SE427861B - Forfarande for att undvika onormala forbrenningar i en forbrenningsmotor samt arrangemang for utovande av forfarandet - Google Patents

Description

55 7908944-7 onormalt höga tryck- och/ eller temperaturförhållanden under motorns förbränning.

Vid det uppfinningsenliga förfarandet styrs sålunda motorns inlopps- tryck i beroende av givarens utsignal. Liksom vid redan känd teknik medför det minskade inloppstrycket en reducering av motorns prestanda, eftersom den till motorn inxnatade bränsle-luftrnängden minskar. Dock undvikes med uppfinningen en förändring av den termíska verknings- graden, dvs den specifika bränsleförbrukningen kan hållas oförändrad.

Vidare kan “även avgasföroreningar bibehållas väsentligen oförändrade, liksom ock avgastennperaturen och kraven på motorns kylsystem.

Att låta en av jämförelsen alstrad avvikelsesignal påverka motorns -inloppstryck i beroende av avvikelsens storlek ökar noggrannheten för styrning av motorns inloppstryck, varigenom motorns prestandaförlust vid av givaren avkänd knackning kan hållas nere.

För utövning av det uppfinningsenliga förfarandet vid en förbrännings- motor utmärkas uppfinningen av ett arrangemang, vid vilket en till motorn ledningsansluten elektronikenhet är anordnad för behandling av givarens utsignal och att en motorns inloppstryck påverkande magnetventil är led- ningsförbunden med elektronikenheten och anordnad att i beroende av den i elektronikenheten behandlade signalen styra motorns inloppstryck. Övriga uppfinningen utxnärkande särdrag framgår av nedanstående be- skrivning och efterföljande patentkrav. Beskrivningen utföres med hän- visning till bifogade figurer, av vilka a Figur 1 schematiskt visar ett arrangemang för tillämpning av det uppfinningsenliga förfarandet och Figur 2 visar på samma sätt en fördelaktig utföringsform av det i figur 1 visade arrangemanget.

Vid förbränning i en motor 1 förorsakas en vibrationsnivå som är an- ordnad avkännas av en till motorn 1 ansluten givare Z. I beroende därav avger givaren 2 en utsignal, som förstärkes i en efterföljande förstär- kare 3 innan den tillföres en jäxnförare (komparator) 4. I den senare järnföres den förstärkta utsignalen från givaren 2 med ett referensvärde från en referensvärdeskälla 5, vilket värde representerar en vibrations- nivå i motorns motsvarande normal förbränning. En eventuell avvikelse medför en häremot svarande utsignal från jämföraren 4, vilken signal efter förstärkning i en förstärkare 6 tilledes ett verkställande organ 7 som i beroende därav styr trycket i motorns inloppssystem 8. Därvid påverkas HIOÉOTHS 1 förbränning så att den av givaren 2 därefter avkända 50 7908944-'7 vibrationsnivån successivt reduceras och slutligen resulterar i att järn- föraren 4 ej längre registrerar avvikelser.

I figur 2 visas en mer utvecklad utföringsform av det uppfinningsen- liga arrangemanget vid en Ottomotor försedd med överladdning. Nämnda Ottomotor innefattar den egentliga motorenheten 10, ett inloppssystem 11 och ett avgassystem 12. Ett överladdningsaggregat 13 av turbotyp :innefattar en centrifugalkompressor 14 ingående i inloppssystemet 11 saint en avgasdriven turbin 15 ingående i avgassystemet 12. En ventil 16 är anordnad styra avgasflödet genom en turbinen 15 förbikopplande led- ning 17 och styr sålunda även avgasflödet genom turbinen 15. Därigenom påverkas turbinens 15 rotatíonshastighet och därmed också den direkt- drivna kompressoms 14 rotationshastighet. En dylik rotationsändríng förorsakar förändring av det i inloppssystemet 11 nedströms kompressorn 14 rådande trycket, fortsättningsvis benämnt laddtrycket.

På känt sätt innefattar ventilen 16 ett ställorgan 18 genom vilket ventilens 16 öppning och stängning styres. Ventilen 16, som här är av tallrikstyp, är försedd med en ventilstång 19 fast ansluten till ett i ställorganet 18 anordnat meanbran 20. Detta uppdelar ställorganet 18 i en yttre och en inre kammare 22 resp 23. Den yttre kamnaren 22 tilledes laddtryck via en rörledning 24. Den inre karnmaren 23 står i förbindelse med omgivningsluften men innefattar dessutom en skruvfj äder 25 som på- verkar ventilen 16 i stängande riktning. En rörledning 26 utgör vidare förbindelse mellan rörledningen 24 och inloppsluftsystemet uppströms konxpressorn 14. Rörledningexls 24 avsnitt mellan dess anslutningar till inloppsluftsysteznet 11 och rörledningen 26 uppvisar en genom en stryp- ning 27 begränsad genomströxrmingsarea som klart understiger motsvarande area i rörledningen 26, när en i ledningen 2.6 befintlig taktventil 28 befinner sig i öppet läge, såsom visas i figur 2. Med taktventilen 28 regleras luftflödet genom ledningen 26 och därmed det tryck som via ledningen 24 styr ventilen 16. Taktventilens 28 reglering sker i beroen- de av en till taktventilen 28 matad signal, vars värde representerar avvikelsen mellan det verkliga laddtrycket och det laddtryck som maximalt får råda för att motorn skall arbeta optimalt, dvs utan onormal förbrän- ning med lmackningstendenser.

Den till taktventilen 28 matade signalen alstras i en elektronikenhet, i vilken ingår en givare 30 i form av en s k accelerometer av i och för sig känt slag. Vanligtvis avkänner givaren 30 på piezoelektrisk väg i motorväggama förekommande vibrationer, vilka är direkt hänförbara till 7908944-'7 de» tryckförhållanden som råder i motorn 10 under förbränningen. I be- roende därav avger givaren 30 en utsignal som är direkt proportionell mot nämnda tryckförhållanden. Utsignalen matas via en ledning 31 till en förstärkarkrets 32 och vidare i förstärkt fonn till en jämförare (komparator) 33.

Till jäinföraren 33 matas även via en ledning 34 en referenssignal.

Denna erhålles genom att en vid motorn på sedvanligt sätt anordnad tänd- fördelare 35 genererar ett pulståg, vars frekvens direkt motsvarar mo- toms varvtal. Pulståget matas via ledningen 34 till en omvandlare 36, i vilken pulståget omvandlas till en utsignal, vars spänning varierar i beroende av pulstågets frekvens. Signalvärdet är sålunda direkt pro- portionellt mot motorvarvtalet, men tjänstgör även som direkt referens- värde för de tryckförhâllanden som bör råda under förbränningen i en optimalt arbetande Ottomotor.

Den i järnföraren 33 utförda jämförelsen mellan signalen represente- rande verkligt tryckförhållande i motorn och signalen representerande bör-värdet för nämnda tryckförhâllande resulterar i en utsignal, vars värde representerar skillnaden mellan nämnda signaler. Via en ledning 38 tíllföres nämnda utsignal en integrator 40 och det däri summerade signalvärdet ledes via en ledning 41 till en potentiometer 42. Denna medger att sigxalvärdet kan manuellt justeras till en för en viss motor förutbestämd nivå innan signalen tíllföres ena ingången på en jämförare (kornparator) 44. Till jäinförarens 44 andra ingång ledes via en ledning 45 signalen från en tryckgivare 46, som avkärmer laddtrycket i inlopps- systemet 11 och avger en häreinot svarande signal. Lämpligen är tryck- givaren 46 inställd att avge utsígnal inom ett övre laddtrycksområde, inom vilket område en reglering av laddtrycket ur lcnacloiingssynpwlkt ter sig meningsfull.

' Beroende av skillnaden mellan inmatade signaler avger jämföraren 44 därefter en utsignal, som tillföres en pulsmodulator 48. I densamma om- vandlas signalen till ett pulståg med konstant frekvens, men där rela- tionen mellan den positiva och negativa delen av perioden är beroende av värdet på jämförarens 44 utsignal. Pulståget från pulsmodulatorn 48 förstärkas i en förstärkare 49, vilken utgör drivsteg för taktventilen '28. Den senare fungerar i princip som en magnetventil och öppnar och stänger i takt med pulstâgets växlingar mellan den positiva och nega- tiva perioddelen.

Ovan beskrivna komponenter i elektronikenheten utgöres av enkla och ZS 7908944-7 inom elektroniken väl kända kretsar, varför desamma avgränsas från när- mare beskrivning.

När motorn arbetar normalt avkänner givaren 30 en likaså normal vibra- tionsnivå i motorn 10. Värdet på den järnföraren 33 tillförda givarsigrla- len underskrider därvid värdet på den referenssignal som likaledes till- föres jäxnföraren 33. Järnförarens 33 utsignal antager därvid ett värde som står i proportion till skillnaden mellan tillförda signalvärden. En i integratorn 40 följande summering av signalerna skapar en utsignal till ledningen 41 som efter en eventuell justering i potentiometem 42 till- föres järnföraren 44 och där tjänstgör som bör-värde för den signal som tillföres jämföraren 44 från tryckgivaren 46. Sistnänmda signal repre- senterar verkligt laddtryck, medan den som bör-värde fungerande signalen representerar maximalt tillåtet laddtryck för att säkerställa en knack- ningsfri förbränning. Så länge motorn 10 arbetar med en av givaren 30 avkänd normal víbrationsnivå koxnmer bör-värdet till jämföraren 44 att ligga så högt att det verkliga värdet i ledningen 45 ej konmer att över- skrida nämnda bör-värde. Utsignalen från järnföraren 44 har därvid ett relativt högt värde och efter omvandling i pulsomvandlaren 48 erhålles ett pulståg där den del av perioden som medför att taktventilen 28 hål- ler rörledningen 26 öppen är stor relativt den perioddel som påverkar taktventilen 28 att hålla rörledningen 26 stängd. Ett i senare fallet uppkommet bortfall av styrtryck från ledningen 24 innebär att ladd- trycket mäste uppnå förhållandevis höga värden innan nämnda tryck via rörledníngen 24 förmår öppna ventilen 16 för minskning av avgasflödet genom turbinen 15. Kompressorn 14 tillåts sålunda skapa ett högt ladd- tryck till motorn lü.

Om givaren 30 däremot avkänner en onormalt hög vibratíonsnivå till följd av knackning under förbränningen i motorn 10 så avger givaren 30 en signal, vars nivå är högre än i normalfallet. Skillnaden till refe- renssignalen minskar följaktligen och detta medför att nivån på jäinföra- rens 33 utsignal minskar liksom ock integratorns 40 utsignal. Sístnäzrmda utsignal representerar ett bör-värde för motorns laddtryck, vilket dess- utom svarar mot det maximala laddtryck som tillåts vid motorns aktuella drifttillstånd. Detta medför att nivån på maximalt tillåtet laddtryck sänks relativt normalfallet. Skillnaden till signalvärdet i ledningen 45 representerande verkligt laddtryck elimineras, och utsignalen från jämföraren 44 ändrar värde. Efter omvandling i pulsomvandlaren 48 har därigenom även perioddelamas relation i det därifrån utgående pulstàget 1,0 SO 7908944-7 ändrats. Den tid under vilken taktventilen 28 håller rörledningen 26 stängd blir stor relativt den tid imder vilken rörledningen 26 hålles öppen. Styrtrycksbortfallet från rörledningen 24 blir följaktligen litet och ventilen 16 tillföres sålunda ett relativt högt styrtryck som tidigt, dvs vid relativt låga laddtryck, förmår öppna ventilen 16. Avgasflödet genom turbinen 15 minskar och därigenom den i kompressom 14 skapade överladdningen. Det minskade laddtrycket minskar tendensen till knack- ning under förbränning i motorn, vilket avkärmes av givaren 30, varefter en förnyad reglering av taktventilen sker o s v.

Relativt den i figur 1 återgivna prínciplösningen innehåller den i figur 2 visade versionen inte bara en jämförelse avseende motorns vibra~ tionsnivå utan även en andra jämförelse avseende motorns laddtryck.

Nämnda laddtrycksjäniörelse säkerställer att motom inte matas med ett högre laddtryck än det med potentiometern 42 inställda bör-värdet, även om motom matas med ett bränsle, vars lmaclolingsbenägenhet är så låg, dvs oktantalet är så högt, att ett högre laddtryck i och för sig är möjligt tillföra utan att knackning inträder under förbränningen. Om laddtrycksjärnförelsen ej utfördes saknas i detta fall en övre gräns för laddtrycket. Motoms prestanda skulle därvid lmrma nå nivåer som motorn ej är konstruerad för.

En uppfinningsenlig utföringsform enligt figur 2 innefattar i prak- tiken ytterligare detalj lösningar, vilka har till uppgift att exempelvis tillse att motom ej kan utsättas för alltför höga laddtryck om ett fel uppstår i systemet, t ex om givaren upphör att fungera eller om brott uppstår i rörledningarna 24,26 m m.

Inom ramen för efterföljande patentkrav kan uppfinningen modifieras i ett flertal alternativa utföringsformer. Antalet givare kan sålunda variera och deras utsignal kan behandlas på olika sätt innan den tillåts påverka det inloppstrycket påverkande organet. Utnyttj as flera givare kan även olika parametrar avkärmas. Nämnda organ kan utgöras av en ordi- narie trottel i inloppssysternet eller av ett separat organ som direkt eller indirekt styr motorns inloppstryck.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 79089-'5111-7 PATENTKRAV

1. Förfarande för att undvika onormala förbränningar, s k knack- ningar, i en förbrärmingsrnotor (1 ,10) , företrädesvis en Ottomotor, vid vilken motor en givare (2,30) anordnas att avkänna en parameter be- roende av motorns förbränning, exempelvis motorns rådande tryck- och/ eller temperaturförhållanden, och att avgiva en mot ett sådant parameter- värde svarande utsignal för styrning av minst ett förbränningen regle- rande organ, k ä n n e t e c k n a t av att givarens (2,30) utsignal jämföras med en referenssignal representerande parametervärdet vid optimal förbränning hos motorn (1 ,10) , varefter en från jämförelsen härrörande avvikelsesignal bringas påverka motorns inloppstryck i be- roende av avvikelsens storlek för att åstadkomma reducering av motoms ínloppstryck när det av givaren (2,30) avkända paramet ervärdet represen- terar onormalt höga tryck- och/eller temperaturförhåll anden under motorns förbränning.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att som referenssígnal utnyttjas en signal vars värde är proportionellt mot motorns varvtal.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, avtfikelsesigrralen integreras och att den så bildade signalen jäxnföres med en signal representerande verkligt inloppstryck, varefter en från jäxnförelsen härrörande signal bringas att påverka motorns inloppstryck.

4. Förfaraxide enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t av att som parameter utnyttjas en i motorn (1 ,10) före- kommande vibrationsnivå härrörande från under förbränningen rådande tryckförhållanden.

5. Arrangemang för utövande av förfarandet enligt patentkrav 1 vid en förbränningsmotor (1 ,10), företrädesvis en Ottomotor, i vilket arrange- mang ingår en givare (2,30) som är anordnad avkäxma en parameter beroende kännetecknat avatt av motorns förbränning, exempelvis motorns rådande tryck- och/eller tempe- raturförhållanden, och att avgiva en mot ett sådant parametervärde svarande ntsignal för styrning av minst ett förbränningen reglerande organ, k ä n n e t e c k n a t av att en till motorn (1,10) lednings- ansluten elektronikenhet är anordnad för behandling av givarens (2,30) utsignal och att en motoms inloppstryck påverkande magnetventil (7,28) är ledningsförbmden med elektronikenheten och anordnad att i beroende av den i elektronikenheten behandlade signalen styra motorns inlopps- tryck. 10 15 20 25 ivsoseua-7

6. Arrangemang enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a t av att ilberoende av motorvarvtalet sígnalbíldande organ (5,35) avger en refe- renssígnal representerande parametervärdet vid optimal förbränning, samt att i elektronikenheten ingår en järnförare (4,33) i vilken referens- signalenjänxföres med givarsígrralen, varefter en från j ämföraren (4,33) avgiven avvíkelsesignal styr inloppstrycket via den inloppstrycket på- verkande magnetventilen (7 , 28) .

7. Arrangemang enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t av att i eloktronikenheten ingår en integrator (40), i vilken avvikelsesignalen summeras, samt en andra jän1förare (44), i vilken den summerade utsignalen jäxnföres med en signal representerande motorns verkliga inloppstryck, varefter en från nämnda andra jämförare (44) avgíven avvikelsesignal styr den motorns ínloppstryck påverkandc magnetventilen (28).

8. Arrangemang enligt något av patentkraven 5-7, där förbrännings- motorn (10) är en överladdad Ottomotor och parametern utgöres av en í motom förekommande vibrationsnívå, k ä n n e t e c k n a t av att den motorns laddtryck påverkande magnetventilen (28) styrs av en pulsad ut- signal från elektronikenheten.

9. Arrangemang enligt patentkrav 8, där motorns överladdxring åstad- kommas med ett överladdrrjngsaggregat av 'turbotyp och regleras genom en avgasflödet genom den avgasdrívna 'turbinen (15) styrande ventil (16), vars styrande rörelser beror av trycket i ett trycköverförande system som förbinder ventilen (16) med motorns avgas- och/ eller inloppssystem (11 resp 12), k ä n n e t e c k n a t av att den motorns laddtryck på- verkande magnetventilen (28) ingår i det trycköverförande systemet.