SE448902B - Sett och anordning for att endra tendforskjutningsvinkeln i en forbrenningsmotor - Google Patents

Description

448 902 2 ståndpunkt âterföres det reducerade värdet för förställ- ningen till det normala värdet med ett väl valt inkre- mentbelopp, som uttryckes i grader/sekund eller grader/- tändningstal och som är tillräckligt stort för att för- hindra att motorn drives för länge med en dålig effekt och tillräckligt lågt för att förhindra att knackning uppträder alltför ofta i cylindern.

I det ögonblick då ett knackningsfenomen detekteras, reducerar man på känt sätt förtändningen med en viss vin- kel, och man ökar denna reducering till ett maximalt vär- de för reduceringen, om knackningen upprätthålles. På vanligt sätt är detta maximivärde av storleksordningen °. Man har vidare konstaterat att det är svårt att ~ utnyttja ett inkrementbelopp för förställningen, vilket är större än O,5°/s, om man vill förhindra ett alltför, frekvent knackningsfenomen i cylindrarna. Detta leder till att i en sådan anordning enligt teknikens ståndpunkt återföringen till normal förställningsvinkel AN sker på 40 s om man uppnått maximal minskning av förställningen.

Orsakerna till knackningsfenomenet kan emellertid mycket väl försvinna långt innan nämnda 40 s förflutit, särskilt i ett mycket snabbt varierbart motordriftstillstånd. Det- ta leder till att man med det enligt känd teknik utnytt- jade sättet upprätthåller ett motordriftstillstånd med dålig effekt under en tid, som är mycket längre än den tid som är nödvändig för att undertrycka knackningen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att reduce- ra ovannämnda nackdel genom att för återgången från reducerad förställning till normal förställning utnyttja ett inkrementbelopp, som inte är konstant över tiden.

Vid uppnående av ett korrigerat förställningsvärde AC, där knackning inte längre föreligger, ökar man enligt uppfinningen förställningen efter hand först med ett första inkrementbelopp Pl, som uttryckes i grader/sekund, varefter man, då detta första belopp bibehållits under en tillräcklig tid utan att knackning uppstått, ökar förställningen med ett andra inkrementbelopp P2, som är 448 902 3 större än det första beloppet. På så vis reduceras tiden för återgången till normal förställning avsevärt i förhål- lande till det fall då man utnyttjar sättet enligt känd teknik. Omman utför ökningen av förställningen från ett korrigerat förställningsvärde AC till det normala för- ställningsvärdet AN med konstanta inkrementsteg, exempel- vis om en grad, motsvarar ökningen av inkrementbeloppet en ökning av frekvensen för de elementära inkrementen, som inverkar på förtändningen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstadkomma ett nytt sätt att ändra tändförskjutnings- vinkeln i förhållande till den övre dödpunkten för att förhindra knackning i en förbränningsmotor, i vilken man för varje indikering av knackning reducerar förtändningen, på sin höjd till ett förutbestämt minimivärde, med en be- stämd vinkel för att ernâ en korrigerad förställning AC, som motsvarar en frånvaro av knackning, och i vilken man vid frånvaro av knackning gradvis ökar förställnings- vinkeln från det korrigerade värdet AC till det värde som motsvarar den normala förställningen AN, vilket sätt kännetecknas därav, att man utifrån ett korrigerat för- ställningsvärde AC ökar förställningen efter hand i steg om ett första inkrementbelopp Pl, varvid denna ökning, så länge som knackning icke föreligger, upprätthålles ända tills ett maximalt, kumulerat ökningsvärde I0 upp- nås, och att man, då man utifrån det betraktade värdet AC uppnår ökningsvärdet Io, ökar förställningen efter hand i steg om ett andra inkrementbelopp P2 ända tills den normala förställningen AN åter uppnås eller en ny knackning detekteras, varvid P2 är större än P1 Vid tidpunkten för byte av inkrementbelopp.

Vid en första utföringsform av sättet enligt uppfin- ningen ges beloppen Pl och P2 konstanta värden med P2n> Pl .

Vid en andra utföringsform av uppfinningen ges be- loppet P2 ett konstant värde och ges beloppet P1 ett värde, som är variabelt som funktion av antalet knack- 448 902 4 ningsdetekteringar efter etablering av förställningen AC utifrån förställningen AN. I detta fall reduceras före- trädesvis beloppet P1 utifrân sitt initialvärde Pi till ett minimivärde Pm, varvid reduceringen sker på diskon- tinuerligt vis vid varje detektering av knackning, och återföres Pl till sitt värde Pi i det ögonblick då in- krementbeloppet Pi ånyo tages i uuqmtjande. Företrädesvis reduceras beloppet P1 vid varje detektering av knack- ning genom att Pl divideras med en konstant koefficient n, varvid man kan välja n = 2. Man kan välja Pl = P2, i vilket fall, om ökningen av förtändningen utifrân den korrigerade förställningen AC åstadkommas utan uppträdan- de av knackning ända till ökningen IO med inkrements- beloppet Pi, ökningen fortsätter vidare med inkrement- beloppet P2, som är lika med det föregående inkrement- beloppet, så att återgången till den normala förställ- ningen åstadkommas med ett enda numeriskt värde för in- krementbeloppet, uttryckt i grader/sekund, vilket då överensstämmer med teknikens ståndpunkt. I praktiken väljer man inkrementbeloppet P2 tillräckligt högt för att detta tillstånd skall vara föga sannolikt. Man kan särskilt välja Pm = Pi/8, så att det första inkrementbe- loppet Pl, om det divideras med två för varje variation, kan anta fyra successiva distinkta värden. Man kan före- trädesvis välja P2 = 4°/s och I0 = 5° och utnyttja ett förinställningsinkrementsteg av lo.

Vid uppträdande av knackning vid normal förställning ändrar man på känt sätt från det normala förställninge- värdet AN till det korrigerade förställningsvärdet AC med ett initialdekrement Do, som, så länge som knack- ningen upprätthålles, vid varje arbetstakt följes av successiva dekrement Dl, som är mindre än Do, ända tills en maximal, total minskning Dm uppnås. Man kan välja nl = no/z, varvia företrädesvis no = s° och Dm = 2o°.

Vid uppträdande av knackning vid en förställning, som är mindre än den normala förställningen AN, reducerar man förställningen med ett dekrement D2 med konstant värde, A21 448 902 varvid man kan välja D2 = 4°. Ändamålet med uppfinningen är likaledes att åstadkom- ma en anordning för genomförande av sättet enligt uppfin- ningen att ändra tändförskjutningsvinkeln i förhållande till den övre dödpunkten för att förhindra knackning i en förbränningsmotor, vilken anordning har en knackningsdetek- tor och en förställningskrets, som är ansluten till en tändanordning för förbränningsmotorn, och vilken känne- tecknas därav, att knackningsdetektorn är anordnad att överföra information till en mikroprocessor, vilken är an- ordnad att till förställningskretsen överföra signaler, som motsvarar en minskning av förställningsvinkeln, och är programmerad att utifrån ett korrigerat förställningsvärde AC öka förställningen efter hand i steg om ett första in- krementbelopp Pl, att, så länge som knackning icke före- ligger, upprätthålla denna ökning ända tills ett maximalt, kumulerat ökningsvärde I0 uppnås, och att, då utifrån det betraktade värdet AC ökningsvärdet I0 uppnås, öka förställ- ningen efter hand i steg om ett andra inkrementbelopp P2 ända tills den normala förställningen AN åter uppnås eller en ny knackning detekteras, varvid P2 är större än P1 vid tidpunkten för byte av inkrementbelopp.

Förställningskretsen kan vara oberoende av mikropro- cessorn men kan också utgöra en del av denna.

Knackningsdetekteringen och förinställningskorrige- ringen genomföres företrädesvis cylinder för cylinder.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare med hjälp av tvâ endast exemplifierande och icke begränsande ut- föringsformer, som visas på bifogade ritningar.

Fig 1 visar en kurva, varvid ordinatan anger för- ställningsvinkeln i grader och abskissan anger tiden, varvid det sätt enligt uppfinningen som motsvarar denna kurva utgör en första utföringsform av sättet enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en med kurvan i fig 1 analog kurva, som motsvarar en andra utföringsform av sättet enligt upp- finningen. 448 902 6 Fig 3 är en blockschema och visar en anordning, som möjliggör utnyttjande av sättet enligt uppfinningen och som motsvarar såväl den första utföringsformen som den andra utföringsformen av sättet enligt uppfinningen.

I fig 3 betecknas med hänvisningssiffran l en knack- ningsdetektor, som uppbär en vibrationsavkännare, som är fäst på ett motorfordons motorblock. Denna knackningsde- tektor avger till en mikroprocessor 2 information, som indikerar huruvida knackning föreligger i den cylinder hos motorn som befinner sig 1 arbetstakten. Mikroproces- sorn 2 avger motsvarande instruktioner till en förställ- ningskrets 3, varvid instruktioner avseende ökning av förställningsvinkeln avges via en ledning 2a och instruk- tioner avseende minskning av förställningsvinkeln avges via en ledning 2b. Förställningskretsen 3 är ansluten till en tändkrets 4, som matas från ett fordonsbatteri och överför en högspänd ström till motorcylindrarnas tändstift 6. Mikroprocessorn 2 är programmerad på sådant sätt, att ökningen eller minskningen av förtändningen beräknas utifrån en knackningssignal, såsom definieras vid sättet enligt uppfinningen. Naturligtvis skulle för- ställningskretsen som en variant kunna utgöra en del av mikroprocessorn, som är programmerad på lämpligt sätt för detta ändamål.

Fig l hänför sig till en första utföringsform av sät- tet enligt uppfinningen. Vid denna utföringsform är det första inkrementbeloppet Pl 0,5°/s och är det andra in- krementbeloppet P2 2,5°/s. ökningarna av förtändningen sker i steg om l°, dvs att för det första inkrementbe- loppet utföres ett inkrementsteg varannan sekund och för det andra inkrementbeloppet P2 utföres ett inkrementsteg för varje 0,4 s. Det kumulerade ökningsvärdet Io, som skall uppnås för att en övergång skall ske från det första inkrementbeloppet till det andra inkrementbelop- pet, har satts lika med 5°, dvs 5 inkrementsteg måste utföras med det första beloppet Pl för att en övergång till det andra beloppet P2 skall kunna ske. af 448 902 7 I fig l betecknas den normala förställningen med AN och motsvarar motorns drift en knackningskurva F, varvid knackningszonen är det av kurvan F begränsade, schattera- de området. Då man når tidpunkten tl, är förställningen lika med AN och uppstår knackning (punkten Cl på kurvan F). Mikroprocessorn 2 beordrar då en minskning av för- ställningen med 8°, så att motorns driftspunkt förflyt- tas till C2. Utifrån denna mot punkten C2 svarande, kor- rigerade förställning ökas förställningen med ett inkre- ment om l° varannan sekund. Efter tre inkrement nås efter 8 s driftspunkten C3 och återuppstår knackningen. Mikro- processorn 2 beordrar en minskning av förställningen med 4°, så att motorns driftspunkt förflyttas till C4. Mikro- processorn 2 är programmerad på sådant sätt, att allt efterföljande uppträdande av knackning medför en minsk- ning av förställningen med 4° ända tills förställningen minskats med 20° i förhållande till värdet AN, varvid den korrigerade förställningen i detta fall bibehâlles via väraet (AN- 2o°) .

Utifrån punkten C4 ökas förställningsvinkeln på nytt med samma inkrementbelopp Pl som tidigare, varvid knack- ning på nytt uppträder efter tre inkrement (punkten C5).

Förställningen minskas då på nytt med 4°, varvid drifts- punkten C6 nås. Förställningen ökas nu i området C6, C7 med inkrementbeloppet Pl, varvid man kan utföra fem suc- cessiva inkrement utan att knackning uppstår. Man över- går då till inkrementbeloppet P2 genom att åstadkomma ett inkrement om l° för varje 0,4 s, vilket motsvarar området C7, C8. I punkten CB nås på nytt det normala förställningsvärdet AN, varvid förställningen fortsätt- ningsvis hålles vid värdet AN. Om man antar att motorns driftstillstånd är sådana, att den normala förställ- ningen AN förblir konstant under hela den driftstid som representeras i fig l, ser man att sättet enligt tekni- kens ståndpunkt skulle kunna leda till en återgång till den normala förställningen vid punkten C9, som utgör skärningspunkten mellan den räta linjen Cl, C8 och den 448 902 8 räta linjen C6, C7. Det framgår således, att man för återgång till den normala förställningen med hjälp av sättet enligt uppfinningen vunnit en tid, som motsvarar segmentet C8, C9, vilket motsvarar en ökning av motorns medeleffekt.

Fig 2 hänför sig till den andra utföringsformen av sättet enligt uppfinningen. I fig 2 betecknas med G den kurva som begränsar den schatterade knackningszonen. För det i fig 2 visade tillämpningsexemplet har man antagit att motorns driftstillstånd under hela den i fig 2 visa- de tiden är sådana, att den normala förställningen AN tilltar längs kurvan H. Vid tidpunkten tl detekterar knackningsdetektorn l förekomsten av en.knackning, vil- ket motsvarar punkten D1 på kurvan. Mikroprocessorn 2 beordrar en minskning med 8° från den normala förställ- ningen till punkten D2. Såsom i det föregående fallet har samtliga efterföljande minskningar av förställningen ett värde av 4° och är reduceringen av förställningen högst 20° i förhållande till det normala förställnings- värdet AN.

Utifrån driftspunkten D2 ökas förställningsvärdet med ett första inkrementbelopp Pl om 4°/s. Alla ökningar av förställningsvinkeln sker i steg om l°. Detta initialvär- de för beloppet P1 motsvarar driftssegmentet D2, D3.

Efter tre inkrement nås på nytt knackningskurvan G i punkten D3, varvid förställningen minskas med 4° för att nå driftspunkten D4. Eftersom man erhållit en knackning under utnyttjande av det inledningsvis valda inkrement- beloppet Pl (Pi = 4°/s), tar man nu såsom belopp Pl ett lägre värde, som erhålles genom att det föregående vär- det divideras med 2. Man utför således ett inkrement- steg för förställningen om 2°/s, vilket motsvarar drifts- området D4, Ds. Efter två ökningssteg nås i punkten D knackningskurvan G på nytt. Förställningen minskas då på nytt med 40 till driftspunkten D6. Eftersom man med det föregående inkrementbeloppet Pl också erhöll knack- ning, dividerar man på nytt inkrementbeloppet P1 med w) 448 902 9 två, så att värdet lo/s erhålles, vilket motsvarar ett ökningssteg om l° varje sekund. Under det fjärde inkre- mentet nås knackningskurvan G på nytt vid punkten D , varvid förställningen således på nytt minskas med 43 till driftspunkten D8. Efterföljande inkrementbelopp P väljes lika med hälften av föregående belopp, eftersom knackning ännu uppträder, och blir således lika med O,5°/s, vilket motsvarar ett ökningssteg varannan sekund.

Detta värde för det första inkrementbeloppet Pl betrak- tas som ett minimum, vilket har till följd att man, även om en knackning därefter uppstår innan man med beloppet P1 når ett ökningsvärde I0, som är valt till 5°, för den efterföljande ökningen av förställningen bibehåller samma minimala belopp P1 = 0,5°/s. Vid det i fig 2 visa- de exemplet motsvarar detta inkrementbelopp Pl området D8, D9, i vilket fem successiva ökningssteg utförts, så att det kumulerade ökningsvärdet uppnåtts. I detta fall övergår man för ökning av förställningen från inkrement- beloppet Pl till inkrementbeloppet P2, som idettaexempel är valt lika med 4°/s. Man erhåller således driftsområ- det D9, D10, varvid knackningskurvan G nås i punkten D innan värdet för den normala förställningen AN åter nåtts.

I det ögonblick då man övergår från inkrementbelop- pet P1 till inkrementbeloppet P2 återinitierar mikro- processorn 2 värdet P , som således återgår till att va- ra lika med Pi, dvs 4%/s. Då driftspunkten D10 nås, minskas förställningsvinkeln med 4°, varvid driftspunk- ten D11 nås, varpå förställningsvinkeln på nytt ökas med det första inkrementbeloppet Pl, vars värde tidigare återinitierats. Med hänsyn till de valda numeriska värdena framgår i detta fall att inkrementbeloppet som motsvarar segmenten D9, D10 och D11, D12 är detsamma men att segmentet D11, D12 motsvarar ett inkrementbelopp, som har initialvärdet för beloppet Pl, medan segmentet D9, D10 motsvarar värdet för det andra inkrementbeloppet P2. Under det femte ökningssteget efter punkten D11 nås l ' 448 902 knackningskurvan G på nytt i punkten D12, varvid för- ställningen minskas med 40 till punkten D13. Utifrån den- na punkt utnyttjas ett första inkrementbelopp Pl, vars 1 värde är lika med hälften av det föregående beloppet P dvs 2°/s. Detta motsvarar segmentet D13, D14, varvid framgår att fem successiva ökningssteg utföres utan att knackning uppstår. Man har således nått det förutbestäm- da, kumulerade ökningsvärdet I0, vilket medför en över- gång till det andra inkrementbeloppet P2, vars konstanta värde är 4°/s. Såsom framgår, bibehålles detta inkrement- belopp utan att knackning uppträder, ända tills den nor- mala förställningen AN åter nås, vilket sker i punkten D15. Om knackning härefter uppträder på nytt, minskas förställningen med 8° och upprepas ovan beskrivna pro- cess. ll Det framgår att utnyttjandet av denna andra utförings- form av sättet enligt uppfinningen gör det möjligt att närmare följa knackningskurvan, även om denna kurva mot- svarar övergående driftstillstånd med kort varaktighet.

Man kan således tack.vare denna utföringsform ytterligare förbättra motorns totala effekt t o m vid snabba till- ståndsförändringar.

Claims (17)

10 15 20 25 30 448. 902 1 1 PATENTKRAV

1. Sätt att ändra tändförskjutningsvinkeln i förhål- lande till den övre dödpunkten för att förhindra knack- ning i en förbränningsmotor, i vilken man för varje in- dikering av knackning reducerar förtändningen, på sin höjd till ett förutbestämt minimivärde, med en bestämd vinkel för att ernå en korrigerad förställning AC, som motsvarar en frånvaro av knackning, och i vilken man vid frånvaro av knackning gradvis ökar förställningsvin- keln från det korrigerade värdet AC till det värde som motsvarar den normala förställningen AN, k ä n n e - t e c k n a t- därav, att man utifrân ett korrigerat förställningsvärde AC ökar förställningen efter hand i steg om ett första inkrementbelopp P1, varvid denna ök- ning, så länge som knackning icke föreligger, upprätt- hållesändatills ett maximalt, kumulerat ökningsvärde Io uppnås, och att man, då man utifrån det betraktade värdet AC uppnår ökningsvärdet Io, ökar förställningen efter handi.steg om ett andra inkrementbelopp P2 ända tills den normala förställningen AN åter uppnås eller en ny knackning detekteras, varvid P2 är större än P1 vid tidpunkten för byte av inkrementbelopp.

2. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att beloppen P1 och P2 ges konstanta vär- den med P2 > P1.

3. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att beloppet P2 ges ett konstant värde och att beloppet P1 ges ett värde, som är variabelt som funk- tion av antalet knackningsdetekteringar efter etablering av förställningen AC utifrån den normala förställningen AN."

4. Sätt enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k - n a t därav, att beloppet P1 reduceras utifrån sitt initialvärdeïü.tillettnánimivärde Pm, varvid reduce- ringen sker på diskontinuerligt vis vid varje detektering av knackning, och att P1 återföres till sitt värde Pi i 10 15 20 25 30 35 448 902 12 det ögonblick då inkrementbeloppet P1 ånyo tages i utnyttjande.

5. S. Sätt enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k - n a t därav, att beloppet P1 vid varje detektering av knackning reduceras genom att Pl divideras med en kons- tant koeffioient n.

6. Sätt enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k - n a t därav, att n = 2.

7. Sätt enligt något av patentkraven 4-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att Pi = P2.

8. Sätt enligt något av patentkraven 4-7,- k ä n n e t e c k n a t därav, att Pm = Pi/8.

9. Sätt enligt något av patentkraven 2-8, k ä n n e t e c k n a t därav, att P2 är ungefär 4°/s och I är ungefär 5° och att förställningsinkrementsteget är ungefär lo.

10. Sätt enligt något av patentkraven 1-9, k ä n - n e t e c k n a t därav, att man vid uppträdande av knackning vid normal förställning ändrar från det norma- la förställningsvärdet AN till det korrigerade förställ- ningsvärdet AC med ett initialdekrement Do, som, så länge som knackningen upprätthålles, vid varje arbets- takt följes av successiva dekrement Dl, som är mindre än Do, ända tills en maximal, total minskning Dm uppnås.

11. ll. Sätt enligt patentkravet l0, k ä n n e t e c k - n a t därav, att Dl = Do/2.

12. Sätt enligt patentkravet 10 eller ll, k ä n - n e t e c k n a t därav, att DO är ungefär 8° och Dm ungefär 20°.

13. Sätt enligt något av patentkraven l-9, k ä n - n e t e c k n a t därav, att man vid uppträdande av knackning vid en förställning, som är mindre än den nor- mala förställningen AN, reducerar förställningen med ett dekrement D2 med konstant värde.

14. Sätt enligt patentkravet 13, k ä n n e t e c k - n a t därav, att D2 är ungefär 4°.

15. Anordning för genomförande av sättet enligt patentkravet 1 att ändra tändförskjutningsvinkeln i för- 1,; 10 15 20 25 30 448 902 13 hållande till den övre dödpunkten för att förhindra knackning i en förbränningsmotor, i vilken man för varje indikering av knackning reducerar förtändningen, pà sin höjd till ett förutbestämt minimivärde, med en bestämd vinkel för att ernå en korrigerad förställning AC, som motsvarar en frånvaro av knackning, och i vilken man vid frånvaro av knackning gradvis ökar förställningsvinkeln från det korrigerade värdet AC till det värde som mot- svarar den normala förställningen AN, vilken anordning har en knackningsdetektor (l) och en förställningskrets (3), som är anslutna till en tändanordning (4) för för- bränningsmotorn, k ä n n e t e c k n a d därav, att knackningsdetektorn (1) är anordnad att överföra informa- tion till en mikroprocessor (2), vilken är anordnad att till förställningskretsen (3) överföra signaler, som mot- svarar en minskning av förställningsvinkeln, och är programmerad att utifrån ett korrigerat förställnings- värde AC öka förställningen efter hand i steg om ett första inkrementbelopp P1, att, så länge som knackning icke föreligger, upprätthålla denna ökning ända tills ett maximalt, kumulerat ökningsvärde I0 uppnås, och att, då utifrån det betraktade värdet AC ökningsvärdet Io uppnås, öka förställningen efter hand i steg om ett andra inkrementbelopp P2 ända tills den normala förställningen AN åter uppnås eller en ny knackning detekteras, varvid P2 är större än P1 vid tidpunkten för byte av inkrement- belopp.

16. Anordning enligt patentkravet 15, k ä n n e - t e c k n a d därav, att förställningskretsen utgör en del av mikroprocessorn.

17. Anordning enligt patentkravet 15 eller 16, k ä n n e t e c k n a d därav, att den är inrättad att genomföra knackningsdetekteringen och förinställnings- korrigeringen cylinder för cylinder.