SE507427C2 - Förfarande och anordning för styrning av en förbränningsmotor i ett fordon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 507 427 2 motorn skall avge, bestämma ett antal cylindrar som skall frånkopplas, en tändvinkelkorrektion som skall jämföras och/eller ett börvärde för inställning av lufttillförseln till förbränningsmotorn. Vidare är känt att på basis av förbränningsmotorns belastning och dess varvtal jämte den korrigerade tändvinkeln och antalet frånkopplade cylindrar beräkna ett ärvärde för förbränningsmomentet respektive det av förbränningsmotorn avgivna motormomentet.

Uppfinningens fördelar Genom det uppfinningsmässiga förfaringssättet förenklas anpassningen av övergången till driftstillståndet med bräns- lefrånkoppling respektive ur detta driftstillstånd till det normala färddriftstillståndet under återupptagning av bräns- letillförseln. I synnerhet minskas kraftigt kostnad och besvär för anpassning till olika motortyper.

Det uppfinningsmässiga förfaringssättet leder till förbättrad komfort vid dessa driftsfaser. Därvid undvikes i största omfattning ryck vid övergången.

Ytterligare fördelar framgår av den följande beskrivningen av utföringsexempel respektive ur de beroende patentkraven.

Ritningar Uppfinningen kommer nu att närmare förklaras med hänvisning till de i ritningarna visade utföringsformerna. Därvid visas i fig. 1 ett översiktligt blockschema över en styranordning för en förbränningsmotor. Fig. 2 visar ett i förhållande till uppfinningen detaljerat blockschema, under det att i fig. 3-6 uppfinningen förtydligas genom flödesscheman. Fig. 7 slut- ligen visar uppfinningens verkningar med avseende på tids- diagram för väsentliga förbränningsmotorstorheter. 10 15 20 25 30 507 427 3 Beskrivning av utföringsexempel I fig. 1 visas en med minst en mikrodator 11 utrustad styr- enhet för styrning av en ej visad förbränningsmotor. Denna styr via utgångsledningar 12 bränsletillförseln i mängdhän- seende till motorns cylindrar, via utgångsledningar 16 tänd- vinkeln och vid ett fördelaktigt utföringsexempel i utgångs- ledningen 20 ett inställningsorgan för påverkning av insugs- luftströmmen till förbränningsmotorn. Inställningsorganet 22 är därvid företrädesvis ett elektriskt manövrerbart huvud- spjäll, vilket under normaldrift inställes i beroende av förarens önskan. Vid andra fördelaktiga utföranden kan det röra sig om ett inställningselement för inställning av tom- gångsluften eller ett i serie med (det mekaniskt manövrer- bara) huvudgasspjället anordnat tillsatsspjäll. Via led- ningarna 24-26 tillföres till styrenheten 10 driftsstorheter för förbränningsmotorn och/eller fordonet, vilka avkännes av motsvarande mätanordningar 28-30. Via ett kommunikationssys- tem 32, exempelvis ett CAN-bussystem, är styrenheten för styrning av förbränningsmotorn kopplad till ytterligare styrenheter 34, företrädesvis med en ABS/ASR-styranordning och/eller en växelstyrenhet.

Via kommunikationssystemet 32 överföres från styrenheten eller styrenheterna 34 till styrenheten 10 ett börmoment, som skall avges från förbränningsmotorn. Exempelvis beräknas och överföres från styrenheten för en automatisk växellåda ett bördrivmoment vid växellådans utgående axel, från ABS/ASR- -styrenheten ett drivmoment vid för stor slirtendens på minst ett av de drivna hjulen. Vidare kan det vid ett föredelaktigt utföringsexempel handla om ett av föraren genom manövrerings- graden till ett betjäningselement förutbestämt börvärde.

Styrenheten 10 inställer detta börmomentvärde, liksom vid den ovan nämnda teknikens ståndpunkt, eventuellt under hänsyns- tagande till via ledningarna 24-26 tillförda driftsstorheter såsom motorvarvtal, motortemperatur, status hos förbrukare, etc. till en korrektion av den i beroende av motorvarvtal och belastning (t.ex. luftmassaströmmen) bestämda tändvinkeln, till ett antal uteblivande insprutningar till enskilda cy- 10 15 20 25 30 35 507 427 4 lindrar och/eller till en position som skall inställas hos inställningsorganet 22. Vid det föredragna utföringsexemplet blir därvid den bränslemängd som skall insprutas bestämd enskilt per cylinder i beroende av motorvarvtal och belast- ning (t.ex. luftmassaström).

Om lufttillförseln till förbränningsmotorn inställes av föraren via en förarpedal medelst en mekanisk koppling, beräknas det av denne inställda motormomentet ur motorbe- lastningen (luftmassor, gasspjällinställning) och motor- varvtalet.

I fig. 2 visas ett detaljerat blockschema för styrenheten 10 med tonvikt på övergången till driftstillståndet med bränsle- bortkoppling under motorbromsning respektive från detta driftstillstånd vid återinkoppling av bränsletillförseln.

Styrenheten 10 tillföres via kommunikationssystemet 32 ett börkopplingsmoment Mkupext. Börkopplingsmomentet Mkupext ledes till ett förbindningsställe 100, där förlustmomentet Mverl adderas. Som resultat erhålles det utifrån förutbestäm- da börförbränningsmomentet Mipext, vilket via ledningen 102 ledes från förbindningsstället 100 till minimalvärdesurvals- steget 104. Förlustmomentet Mverl representerar därvid de inom förbränningsmotorn uppträdande förlusterna liksom mo- mentbehovet från biaggregat, såsom t.ex. en klimatanläggning.

Förlustmomentet bestämmes på grundval av ett förutbestämt avkänningsfält på basis av motorvarvtal, motortemperatur och status hos förbrukarna. Det på ledningen 102 till minimal- urvalssteget 104 ledda börmomentet är därvid förutbestämt genom funktioner såsom en drivslirreglering, motorbroms- momentreglering, växellådsstyrning eller genom föraren. I enlighet med tidigare känd teknik omvandlas detta börmoment till insprutningselimineringar, tändvinkelkorrektioner och/- eller en inställning av lufttillförseln. Om ett ingripande av de ovannämnda funktionerna i lufttillförseln är anordnat, anordnas såsom vid den inledningsvis nämnda teknikens stånd- punkt, så att det genom inställningen av lufttillförseln tillhandahållna förbränningsmomentet Mipfü beräknas. Om inget ingrepp i lufttillförseln är anordnat, respektive om intet 10 15 20 25 30 35 507 427 5 ingrepp sker, svarar detta värde mot det av föraren genom manövrering av gasspjället förutbestämda momentvärdet.

Momentvärdet Mipfü ledes via ledningen 33 till ett räknar- medel 106. Till detta ledes dessutom via ledningen 108 från ett fält 110 ärförbränningsmomentet Mipist. Utgången på räknarmedlet 106 representerar ett börförbränningsmoment- förlopp Mipwe vid återinsättande av bränsletillförsel och ledes via ledningen 112, kopplingsmedlet 114 och ledningen 116 till minimalvärdesurvalssteget 104. Den visade ställ- ningen för kopplingsmedlet 114 svarar därvid mot inställ- ningen utom ett motorbromstillstånd. Kopplingsmedlet 114 manövreras i beroende av motorbromsavkänningsblocket 118 via ledningen 120. Till motorbromsavkänningsblocket 118 är kopp- lade åtminstone ledningarna 122, via vilken en signal LL, svarande mot den uppsläppta gaspedalen, ledes, liksom led- ningen 124, över vilken tillföres ett mått för motorvarv- talet. Motorbromsavkänningsblocket 118 aktiverar vidare via ledningen 126 räknarmedlet 106 liksom via ledningen 128 ett ytterligare räknarmedel 130. Detta ytterligare räknarmedel tillföres via ledningen 132 ett mått för ärförbränningsmomen- tet Mipist jämte via ledningen 134 ett värde för ett minimalt moment Mipug, vilket vid ett föredraget utföringsexempel är 0. Minimalmomentet Mipug utläses därvid från ett minnesele- ment 136, under det att ärförbränningsmomentet beräknas på basis av fältet 110 på känt sätt ur motorvarvtal och motor- belastning, eventuellt på basis av den korrigerade tändvin- keln jämte antalet frånkopplade cylindrar (streckat visat).

Utgången på räknarmedlet 130 representerar ett börförbrän- ningsmomentförlopp Mipsa vid övergång till bränslefrånkopp- ling. Detta värde ledes via ledningen 136, kopplingsmedlet 114 och ledningen 116 till minimalvärdesurvalssteget 104. Där bildas det storleksmässigt minsta momentvärdet av de tillför- da storheterna Mipext och Mipwe eller Mipsa som börförbrän- ningsmomentet Mipsoll för insprutnings- och tändningsingrep- pet. Detta värde ledes via ledningen 138 till beräkningsenhe- ten 140. Beräkningsenheten 140 inställer börförbrännings- momentet på det sätt som är känt genom teknikens ståndpunkt, till en tändvinkelkorrektion och/eller ett antal cylindrar lO 15 25 30 35 507 427 6 som skall urkopplas. Därvid jämföres börförbränningsmoment- värdet med det genom en modell skaffade ärvärdet, och vid mindre börförbränningsmomentvärde beräknas cylinderbortkopp- lingen och/eller tändvinkelingreppet. De motsvarande resul- taten avges via ledningarna 142 respektive 144. Genom kor- rektionsblocken 146 och 148 jämte utgångsledningarna 12 och 16 skisseras åverkan på bränsletillförseln och tändvinkel- inställningen.

I framställningen enligt fig. 2 har man avstått från att visa inställningen av lufttillförseln, för att förbättra översikt- ligheten. En dylik inställning erhålles genom användning av det förfaringssätt som anges enligt känd teknik.

Grundtanken för den i fig. 2 visade uppfinningen är skiljan- det av motormomentets styrning vid övergång i och ur motor- bromsen i en börmomentbestämning (100 till 138) och i en inställningsstorhetsberäkning alltefter det bestämda bör- momentet (140 till 144).

Vid övergången till motorbromsningsdrift nedregleras moment- börvärdet Mipsa från det momentana ärförbränningsmomentet Mipist in till den förutbestämda nedre gränsen Mipug genom räknarmedlet 130 i enlighet med en förutbestämd tidsfunktion.

Vid uppnåendet av den undre gränsen är det genom minimalvär- desurvalet resulterande börförbränningsmomentet Mipsoll så lågt, att samtliga cylindrar och därmed hela bränsletillför- seln frånkopplas. Vid återinsättande uppregleras på motsva- rande sätt ett momentbörvärde Mipwe från det momentana är- momentvärdet Mipist som startvärde genom räknarmedlet 106 i enlighet med en förutbestämd tidsfunktion upp till det vä- sentligen av en förare bestämda momentvärdet Mipfü. Om mo- mentbörvärdet Mipwe uppnått slutvärdet Mipfü, så är moment- ökningen för återinsättande avslutad.

Vid ett fördelaktigt utföringsexempel kan under uppåt- res- pektive nedåtregleringen av momentet urkopplingen av enskilda cylindrar förbjudas. I detta fall tillåtes då bara tändvin- kelförändring för snabbt momentingrepp. lO 15 20 25 30 35 507 427 7 De i räknarmedlen 106 och 130 förutbestämda tidsfunktionerna kan utföras på olika sätt. Exempelvis kan räknarmedlet vara utfört som ett fördröjningsorgan av första, andra eller högre ordning. Vid ett utföringsexempel har det visat sig som lämpligt att förverkliga ett stegformigt förlopp. Tidskon- stanter respektive ändringshastigheter är därvid fritt val- bara och kan anpassas efter komfortönskningar. Sannolikast är dock uppträdandet av ett ryck vid övergång till motorbroms- ning med bränslebortkoppling och ur samma tillstånd, när tecknet för det av förbränningsmotorn avgivna momentet väx- lar, d.v.s. då motorn växlar från andrivet till andrivande tillstånd och omvänt. Därför är det fördelaktigt att skilja momentbestämningen i två områden. I det första området, när det börmoment som skall inställas ligger mellan 0 och abso- lutvärdet för förlustmomentet (negativt utgångsmoment, mo- torbromsdrift) är det fördelaktigt att välja tidskonstanten lång respektive ändringshastigheten liten. I det andra inter- vallet, när det börmoment som skall inställas är större än förlustmomentet, d.v.s. utgångsmomentet är positivt, har det visat sig förmånligt att välja tidskonstanten liten respek- tive ändringshastigheten stor. Så kan motormomentet snabbt och utan ryck uppnå det föraren vill respektive minskas till det undre gränsvärdet. Vid ett annat arbetssätt är det för- delaktigt att vid det ärförbränningsmoment Mipist i närheten av det absoluta förlustmomentet Mverl göra ändringen av momentinställningen långsammare.

Företrädesvis utföres uppfinningen inom ramen för dator- program. Detta beskrives exempelvis i anslutning till de i fig. 3-6 visade flödesdiagrammen.

Efter start av den i fig. 3 visade programdelen vid förut- bestämda tidpunkter inläses i ett första steg 200 motorvarv- tal Nmot jämte en signal LL, som visar när gaspedalen är i tomgångsläge. I det därpå följande frågesteget 202 prövas huruvida gaspedalen släppts upp och motorvarvtalet ligger ovan ett förutbestämt återinsättningsvarvtal Nwe, t.ex. 1000 varv/min. Om så är fallet, ställes i steget 204 en flagga 10 15 20 25 30 35 507 427 8 Broms till värdet 1, och i motsatt fall ställes flaggan till värdet O (steg 206). Därefter är programdelen avslutad.

Flaggan Broms visar därvid föreliggandet av ett motorbroms- tillstånd (värde 1), och representerar därmed kopplingsmedlet 114. Detta utnyttjas för styrning av momentbörvärdet. Om värdet för flaggan Broms växlar från O till 1, d.v.s. om motorn går in i motorbromsning, startar programdelen enligt fig. 4.

I första steget 210 inläses det undre gränsvärdet Mipug och det beräknade ärförbränningsmomentet Mipist. Vidare inställes startvärdet för momentbörvärdet Mipsa(O) till värdet för ärförbränningsmomentet. I det därpå följande steget 202 beräknas sedan det aktuella momentbörvärdet Mipsa(k) ur skillnaden mellan det i föregående programgenomlopp bestämda börvärdet Mipsa(k-1) och ett förutbestämt värde A. Därefter prövas i frågesteget 204 huruvida det aktuella värdet Mipsa(k) är mindre än eller lika med det undre gränsvärdet Mipug. Om så är fallet, avslutas programdelen, eftersom nedregleringen av motormomentet är avslutad och alla cylind- rar är frånkopplade (ingen insprutning). Om det undre gräns- värdet ännu ej uppnåtts, upprepas programdelen med steget 202.

Vid ett föredraget utföringsexempel, vilket i fig. 4 är visat streckat, förutbestämmes vidare i beroende av momentbörvärdet olika ändringshastigheter för nedregleringen. För detta ändamål prövas i frågesteget 206 om det aktuella börvärdet Mipsa(k) ligger mellan värdet 0 och värdet för det absoluta förlustmomentet Mverl. Om så är fallet, bestämmes i steg 208 ett värde A1, under det att i motsatt fall ett värde A2 bestämmes för nedregleringen enligt steget 202 (steg 210).

Värdena A1 och A2 är därvid så valda, att ändringshastigheten vid negativt utgångsmoment är liten i det i steget 206 be- stämda intervallet. På så sätt kan ett möjligt momentryck vid bränslefrånkopplingens inträdande verksamt förhindras. 10 20 25 30 35 5Û7 427 9 Ett motsvarande förfaringssätt visas i fig. 5 för återinsät- tandet av bränsletillförseln efter avslutning av ett motor- bromstillstånd. Vid växling av bromsflaggan från värdet 1 till värdet O uppregleras motormomentet. För detta ändamål inställes i steg 220 startvärdet för momentbörvärdet för återinsättning Mipwe(0) till det inlästa värdet på ärförbrän- ningsmomentet Mipist. Därefter uppregleras i steget 222 momentbörvärdet, vilket möjliggör ryckfri återinsättning. Det aktuella momentbörvärdet Mipwe(k) beräknas på analogt sätt genom addition av det i föregående programgenomlopp bestämda värdet Mipwe(k-1) med ett värde A. Därefter inläses i steg 224 momentvärdet Mipfü och i påföljande frågesteg prövas huruvida det i steg 222 bestämda momentbörvärdet är större än eller lika med det i det väsentliga av föraren bestämda värdet Mipfü. Om så är fallet, avslutas programdelen, och i motsatt fall sker en ytterligare uppåtreglering av moment- börvärdet genom upprepning av programdelen med steget 222. Även här är i ett utföringsexempel anordnade olikstora änd- ringshastigheter. För detta ändamål prövas i den streckat ritade programdelen i frågesteget 228 huruvida börvärdet Mipwe(k) ligger mellan värdet 0 och värdet för förlustmomen- tet Mverl. Om så är fallet, fastställes i steget 230 ett värde A1, och utom detta område enligt steg 232 ett värde A2 för uppregleringen av momentet i steget 222. Även här är värdet Al till beloppet mindre än värdet A2, så att i inter- vallet med negativt utgångsmoment sker en mindre ändrings- hastighet för vridmomentet.

De på detta sätt bestämda börvärdena omsättes i enlighet med fig. 6 i cylinderurkopplingar, tändvinkelkorrektioner respek- tive tillförda luftmassor. Därvid inläses enligt steg 250 i den i fig. 6 visade programdelen värdena Mipwe, Mipsa och Mipext, och i steget 252 ställes börförbränningsmomentet Mipsoll till det beloppsmässigt minsta av dessa värden.

Därefter bestämmes i steg 254 antalet X cylindrar som skall frånkopplas, ett korrektionsbelopp ZW för tändvinkeln liksom eventuellt en korrektion av inställningen av lufttillförseln lO 15 20 25 30 35 507 427 10 asoll åtminstone på basis av börförbränningsmomentet och ärförbränningsmomentet.

I fig. 7 förtydligas verkningssättet för uppfinningen i enlighet med tidsdiagram. Därvid visar fig. 7a förloppet av Broms-flaggan, fig. 7b förloppet av börförbränningsmomentet Mipsoll, fig. 7c förloppet av det från förbränningsmotorn avgivna momentet Mkup och fig. 7d förloppet av antalet bort- kopplade cylindrar X som funktion av tiden.

Vid en tidpunkt TO inträder motorbromsen. Broms-flaggan växlar från värdet O till värdet 1. I motsvarighet därtill nedregleras för avbrott av bränsletillförseln från och med tidpunkten TO börmomentvärdet mot O. Detta sker enligt fig. 7b väsentligen med två ändringshastigheter, varvid en ändring av hastigheten då inträder, när det av motorn avgivna vrid- momentet ändrar tecken. Detta visas i fig. 7c, där en mot börmomentet svarande ändring av det avgivna momentet visas.

Vid en tidpunkt T2 är börförbränningsmomentet 0 och det avgivna momentet negativt d.v.s. motorn drivs av fordonet. I motsvarighet därtill visas i fig. 7d att från tidpunkten TO antalet urkopplade cylindrar stiger stegvis med avtagande ändringshastighet, tills vid tidpunkten T2 samtliga cylindrar är urkopplade, d.v.s. deras bränsletillförsel är avbruten.

Vid tidpunkten T1 avslutas motorbromsningen, Broms-flaggan växlar åter till värdet 0. Detta för med sig en uppreglering av börförbränningsmomentet enligt fig. 7b från tidpunkten Tl. Även här väljes analogt med nedregleringen två ändringshas- tigheter. Vid tidpunkten T3 uppnås det av föraren bestämda förbränningsbörmomentet. En motsvarande momenthöjning från tidpunkten Tl kan också konstateras i fig. 7c på ärmomentet.

Momenthöjningen sker vid det föredragna utföringsexemplet genom återinsättning av ett förutbestämt antal cylindrar enligt fig. 7d. Vid tidpunkten T3 är alla cylindrarna åter försörjda med bränsle. Ändringshastigheterna vid nedregleringen och vid uppregle- ringen kan vara olika alltefter kraven på fordonet och för- bränningsmotorn. 10 15 507 427 ll I fig. 7d visas dessutom streckat justeringen av tändvinkeln.

Mellan TO och T2 nedregleras tändvinkeln motsvarande moment- börvärdet (från tidigt till sent), och uppregleras mellan Tl och T3 (från sent till tidigt), och mellan T2 och T1 är alla cylindrar frånkopplade. Denna framställning gäller bara när ingen cylinderfrånkoppling sker utom mellan T2 och Tl. Vid cylinderutkoppling förändras tändvinkeln så att momentför- loppet är kontinuerligt, d.v.s. genom tändvinkelförställ- ningen utjämnas de genom insprutningsfrånkopplingen orsakade momentsprången.

I stället för ett börvärde för förbränningsmomentet bestämmes vid ett annat utföringsexempel ett börvärde för ett annat av motorn alstrat moment, t.ex för utgångsmomentet, och det uppfinningsmässiga förfaringssättet genomföres på motsvarande sätt.

Claims (10)

10 15 20 25 30 507 427 12 Patentkrav

1. Förfarande för styrning av en förbränningsmotor i ett fordon, - varvid under motorbromsning bränsletillförseln avbrytes och vid motorbromsningens avslutning bränsle åter insprutas, kännetecknat av att på basis av minst en driftsstorhet (Mkupext, Tmot, Nmot) bildas ett börvärde (MIPSoll) för det av motorn alstrade vridmomentet, detta börvärde för vridmomentet inställes genom styrning av minst en driftsstorhet för motorn och att detta börvärde vid motorbromsningens början och/eller slut ned- respektive uppregleras i enlighet med åtminstone en förutbe- stämd tidsfunktion.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att upp- och nedregleringen av vridmomentet sker genom korrektion av tändvinkeln, genom urkoppling av enskilda insprutningar och/eller genom inställning av lufttillförseln till för- bränningsmotorn.

3. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vid motorbromsningens början, utgående från ett det av motorn i ögonblicket alstrat vridmoment representerande startvärde, det vridmoment som motorn skall avge nedregleras i enlighet med minst en tidsfunktion ned till ett förutbe- stämt undre gränsvärde, företrädesvis 0.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vid avslutning av motorbromsdriften det av motorn alstrade vridmomentet, utgående från ett det vid motorbroms- driftens slut alstrade vridmomentet representerande start- värde, uppregleras i enlighet med minst en förutbestämd tidsfunktion in till uppnående av det av föraren förutbe- stämda värdet. 10 15 20 25 30 35 S07 427 13

5. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att bestämningen av börvärdet för vridmomentet, särskilt dess uppåt- respektive nedåtreglering, är skild från beräk- ningen av inställningsstorheterna för nämnda minst en drifts- storhet.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vid teckenväxlingen för det av motorn till drivlinan avgivna vridmomentet uppåt- respektive nedåtregleringen sker långsamt.

7. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att i intervall med positivt tecken för det från motorn till drivlinan avgivna vridmomentet anordnas en stor änd- ringshastighet för momentet, och i intervall med negativt moment små ändringshastigheter.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det bestämda börvärdet omsättes i ett antal cylindrar som skall frånkopplas, en tändvinkelkorrektion och/eller en påverkan av lufttillförseln, oberoende av förarens önskan.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att efter avslutningen av ned- respektive uppregleringen av momentet bränsletillförseln avbrytes respektive återin- kopplas.

10. Anordning för styrning av en förbränningsmotor i ett fordon, - med en styrenhet, vilken avkänner ett motorbromstillstånd hos förbränningsmotorn och vid motorbromsdrift avbryter bränsletillförseln till förbränningsmotorn, och vid motor- bromsningens avslutning åter inkopplar bränsleförsörjningen, kännetecknad av att styrenheten är så anordnad att på basis av minst en drifts- storhet (Mkupext, Tmot, Nmot) ett börvärde (MIPSoll) för det av motorn alstrade vridmomentet bildas, detta börvärde för vridmomentet inställes genom styrning av minst en drifts- storhet för motorn, och att detta börvärde vid början res- 507 427 14 pektive vid avslutningen av motorbromsdriften ned- respektive uppregleras i enlighet med minst en tidsfunktion.