndr EGR-aterforing tilldmpas kan 18 t.ex. fOljande samband tillampas for att estimera specifik varmekapacitet vid konstant tryck for EGR-aterford gas, dar a och b är antalet kolatomer respektive vateatomer i det bransle som anvands for framdrivning av fordonet, dvs. Cyb, och dar utgor lambda-vardet: aCpc 02+7CpH20+(a)aA91-1)Cp02+3.773/1,0 cpN2) CpEGRb a+7+(4.773/19/ —1)(a+7b) Motsvarande berakning av specifik varmekapacitet vid konstant volym for ren luft utgars av: 1 / C A = —4.7730.773c (T)+(T)) p IRp,. 2- ,2 I syfte att erhalla ett korrekt gammavarde viktas respektive varmekapacitet enligt ekv. (6), dar EGR% utgOr EGR-halten: Cp = CpAIR * (1 — EGR%)+ CpEGR * EGR%(6) EGR-halten kan t.ex. faststallas som en vid en foregaende fOrbranningscykel faststalld EGR-halt. Alternativt kan EGR- halten faststallas via t.ex. emissionsberakningar, dar t.ex. koldioxidberakningar kan anvandas for att faststalla hur star del av forbranningsluften som utgors av aterfOrda avgaser. T.ex. kan detta utforas genom att mata koldioxidhalten vid inloppet till forbranningskammaren respektive vid forbranningskammarens utlopp eller langre nedstroms i efterbehandlingssystemet, varvid EGR-halten kan beraknas pa ett far fackmannen kant satt. EGR-aterforingen utgar saledes en variabel som ej beraknas specifikt for varje forbranningscykel, utan som normalt finns tillganglig i fordonets styrsystem, dar denna beraknas med tillampliga intervall. Allmant galler att regleringen av EGR-aterforingen 19 är mycket langsammare an regleringen enligt foreliggande uppfinning.

I steg 307 faststalls suedes ett initialt varde pa gamma y, varvid i steg 308 mangden vatska for insprutning kan utforas baserat pa faststallt gamma y i samband med eller utan forbranning (bransletillforsel).

Bestamningen av mangden vatska for insprutning kan utforas pa olika satt, och t.ex. utgaras av en jamforelse mellan erhallen estimering av gamma y och ett forvantat/onskat varde for gamma y. Nar t.ex. estimerat gamma y är lagre an onskvart kan en mangd vatska for insprutning i forbranningskammaren faststallas som en funktion av skillnaden mellan Onskat varde och erhallet varde. Enligt en utforingsform utfOrs insprutning av nagon tillamplig mangd vatska, dar denna mangd kan vara faststalld pa forhand. T.ex. kan en onskad gamma y -kurva finns lagrad i fordonets styrsystem, dar denna kurva representerar den utveckling for gamma y som funkton av vevvinkel under forbranningscykeln som efterstravas.

Denna kurva kan t.ex. utgoras av en under forbranningscykeln realistiskt uppnabar maxniva far gamma y vid aktuell last och radande varvtal, och kan med fordel faststallas pa forhand, t.ex. genom tillampliga berakningar och/eller matningar pa motortypen, varvid dessa data kan lagras i styrsystemets minne med olika kurvor som funktion av t.ex. varvtal och last. T.ex. kan gamma y vara framtaget att representera en i nagon man optimal verkningsgrad. Allmant galler att en maximering av gamma y Or onskvard, cid forbranningsmotorns verkningsgrad Or beroende av gamma y ungefarligen enligt: 1— r 1ddr r representerar kompressionsforhallandet.

Sdledes kommer en hojning av gamma y att resultera i en hajning (dvs. forbdttring) av verkningsgraden.

Fig. 4 visar ett schematiskt exempel pd variationen far gamma y frdn ca. TDC under en farbrdnningscykel.

Med hdnvisning till fig. 3 utfors sedan i steg 309 insprutning av vdtska, varvid forfarandet forsdtter till steg 310 for att faststdlla huruvida ny estimering av gamma y ska utforas, varvid, om sg är fallet, ferfarandet Atergar till steg 305 for ny tryckbestdmning och ny estimering av gamma y. Detta kan fortga till dess att t.ex. forbrdnningscykeln avslutats och avgasventilerna oppnas, eller tills det av annan anledning inte ldngre är onskvdrt att spruta in vdtska, sdsom t.ex. pa grund av rddande temperatur eller annan anledning, varvid farfarandet dtergar till steg 301 i vdntan pd insprutning under efterfoljande forbrdnningscykel.

Sdledes kan tillfarseln av vdtska kontinuerligt regleras baserat pd estimeringar av y, ddr sdledes estimeringen av gamma y kan vara anordnad att utferas kontinuerligt under resterande forbrdnningscykel, varvid vdtska kan insprutas i syfte att reglera gamma y mot Onskat vdrde. Foreliggande uppfinning medfor saledes ett effektivt sdtt att reglera ferbrdnningen i en forbrdnningsmotor.

Insprutningen av vdtska har dels en nedkylande effekt, pd grund av den energi som dtgdr till fordngning av vdtskan.

Dessutom uppstdr en dissociationseffekt ndr vattenmolekyler i gasform delas upp i vdtgas respektive syre, ddr energi Atgdr for molekyldelningen. 21 Specifik varmekapacitet, och clamed gamma y, kan saledes regleras genom att paverka specifik varmekapacitet genom tillsats av vatska, i foreliggande exempel vatten, till forbranningskammaren. Detta kan utforas genom foljande berakning: Cp med vatten (T) = cp(T) * (1 — vattenhalt) + Cp for H(T) * vattenhalt (7) , old/.Cp for f1 (T) är kand och finns tabellerad. I det fall annan vatska an vatten tillfOrs kan specifik varmekapacitet finnas tabulerad for denna vatska, alternativt kan specifik varmekapacitet faststallas pa motsvarande satt som har beskrivits forEGR ovan genom kannedom am tillsatsmedlets sammansattning.

Gamma y kan sedan faststallas som: Y = Cp med vatten ICy med vatten(8) , dar: Cv med vatten = Cp med vattenR(9) Sammantaget uppstar saledes en sankning av temperaturen i fOrbranningskammaren, vilket hOjer gamma y enligt ovanstaende ekvationer, vilket i sin tur hojer forbranningsmotorns verkningsgrad.

Genom utnyttjande av foreliggande uppfinning kan t.ex. faktiska avvikelser fran i nagon man Onskad "optimal" forbranning kompenseras genom utnyttjande av insprutning av vatska. T.ex. kan bransleinjektorer slitas med tiden, varvid insprutad branslemangd inte sakert overensstammer med onskad 22 branslemOngd, med avvikelser fran Onskad/fOrvOntad fOrbranning som foljd.

Vidare kan t.ex. varmevardet eller andra egenskaper has det bransle som faktiskt anvands avvika frAn det brOnsle som anvands vid berakning av tillamplig mangd for insprutning, vilket t.ex. kan finnas framtaget under forbranningsmotorns tillverkningsprocess. Branslets sammansattning kan aven variera Over Arstider, t.ex. i lander med temperaturskillnader mellan vinter och sommar. Saledes kan samma mOngd bransle ge upphov till olika resultat beroende pA det bransle som faktiskt anvands Oven am insprutad mangd Or densamma.

Fareliggande uppfinning kan anvandas far att kompensera dylika effekter genom att reglera gamma y och clamed erhalla en fordelaktigare/onskad forbranning.

Vidare kan insprutningen av vatska med star sannolikhet komma att ske samtidigt som forbranning i fOrbrOnningskammaren pagar. I det fall forbranning pagar samtidigt med vatskeinsprutning maste hansyn tas till forbrOnningens inverkan pa gamma y. Detta kan t.ex. utforas genom att addera den temperaturhojning forbranningen ger upphov till, varvid den av forbranningen orsakade temperaturhojningens inverkan pa gamma y tas hansyn till vid berakningen av Cp respektive Cv.

AllmOnt galler att temperaturen är hOgre i den del av forbranningskammaren dar forbranning pagar, och ferbranningskammaren kan betraktas sasom bestaende av tva zoner, dar forbranning sker i ena zonen, med hog temperatur i denna zon som foljd, medan ingen ferbranning, med lagre resulterande temperatur, sker i den andra zonen.

Sammantaget erhalls saledes vid vane ogonblick en medeltemperatur i forbranningskammaren som understiger 23 farbrdnningens temperatur ddr forbrdnning pAgAr. For att kunna utfora onskad bestdmning av forbrdnningens temperatur erfordras dven kdnnedom am vdrmefrigorelsen vid forbrdnning.

Denna kan faststdllas pd olika sdtt, och enligt en utforingsform av foreliggande uppfinning nyttjas trycksignaler frdn trycksensorn 206 kan nyttjas for att berdkna vdrmefrigorelsen vid forbrdnning.

Vdrmefrigarelsen vid forbrdnning kan uttryckas som: dQ1 = pdV+Vdp+ dQHT(10) Ddr dQ Or frigjord vdrme, p, V faststdlls enligt ovan och ddr dV utgor forbrdnningskammarens volymdndring.

V(v), dvs. fOrbrdnningskammarens volym som funktion av vevvinkel, kan enligt ovan finnas tabellerad i styrsystemets dV minne alternativt berdknas pd tilldmpligt sdtt, varvid Oven dço kan faststdllas. dp utgor tryckfordndringen i forbrdnningskammaren, vilken faststdlls med trycksensorn 206. d0/7, representerar den vid forbrdnningen frigjorda vdrmen, vilken kan faststdllas pd sdtt sdsom finns vd1 beskrivet i den kdnda tekniken av exempelvis Woschni. Hdrvid kan hansyn dven tas till svartkroppsstrdlning i forbrdnningskammaren pd kdnt sdtt.

Vidare finns i den svenska patentansokan 1350510-2, med titeln "FORFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FORBRANNINGSMOTOR 24 IV" beskrivet ett forfarande for att under en pagaende forbranning estimera frigjord varme. Det i denna ansokan visade forfarandet kan tillampas enligt fareliggande uppfinning. Vidare kan det i namnda ansokan visade forfarandet farenklas dá ingen estimering av trycket enligt foreliggande utforingsform erfordras, utan trycksignaler fran trycksensorn 206 kan tillampas under pagaende farbranningscykel.

Enligt foreliggande exempel kan dock varmefrigorelsen estimeras enligt ekv. (10) genom utnyttjande av signaler fran trycksensorn 206.

Tryckforandringen p som funktion av vevvinkelgrad T i en cylinder (forbranningskammare) for en forbranningscykel kan enligt ovan erhallas genom utnyttjande av sensorsignalerna fran trycksensorn 206. Vidare kan, genom utnyttjande av faststallt tryck, temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning sker estimeras genom utnyttjande av estimerat tryck samt genom utnyttjande av ekv. (11), da temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning sker uttryckas som: Tn_pi = Tn K-1 P n+1 , dar Tno kan utgora motsvarande forbranningslufttemperatur for t.ex. den tidpunkt/vevvinkelposition dar ventilerna stangs efter tillforsel av farbranningsluft enligt ovan, eller en temperatur som har faststallts medelst allmanna gaslagen enligt ovan vid en tidpunkt/vevvinkelposition innan forbranning har paborjats.

Vidare utgor n, n+1, etc. pa varandra foljande tidpunkter eller vevvinkelpositioner.

K=7 varvid saledes aven K kan faststallas enligt vad som angivits for 7 ovan. Genom utnyttjande av ekv. (11) (alternativt allmanna gaslagen innan forbranning har paborjats) kan saledes temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning pagar faststallas, dar denna temperatur dock paverkas av pagaende forbranning genom varmefrigorelsens inverkan pa trycket, vilket Aterspeglas i de fran trycksensorn avgivna signalerna, vilket i sin tur paverkar temperaturen enligt ekv. (11). Nar sedan en forbranning sker kommer varmefrigorelsen att ge upphov till en temperaturokning i den/de delar av forbranningskammaren dar forbranning sker. Denna temperaturokning, vilken adderas till den enligt ekv. (11) faststallda temperaturen for att erhalla forbranningstemperaturen, kan beraknas ur sambandet: dQ /RC pdT(12) , (Jar dQ utger varmefrigerelsen, vilken kan faststallas enligt ovan. in utgOrs av fOrbrand massa (dvs. bransle + luft + EGR som ingar i forbranningen), vilken ocksa faststalls enligt ovan, C, dvs. specifik varmekapacitet, som ocksa kan beraknas enligt ovan. dT utgor temperaturokningen som fas av forbranningen vid given ferbrand massa och vid givet Cp-varde.

Genom utnyttjande av ekv (12) kan saledes dT och darmed AT faststallas, varvid den av forbranningen genererade okningen vid vane tidpunkt/vevvinkelposition kan adderas till den obranda zonens temperatur som ges av ekv. (11) for att erhalla forbranningstemperaturen. Denna temperatur kan sedan nyttjas 26 vid berakning av specifik varmekapacitet enligt ovan, och varvid berakningarna alltsa kan uppdateras allteftersom farbranningen fortskrider.

Enligt en utforingsform utfors inte insprutning av vatska savida inte forbranningskammarens medeltemperatur overstiger nagon tillamplig temperatur TL,, dar denna alltsa kan erhallas medelst allmanna gaslagen enligt ovan, och vilket aven beskrivs i den svenska patentansokan 1350507-8, dar det utforligt beskrivs hur medeltemperaturen i en forbranningskammare kan estimeras genom utnyttjande av bland annat trycket i forbranningskammaren, vilket kan erhallas med trycksensorn 206.

Enligt det i namnda ansokan visade forfarandet utfors en estimering for kommande tid, dar bland annat trycket estimeras for kommande del av forbranningscykeln. Dylik estimering kan aven tillampas vid foreliggande uppfinning, varvid estimeringen saledes utgor en prediktering, for att medelst estimering prediktera tillamplig mangd vatska for insprutning genom att estimera trycket, varvid aven gamma y kan estimeras, och saledes predikteras, for kommande del av forbranningscykeln. Detta betyder ocksa att gamma y kan estimeras for olika tankbara vatskeinsprutningsalternativ innan insprutning faktiskt sker, varvid sedan ett insprutningsalternativ kan valjas som bast forvantas uppfylla onskat resultat, dar gamma y kan framraknas enligt ovanstaende ekvationer och estimerad tryckutveckling, dvs. aven tryckforandringen estimeras. Detta exemplifieras ocksa utforligt i namnda ansokan, liksom aven i den tidigare namnda svenska patentansokan 1350510-2, dar det beskrivs hur frigjord varme kan estimeras innan forbranning sker, och dar aven trycket estimeras. Allteftersom forbranningscykeln fortskrider kan sedan gamma y estimeras pa nytt for kommande del av 27 farbranningscykeln baserat pa faktiskt radande tryck nar estimering utfors, varvid fly insprutning kan faststallas baserat pa estimerat gamma y, dar aven estimering for olika alternativ anyo kan utforas. Vatskeinsprutningsalternativen kan t.ex. utgaras av olika kombinationer av vatskemangd, tidpunkt for insprutning, och insprutningens langd.

Saledes kan gamma y estimeras for en kommande del av forbranningscykeln, varvid ocksa gamma y for forbranningscykeln kan estimeras for olika insprutningsalternativ, varvid insprutningsalternativen kan utvarderas och ett insprutningsalternativ kan valjas. Enligt en utforingsform av uppfinningen utfors insprutningen atminstone delvis under forbranningens kompressionssteg och saledes helt eller atminstone delvis innan forbranningen.

Harvid kan saledes gamma y genom estimering predikteras enligt ovanstaende ekvationer for hela forbranningsforloppet for t.ex. olika innan forbranningen insprutade vatskemangder, dar alltsa hela forbranningen estimeras, och dar vid estimeringen hansyn tas till inverkan av tillford vatska genom paverkan pa specifik varmekapacitet. Insprutning av tillamplig vatskemangd kan sedan utfaras baserat pa resultatet av estimeringen. Gamma kan saledes estimeras for hela den kommande forbranningen for ett flertal insprutningsalternativ, dar insprutningsalternativ t.ex. kan valjas baserat pa hur val gammakurvan far respektive insprutningsalternativ foljer Onskad gammakurva.

Vid tillforsel av vatska till forbranningen enligt foreliggande uppfinning finns aven ytterligare aspekter som bor beaktas. T.ex. tillampas enligt ovan normalt en EGRaterforing av en del av de avgaser som bildas under forbranningen. EGR-aterforingen har allmant en positiv (minskande) inverkan pa t.ex. NOx-bildning. Tillforseln av vatska enligt foreliggande uppfinning kommer att medfora en 28 farandrad avgasstramsammansattning jamfort med fallet nar vatska inte tillfors. T.ex. utgors vatskan enligt ovan delvis av vatten, varvid sannolikt ocksa en storre andel vatten an normalt kommer att forekomma i den resulterande avgasstrommen.

Detta betyder att en reglering av EGR-Aterforingen baserat pi tillforseln av vatska kan erfordras. T.ex. kan det erfordras att EGR-Aterfaringen reduceras pa grund av ett fOrhallandevis hogre vatteninnehall i avgasstrommen, vilket ger en battre effekt med avseende pa NOx-reduktionen, men med risk for att oonskat hogt vatteninnehall kan erhalls i forbranningskammaren om EGR-Aterforingen blir alltfer heg i fOrhallande till vatteninnehall.

Regleringen av EGR-aterforingen kan utforas pA godtyckligt tillampligt satt, dar t.ex. EGR-aterforingens inverkan pa den specifika varmekapaciteten enligt ovan kan tas i beaktande och varvid EGR-aterforingen t.ex. kan regleras utifran dessa berakningar. Allmant galler att reglering av EGR-Aterforingen Or lAngsam (storleksordningen sekunder) jamfort med den reglering som utfors enligt foreliggande uppfinning dar berakningar utfors under pagaende forbranningscykel och dar berakning kan utfaras pa t.ex. en hundradels sekund, tusendels sekund eller an kortare tid.

Vidare finns vid tillforsel av vatska till forbranningskammaren ytterligare aspekter som bar beaktas.

Trycket i en forbranningskammare kan uppgA till forhallandevis hoga tryck, sasom maximala tryck i storleksordningen 200-300 bar. Normalt utfors bransleinsprutning med vasentligt hOgre tryck an forbranningskammartrycket, sasom t.ex. 1500-2500 bar, varvid forandringar i forbranningskammarens tryck blir vasentligen forsumbara i forhallande till det hoga bransleinsprutningstrycket. Detta betyder att insprutad mangd bransle kan faststallas med god noggrannhet. Anvandning av 29 hag-a tryck är dock vanligtvis forenade med hOga kostnader, varfOr det kan vara Onskvart att utfOra insprutningen av vdtska vid vdsentligt ldgre tryck, sasom t.ex. tryck i samma storleksordning som radande forbranningskammartryck. Detta betyder i sin tur att for en viss Oppningstid has insprutningsmunstycket for insprutning av vdtska kan, pa grund av forbrdnningskammarens mottryck, olika mdngder tillfaras fOr en och samma oppningstid beroende pa radande ferbrdnningskammartryck. Saledes kan vdtskans insprutningstid vara anordnad att styras baserat pa radande ferbrdnningskammartryck ddr detta t.ex. kan bestdmmas genom utnyttjande av trycksensorn 206.

Saledes kan vid hogre rddande forbrdnningskammartryck en langre oppningstid nyttjas jamfort med om radande forbranningskammartryck är lagre, ddr, sasom inses, radande forbranningskammartryck kommer att bero av den vevvinkelposition vid vilken insprutning av vdtska sker.

Vidare kan vatsketillforseln erfordra att vissa skyddsaspekter/atgarder kan behova beaktas. T.ex. kan det finnas begransningar med avseende pa ndr under forbranningscykeln insprutningen av vdtska bor ske av andra anledningar. T.ex. kan det vara onskvart att kolven maximalt far befinna sig ett visst antal vevvinkelgrader fran ovre dodpunkt nar insprutning sker for att inte alltfor star del av cylindervaggen skall vara blottlagd vid insprutningen med risk for vaggtraff med bortspolning av oljefilm som foljd och ddrmed associerad risk for oonskat slitage.

Vidare kan tillforseln av vdtska t.ex. vara anordnad att stangas av am fordonets hastighet understiger nagon viss hastighet, eller am fordonet blir stillastaende, eller am av annan anledning risk foreligger for att forbrdnningsmotorn mom kort kommer att stangas ay. Vid dyklika situationer kan det vara onskvart att t.ex. vattenforekomsten i farbranningsmotorsystemet hinner reduceras innan forbranningsmotorn stangs av for att undvika vattenassocierade skador. Enligt en utfaringsform av uppfinningen kan tillforseln av vatska vara anordnad att stangas av am fordonets hastighet understiger nagon tillamplig hastighet och fordonets omgivningstemperatur understiger t.ex. nail grader Celsius i syfte att undvika att vatten kvarstar i systemet efter det att forbranningsmotorn har stangts av med frysrisk som feljd.

Enligt en utforingsform estimeras gamma for en forbranningscykel, varvid tillamplig vatskeinsprutning faststalls baserat pa denna estimering, dar sedan insprutning av vatska utfors under en eller flera efterfoljande forbranningscykler. Insprutningen kan t.ex. ske fore och/eller under forbranning under den efterfoljande forbranningscykeln. Detta forfarande kan t.ex. tillampas nar forhallandena for flera pa varandra foljande forbranningscykler Or vasentligen desamma.

Uppfinningen har ovan exemplifierats pa ett satt dar en trycksensor 206 anvands for att faststalla ett tryck i forbranningskammaren, och med hjalp av vilket temperatur och specifik varmekapacitet enligt ovan kan estimeras. Ett alternativ till att anvanda trycksensorer kan istallet utgoras av nyttjande av en (eller flera) andra sensorer, sasom t.ex. hogupplosta jonstromsensorer, knacksensorer eller tojningsgivare, varvid trycket i forbranningskammaren kan modelleras genom utnyttjande av sensorsignaler fran dylika sensorer. Det Or Oven mojligt att kombinera olika typer av sensorer, t.ex. for att erhalla en sakrare estimering av trycket i forbranningskammaren, och/eller anvanda andra 31 tillampliga sensorer, dar sensorsignalerna omraknas till motsvarande tryck for anvandning vid reglering enligt ovan.

Det uppfinningsenliga forfarandet for reglering av forbranningsmotorn kan aven kombineras med sensorsignaler fran andra sensorsystem dar upplosning pa vevvinkelniva inte är tillganglig, sasom t.ex. annan tryckgivare, NOx-sensorer, NH3- sensorer, PM-sensorer, syresensorer och/eller temperaturgivare etc., vilka insignaler t.ex. kan anvandas som inparametrar vid estimering av t.ex. forvantat tryck/temperatur genom utnyttjande av datadrivna modeller helt eller delvis istallet for modeller av ovan beskrivna typ.

Vidare har foreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock aven tillamplig vid godtyckliga farkoster/processer dar reglering av specifik varmekapacitet enligt ovan är tillamplig, sasom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med forbranningsprocesser enligt ovan.

Det skall ocksa noteras att systemet kan modifieras enligt olika utforingsformer av forfarandet enligt uppfinningen (och vice versa) och att foreliggande uppfinning inte pa nagot vis är begransad till de ovan beskrivna utforingsformerna av forfarandet enligt uppfinningen, utan avser och innefattar alla utforingsformer mom de bifogade sjalvstandiga kravens skyddsomfang. T.ex. är uppfinningen tillamplig for insprutning av godtycklig vatska i forbranningsmotorns forbranningskammare, sa lange som denna vatska atminstone delvis, eller huvudsakligen, innehaller vatten.

Claims (37)

32 Patentkrav 1. Forfarande for reglering av en forbranningsmotor (101), varvid namnda forbranningsmotor (101) innefattar atminstone en forbranningskammare (201) och organ (202) for tillforsel av bransle till namnda forbranningskammare (201), varvid forbranning i namnda forbranningskammare (201) sker i forbranningscykler, varvid forfarandet är lannetecknat av att: 1. under en forsta del av en forsta forbranningscykel, estimera ett forsta matt pa en specifik varmekapacitet for namnda forsta forbranningscykel, 2. baserat pa namnda forsta matt, faststalla en forsta mangd av en forsta vatska for tillforsel till namnda forbranningskammare (201), och - till namnda forbranningskammare (201) tillfora namnda forsta mangd av namnda forsta vatska. 2. Forfarande enligt krav 1, vidare innefattande att:

1. genom utnyttjande av ett forsta sensororgan (206), faststalla ett forsta parametervarde representerande en storhet avseende forbranningen i namnda forbranningskammare (201), och

2. faststalla namnda forsta matt pa en specifik varmekapacitet baserat pa namnda forsta parametervarde.

3. Forfarande enligt krav 1 eller 2, varvid namnda forsta vatska utgor en vatska huvudsakligen innehAllande vatten.

4. Forfarande enligt nagot av kraven 1-3, varvid namnda forsta vatska utgors av vatten.

5. Forfarande enligt nagot av kraven 1-4, vidare innefattande att tillfora namnda forsta mangd vatska till 33 namnda farbranningskammare (201) under en efter namnda forsta del av namnda forsta forbranningscykel efterfoljande del av namnda farsta farbranningscykel.

6. Forfarande enligt nagot av kraven 1-5, vidare innefattande att: 1. faststalla en for namnda efterfoljande del av namnda forsta forbranningscykel onskad specifik varmekapacitet, 2. jamfora onskad specifik varmekapacitet med namnda estimerade forsta matt pa specifik varmekapacitet, och - baserat pa namnda jamforelse, faststalla namnda forsta mangd av namnda forsta vatska.

7. FOrfarande enligt krav 6, varvid namnda Onskade specifika varmekapacitet finns lagrad i styrsystem fOr styrning av namnda fOrbranningsmotor som ett beroende av en eller flera ur gruppen: vevvinkelposition, fOrbranningsmotorlast, fOrbranningsmotorvarvtal.

8. Forfarande enligt krav 6 eller 7, vidare innefattande att: 1. utfera ett flertal estimeringar av specifik varmekapacitet under namnda forsta forbranningscykel, och 2. reglera tillforsel av namnda fersta vatska under namnda forsta forbranningscykel baserat pa namnda flertal estimeringar av specifik varmekapacitet.

9. Forfarande enligt nagot av kraven 6-8, vidare innefattande att utfora tillforsel av vatska vid ett flertal tidpunkter under namnda forsta forbranningscykel.

10. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda specifika varmekapacitet utgar ett forhallande mellan 34 isobar varmekapacitivitet Cp och isokor varmekapacitivitet C.

11. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda specifika varmekapacitet utgors av varmekapacitetsforhallandet gamma y, dvs. 2/=' eller ett Cv motsvarande forhallande.

12. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda specifika varmekapacitet estimeras for en vevvinkelposition tidigast utgorande en vevvinkelposition maximalt 20 vevvinkelgrader foregaende en Ovre dOdpunkt (TDC).

13. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid avgaser aterfOrs till namnda forbranning, vidare innefattande att vid bestamning av namnda specifika varmekapacitet estimera en fOrsta specifik varmekapacitet for luft respektive en andra specifik varmekapacitet for till forbranningen aterfOrda avgaser (EGR), varvid namnda specifika varmekapacitet faststalls baserat pa en viktning av namnda fOrsta respektive andra specifika varmekapacitet.

14. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att: tillfora namnda fOrsta vatska vid en fOrsta tidpunkt, varvid tillfersel av namnda fOrsta vatska vid namnda fOrsta tidpunkt Or sadan att forangning av namnda fOrsta vatska vasentligen sker efterfoljande en kompressionsfas for namnda fOrsta forbranningscykel.

15. FOrfarande enligt ndgot av faregdende krav, vidare innefattande att: tillfara ndmnda farsta vdtska vid en forsta tidpunkt under namnda fbrsta fOrbranningscykel, varvid tillfbrsel av ndmnda forsta vdtska vid ndmnda farsta tidpunkt är sddan att namnda vdtska dtminstone delvis tillfors under en kompressionsfas for ndmnda fOrsta forbrdnningscykel.

16. Forfarande enligt ndgot av foregdende krav, vidare innefattande att: tillfora ndmnda forsta vdtska vid en forsta tidpunkt under namnda forsta fOrbranningscykel, varvid tillfbrsel av ndmnda forsta vdtska vid ndmnda forsta tidpunkt är sAdan att namnda vdtska Atminstone delvis tillfbrs innan forbrdnning pdborjas under ndmnda forsta forbranningscykel.

17. FOrfarande enligt nagot av fOregaende krav, vidare innefattande att: - vid namnda faststdllelse av ndmnda forsta mangd av ndmnda forsta vdtska for tillforsel till namnda forbranningskammare (201), estimera en forvantad specifik vdrmekapacitet for dtminstone tvd alternativ fOr tillforsel av vdtska under namnda efterfOljande del av namnda forbranningscykel, varvid ndmnda alternativ for tillforsel av vdtska innefattar alternativ avseende dtminstone en av mdngd vdtska, tidpunkt for tillforsel, vatsketryck vid tillforsel, den tid tillforseln tar.

18. Forfarande enligt ndgot av feregdende krav, varvid ndmnda specifika varmekapacitet utgor en estimering av en fOrvantad specifik vdrmekapacitet fOr ndmnda efterfoljande del av ndmnda forsta forbranningscykel. 36

19. FOrfarande enligt krav 18, vidare innefattande att estimera namnda forvantade specifika varmekapacitet for namnda efterfaljande del av namnda farsta forbranningscykel, medelst en estimering av tryckforandringen i namnda farbranningskammare under namnda efterfoljande del av namnda forsta farbranningscykel.

20. Forfarande enligt krav 19, varvid namnda tryckforandring estimeras baserat pa en estimerad varmefrigorelse vid forbranning under namnda forsta forbranningscykel.

21. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att: - utvardera atminstone ett forsta respektive ett andra alternativ fOr tillfOrsel av vatska under namnda efterfoljande del av forsta namnda forbranningscykel, varvid det av namnda forsta respektive andra alternativ for tillforsel av vatska som i storst utstrackning forvantas resultera i onskad specifik varmekapacitet valjs.

22. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid tillfersel av vatska utfers vid atminstone tva tillfallen under namnda efterfoljande del av namnda ferbranningscykel, varvid namnda andra tillforsel faststalls efter det att namnda forsta tillforsel av vatska har utforts.

23. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att vid estimering av specifik varmekapacitet efter det att tillforsel av vatska har utforts, vid namnda estimering hansyn tas till namnda tillforsel av namnda forsta vatska. 37

24. FOrfarande enligt nagot av faregaende krav, vidare innefattande att estimera namnda forsta matt pa en specifik varmekapacitet for namnda farsta forbranningscykel baserat pa ett i namnda farbranningskammare (201) radande tryck.

25. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att: - estimera namnda forsta matt pa specifik varmekapacitet atminstone delvis baserat pa en estimerad forbranningstemperatur.

26. Forfarande enligt krav 25, vidare innefattande att estimera namnda fOrbranningstemperatur som en summa av en estimering av en av forbranning orsakad temperaturOkning i fOrhallande till en forsta temperatur, och en estimering av namnda forsta temperatur, dar namnda forsta temperatur utgor en estimerad temperatur fOr ofOrbrand gas i namnda forbranningskammare.

27. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att tillfora namnda forsta vatska till en efter namnda forsta forbranningscykel pafoljande ferbranningscykel.

28. FOrfarande enligt nagot av faregaende krav, vidare innefattande att faststalla mangden vatska for tillforsel individuellt for varje cylinder.

29. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda reglering utfors for ett flertal pa varandra faljande forbranningscykler. 38

30. FOrfarande enligt nagot av faregdende krav, varvid namnda vatska utgor ett tillsatsmedel for reduktion av en vid namnda farbranning resulterande substans.

31. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda vatska utgor ett tillsatsmedel for reduktion kvaveoxider resulterande vid forbranning i namnda forbranningskammare.

32. Datorprogram innefattande programkod, vilket ndr ndmnda programkod exekveras i en dator astadkommer att namnda dator utfor forfarandet enligt nagot av patentkrav 1-31.

33. Datorprogramprodukt innefattande ett datorldsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 32, varvid namnda datorprogram Or innefattat i ndmnda datorldsbara medium.

34. System far styrning av en farbranningsmotor (101), varvid namnda forbranningsmotor (101) innefattar dtminstone en farbranningskammare (201) och organ (202) for tillforsel av bransle till namnda forbranningskammare (201), varvid farbranning i ndmnda forbramningskammare (201) sker i forbranningscykler, varvid forfarandet Or kannetecknat av att systemet innefattar: - organ (115) anordnade att under en forsta del av en farsta farbranningscykel, estimera ett forsta matt pa en specifik varmekapacitet for namnda forsta ferbrdnningscykel, - organ (115) anordnade att baserat pa namnda forsta matt, faststdlla en fersta mdngd av en forsta vdtska far tillforsel till namnda forbranningskammare (201), och - organ (115, 210) anordnade att till ndmnda forbranningskammare (201) tillfora namnda forsta mangd av ndmnda fersta vdtska. 39

35. System enligt krav 34, kannetecknat av att namnda forbranningsmotor innefattar organ for tillforsel av vatska till namnda farbranningskammare oberoende av bransletillforsel till namnda forbranningskammare.

36. System enligt krav 34 eller 35, kamnetecknat av att namnda forbranningsmotor utgors av nagon ur gruppen: fordonsmotor, marinmotor, industrimotor.

37. Fordon (100), kannetecknat av att det innefattar ett system enligt nagot av kraven 34-36. FIG. 'IA 13 .---104 103 ? ,----108 01 107 101 ? 106 200 .---- 1 2/