SE510445C2 - System för reglering av en förbränningsmotors överladdning - Google Patents

Description

' 510 445 2 raren så noggrant som möjligt till härskande driftstillstånd.

Genom gränsvärdets adaptiva anpassning kan dessutom säker- ställas varaktigt god reglerkvalitet, även vid nedsmutsning eller slitage vid de till regleringen bidragande komponen- terna. För att kunna vara säker på att det dynamiska gräns- värdet ej väljes för lågt kan detta höjas med ett säkerhets- avstånd. Det dynamiska gränsvärdet är dock bara verksamt för ett förutbestämbart tidsintervall. Därefter omkopplas till det statiska gränsvärdet, som är större än det dynamiska gränsvärdet, för att även vid extremsituationer garantera tillförlitlig utreglering.

Ritningar Uppfinningen kommer nedan att förklaras i anslutning till det i ritningarna visade utföringsexemplet.

Fig. 1 visar en schematisk framställning av det uppfinnings- mässiga systemet, fig. 2 visar ett blockschema av den inre uppbyggnaden av det i fig. 1 visade blocket 146, som alstrar begränsningsvärdet för fallet med dynamiskt driftstillstånd, och fig. 3 förtydligar i form av en blockschemabild, under vilka driftsförhållanden begränsningsvärdets adaptiva korrektion aktualiseras.

Beskrivning av utföringsexemplet Fig. 1 visar en förbränningsmotor 100 med ett insugningsrör 102 och en avgaskanal 104. I insugningsröret 102 finns - i strömningsriktningen för den insugna luften sett - en luft- mängds- eller luftmassemätare 105, en kompressor 106, ett gasspjäll 108 med en sensor 109 för mätning av öppningsvin- keln a för gasspjället 108, en trycksensor 110 för mätning av ärvärdet för laddningstrycket PIst, en temperatursensor 112 för mätning av laddlufttemperaturen TL och minst ett insprut- ningsmunstycke 113. Kompressorn 106 drives via ett förbindel- semedel 114 av en i avgaskanalen 104 anordnad turbin 116. En bypass-ledning 118 leder runt förbi turbinen 116. I bypass- ' 3 510 445 -ledningen 118 är anordnad en bypass-ventil 120. Vid förbrän- ningsmotorn 100 finns en varvtalssensor 122 för mätning av varvtalet n hos motorn 100 och en temperatursensor 124 för mätning av temperaturen TBKM hos kylmedlet.

Genom det uppfinningsmässiga systemet regleras överladdningen av förbränningsmotorn 100. Därtill kan exempelvis det med laddningstryckssensorn 110 mätta ärvärdet för laddningstryc- ket PIst regleras till ett börvärde för laddningstrycket PSoll, som utmatas från ett värdefält 126. I beroende av avvikelsen mellan PIst och PSoll styres bypass-ventilen 120, och påverkas därmed turbinens 116 varvtal. Denna påverkan verkar via förbindelsemedlet 114 på kompressorn 106, som i sin tur påverkar laddningstrycket nedströms kompressorn 106, d.v.s. det av trycksensorn 110 mätta ärvärdet för laddnings- trycket PIst. I det följande kommer systemet för överladdning av motorn 100 att beskrivas: Värdefältet 126 för börvärdet för laddningstrycket PSoll har två ingångar, varvid den första ingången är kopplad till varvtalssensorn 122 och den andra ingången till sensorn 109 för avkänning av öppningsvinkeln hos gasspjället 108. I beroende av de på de båda ingångarna liggande signalerna n för varvtalet och a för öppningsvinkeln för gasspjället 108 avger värdefältet 126 börvärdet för laddningstrycket PSoll till en första ingång på en förbindelsepunkt 128. Den andra ingången på förbindelsepunkten 128 är kopplad till trycksen- sorn 110 för avkänning av ärvärdet för laddningstrycket PIst.

Förbindelsepunkten 128 bestämmer genom differensbildning ur laddningstrycksbörvärdet PSoll och laddningstrycksärvärdet Plst en regleringsavvikelse e och färdigställer en motsva- rande signal på utgången. Utgången på förbindelsepunkten 128 är kopplad till ingången på en proportionalreglerare 130, till ingången på en differentialreglerare 132 och till in- gången på en integralreglerare 134. Utgångarna från de tre nämnda reglerarna är kopplade till var sin ingång på en förbindelsepunkt 136. I förbindelsepunkten 136 överlagras utgångssignalen PTV från proportionalregleraren 130, utgångs- signalen DTV från differentialregleraren 132 och utgångs- - 'al UI 510 445 4 signalen ITV från integralregleraren 134. Den genom överlag- ringen alstrade signalen TV färdigställes på utgången till förbindelsepunkten 136. Utgången på förbindelsepunkten 136 är kopplad till ett styrsteg 138. Styrsteget 138 alstrar ur signalen TV en signal för styrning av bypass-ventilen 120 och leder denna signal vidare till bypass-ventilen 120. Den av styrsteget 134 alstrade signalen kan exempelvis vara en pulsbreddsmodulerad signal.

Integralregleraren 134 påverkas av ett begränsningssteg 140.

Genom en dubbelpil är antytt att mellan integralregleraren 134 och begränsningssteget 140 ett datautbyte i båda rikt- ningarna kan ske. Begränsningssteget 140 åstadkommer att vid den i integralregleraren genomförda integrationen ett gräns- värde IMax ej överskrides. Gränsvärdet IMax svarar antingen mot ett stationärt gränsvärde IMaxS, som är lagt i ett fast- värdesminne 144, eller ett dynamiskt gränsvärde IMaxD, som alstras av ett block 146. Omkopplarinställningen för en omkopplare 142, som förbinder ingången till begränsnings- steget 140 antingen med utgången till fastvärdesminnet 144 eller med utgången till blocket 146, bestämmer om det sta- tiska gränsvärdet IMaxS eller det dynamiska gränsvärdet IMaxD skall väljas. Omkopplaren 142 har tre kontakter, varvid en kontakt A i omkopplaren 142 är kopplad till ingången på begränsningssteget 140, en kontakt B är kopplad till utgången på fastvärdesminnet 144 och en kontakt C är kopplad till utgången på blocket 146. Vid en omkopplarinställning AB är utgången till fastvärdesminnet 144 kopplat till ingången på begränsningssteget 140, d.v.s. signalen IMaxS blir inmatad som det stationära gränsvärdet på ingången till begränsnings- steget 140. Vid en omkopplarställning AC kommer utgången från blocket 146 att kopplas till ingången på begränsningssteget 140, d.v.s. signalen IMaxD blir inmatad för det dynamiska gränsvärdet på ingången till begränsningssteget 140. Omkopp- lingen mellan omkopplarinställningarna AB och AC sker medelst en driftstillståndsdetektor 148 i beroende av om motorn 100 är i stationärt driftstillstånd eller i ett dynamiskt drifts- tillstånd. Vid fall av stationärt driftstillstånd inställer driftstillståndsdetektorn 148 inställningen AB, och vid fall 510 445 av dynamiskt driftstillstånd omkopplarinställningen AC. Huru- vida stationärt eller dynamiskt driftstillstånd föreligger bestämmer driftstillståndsdetektorn 148 på grundval av regle- ringsavvikelsen e. Så fort regleringsavvikelsen e överskrider ett tröskelvärde, inställes i driftstillståndsdetektorn 148 en dynamik-bit. Om regleravvikelsens e tecken ändrar sig från positivt till negativt tecken, så utsläckes dynamik-biten.

Efter varje inställning av dynamik-biten visar driftstill- ståndsdetektorn 148 under ett förutbestämbart tidsintervall dynamiskt driftstillstånd, d.v.s. den styr omkopplaren 142 under detta tidsintervall till omkopplarinställningen AC.

Under övrig tid styr driftstillståndsdetektorn 148 omkopp- laren 142 till omkopplarinställningen AB. Därmed är det dynamiska gränsvärdet IMaxD bara verksamt under det förut- bestämbara tidsintervallet. Därefter omkopplas till det statiska gränsvärdet IMaxS, som är större än det dynamiska gränsvärdet IMaxD. Därigenom säkerställes fullständig ut- reglering.

Fig. 2 visar en blockschemabild av den inre kopplingen i blocket 146 från fig. 1, med vilken det dynamiska gränsvärdet IMaxD bestämmas. En karakteristika 200 avger ett grundvärde för det dynamiska gränsvärdet IMaxD för det fall, att ingen överladdning föreligger, och en ytterligare karakteristika 202 avger ett grundvärde för det dynamiska gränsvärdet IMaxD för det fall, att överladdning föreligger. Till ingångarna för de båda karakteristikorna ledes signalen n för motorns 100 varvtal. Utgången på karakteristikan 200 är kopplad till en kontakt E i en omkopplare 204, och utgången på karakteris- tikan 202 är kopplad till en kontakt F i omkopplaren 204.

Vidare har omkopplaren en kontakt D, som är kopplad till en första ingång på en förbindelsepunkt 206. Vid överladdnings- drift kopplar omkopplaren ihop kontakterna D och F, eljest kontakterna D och E. Styrningen av omkopplaren 204 sker medelst en överladdningsdetektor 208, som ställer in de båda beskrivna omkopplingstillstånden.

Den andra ingången på förbindelsepunkten 206 är kopplad till utgången på ett datafält 210. I datafältet 210 är inlagda 510 445 e korrektionsvärden för det dynamiska gränsvärdet IMaxD i beroende av driftsparametrar för motorn 100. Driftsparamet- rarna inmatas på ingångarna till datafältet 210, exempelvis signalen TL för laddningsluftstemperaturen eller en signal H, som beror av geografisk höjd, etc. I förbindelsepunkten 206 förknippas det från datafältet 210 utmatade korrektionsvärdet med grundvärdet för det dynamiska gränsvärdet IMaxD, som beroende av inställningen av omkopplaren 204 kommer från karakteristikan 200 eller karakteristikan 202. På så sätt kommer i förbindelsepunkten 206 att genomföras en driftspara- meterberoende korrektion av grundvärdet för det dynamiska gränsvärdet IMaxD. Utgången på förbindelsepunkten 206 är kopplad till en första ingång på en förbindelsepunkt 212 och till en första ingång på en förbindelsepunkt 214. Vid den andra ingången på förbindelsepunkten 212 inmatas signalen ITV, som avges från den i fig. 1 visade integralregleraren 134. I förbindelsepunkten 212 avdrages signalen för det korrigerade grundvärdet för det dynamiska gränsvärdet IMaxD avdraget från signalen ITV, och resultatet av denna diffe- rensbildning färdigställes på utgången till förbindelsepunk- ten 212. Utgången på förbindelsepunkten 212 är kopplad till en första kontakt till en strömställare 216, vars andra kontakt är kopplad till ingången på ett adaptationsminne 218.

Vid sluten strömställare 216 inskrives den från förbindelse- punkten 212 avgivna skillnaden som adaptativ korrektion till adaptationsminnet 218. Omkopplaren 216 styres av en adapta- tionsdetektor 220. Adaptationsdetektorn 220 sluter strömstäl- laren 26 när för adaptationen lämpade driftsförhållanden föreligger och öppnar omkopplaren 216 när ingen adaptation skall ske. Funktionssättet för adaptationsdetektorn 220 visas i fig. 3 i form av en blockschemabild och kommer att ytter- ligare förklaras närmare nedan. I det i fig. 2 visade utfö- ringsexemplet har adaptationsminnet 218 ytterligare ingångar.

Via dessa ytterligare ingångar kan signaler såsom signalen TL för laddningslufttemperaturen, signalen H, som hänger ihop med geografisk höjd och signalen n för motorns 100 varvtal inmatas. Adaptationen kan bero av en eller flera av dessa nämnda driftsstorheter. Vidare kommer även ytterligare här ej nämnda driftsstorheter ifråga. I ett enkelt utföringsexempel v 510 445 bortfaller beroendet av adaptationen av dessa dríftsdata, och adaptationsminnet har bara en ingång, som är kopplad till omkopplaren 216.

Adaptationsminnets 218 utgång är kopplad till den andra ingången på förbindelsepunkten 214, vars första ingång är kopplad till utgången på förbindelsepunkten 206. I förbin- delsepunkten 214 överlagras utgångssignalen från förbindelse- punkten 206 och utgångssignalen från adaptationsminnet 218, d.v.s. det korrigerade grundvärdet för det dynamiska gräns- värdet förses med en adaptativ korrektion. Resultatet av överlagringen färdigställes på utgången till förbindelse- punkten 214. Utgången på förbindelsepunkten 214 är kopplad till en första ingång på en förbindelsepunkt 222, vars andra ingång är kopplad till utgången på ett fastvärdesminne 224. I fastvärdesminnet 224 är lagrat ett värde, som utgör en liten bråkdel av det dynamiska gränsvärdet IMaxD och tjänar som säkerhetsavstånd, d.v.s. i_förbindelsepunkten 222 höjes det i beroende av dríftsdata korrigerade och med en adaptativ korrektion försedda dynamiska gränsvärdet IMaxD med det i fastvärdesminnet 224 lagda värdet, för att säkerställa att det dynamiska gränsvärdet IMaxD ej väljes för litet. Utgången på förbindelsepunkten 222 är kopplad till ingången på ett begränsningsteg 226. Begränsningssteget begränsar det dyna- miska gränsvärdet IMaxD till ett förutbestämbart maximalt värde, exempelvis ett avkänningsförhållande av 95 %. Utgången på begränsningssteget 226 är kopplad till utgången på det i fig. 1 visade blocket 146, d.v.s. levererar signalen IMaxD till kontakten C på omkopplaren 142. begränsningssteget 226 Fig. 3 visar en blockschemabild för framställning av funk- tionssättet hos adaptationsdetektorn 220 i fig. 2. En väsent- lig beståndsdel av denna blockschemabild utgöres av en OCH- -grind 300. Denna OCH-grind 300 har en rad ingångar, över vilka sanningsvärden för en rad av utsagor inmatas till OCH-grinden 300. I fig. 3 visas fem ingångar, men det kan också vara fler eller färre. OCH-grinden 300 avger på sin utgång en signal, när på samtliga dess ingångar sannings- värdet "sant" inmatas. Utgången på OCH-grinden 300 är kopplad 51.0 '445 8 till ingången på ett tidssteg 302. Tidssteget 302 avger på sin utgång en signal, när på dess ingång åtminstone under ett förinställbart tidsintervall förelegat en signal. Detta betyder att under åtminstone detta tidsintervall på samtliga ingångar av OCH-grinden 300 inmatats sanningsvärdet "sant".

Däremot under tidsintervallet på minst en ingång av OCH- -grinden 300 sanningsväret "falskt" inmatats, så avger tids- steget 302 på sin utgång ingen signal. Den av tidssteget 302 avgivna signalen åstadkommer att omkopplaren 216 i fig. 2 blir sluten, d.v.s. adaptationsminnet 218 kan genast till- föras signaler, och därmed kan de i adaptationsminnet 218 nedlagda värdena ändras. Om däremot ingen signal föreligger på utgången till tidssteget 302, så blir omkopplaren 216 öppnad, och ingen ändring sker i de i adaptationsminnet 218 nedlagda värdena. Sanningsvärdena på ingångarna till OCH- -grinden 300 avledes av utsagor för driftsdata. I det en- skilda fallet kan blott en del av de i fig. 3 visade drifts- data användas, eller också kan även andra driftsdata använ- das. De i fig. 3 visade driftsdata är: belastning, överladd- ningstillstånd, varvtal, temperatur hos kylmedlet och regler- avvikelse för överladdningstryckregleringen.

Utsagan för driftsstorheten belastning lyder: "Befinner sig motorn 100 i fullbelastningstillstånd?“ Sanningsvärdet för denna utsaga representeras av en signal VL. Signalen VL kan exempelvis alstras av en fullbelastningsomkopplare, som inkopplas vid helt öppet gasspjäll. Signalen VL inmatas i en av ingångarna till OCH-grinden 300.

Utsagan för driftsstorheten överladdningstillstånd lyder: "Befinner sig motorn 100 i överladdningstillstånd?" Sannings- värdet av denna utsaga representeras av en signal OB. När inom ramen för motorstyrningen en överladdningsfunktion är anordnad, så föreligger också en signal, som utvisar denna överladdningsfunktion, exempelvis signalen OB. Om överladd- ningsfunktionen är aktiverad, så representerar signalen OB värdet "sant", medan om överladdningsfunktionen ej är akti- verad, så representerar signalen OB värdet "falskt". Efter- som adaptationen av begränsningsvärdet bara skall tillåtas l5 9 510 445 när överladdningsfunktionen ej är aktiverad, så inmatas signalen OB ej direkt till en av ingångarna på OCH-grinden, utan via en negerare 304, som negerar signalen OB innan dess inmatning i OCH-grinden 300, d.v.s. omvandlar värdet "sant" till värdet "falskt" och omvänt.

Utsagan för driftsstorheten varvtal lyder: "Varvtalet över- skrider ett förutbestämbart tröskelvärde." För att fastställa sanningshalten i denna utsaga inmatas signalen n för varv- talet till en jämförelseanordning 306. Där jämföres signalen n med det förinställbara tröskelvärdet, och avges därtill svarande en signal för sanningshalten av utsagan för varv- talet. Utgången på jämförelsekretsen 306 är kopplad till en av ingångarna på OCH-grinden 300.

Utsagan för driftsstorheten temperatur för kylmedlet lyder: "Temperaturen för kylmedlet har överskridit ett förinställ- bart tröskelvärde." Sanningsvärdet för denna utsaga bestämmes på samma sätt som för sanningsvärdet för varvtalsutsagan.

Därtill inmatas signalen TBKM för kylmedeltemperaturen i en jämförelsekrets 308. Därstädes utföres en jämförelse med det förinställbara tröskelvärdet för kylmedeltemperaturen. Om jämförelsen ger vid handen att signalen TBKM överstiger tröskelvärdet, så utmatas på utgången till jämförelsekretsen 306 sanningsvärdet "sant", men om signalen TBKM ej överskri- der tröskelvärdet, så avges sanningsvärdet "falskt". Utgången på jämförelsekretsen 308 är kopplad till en av ingångarna på OCH-grinden 300.

Utsagan för regleravvikelsen lyder: “Absolutbeloppet för regleravvikelsen ligger under ett förutbestämbart tröskel- värde." Signalen e för regleravvikelsen inmatas i en jäm- förelsekrets 310. Därstädes bildas absolutbeloppet för sig- nalen e och jämföres med det förinställbara tröskelvärdet. Om jämförelsen ger vid handen att absolutbeloppet är mindre än tröskelvärdet, så avges sanningsvärdet "sant". I motsatt fall avges sanningsvärdet "falskt". Utgången på jämförelsekretsen 310 är kopplad till en av ingångarna på OCH-grinden 300. 510 445 10 OCH-grinden 300 avger sålunda en signal, när signalen VL anger fullbelastningstillstånd och signalen OB visar att ingen överladdningsfunktion är aktiverad och signalen för varvtalet överstiger sitt tröskelvärde och signalen TBKM överstiger tröskelvärdet för kylmedeltemperaturen och abso- lutbeloppet för signalen e ligger under tröskelvärdet för regleravvikelsen.

Om samtliga dessa villkor är uppfyllda under det för tids- steget 302 förutbestämda tidsintervallet, så föranlåter tidssteget 302 att omkopplaren 216 blir sluten, så att de i adaptationsminnet 218 inlagda värdena kan ändras.

Claims (10)

10 15 20 25 11 510 445 Patentkrav

1. System för reglering av laddningen av en förbränningsmotor (100), varvid regleringen innehåller en integralreglerare (134), som levererar ett bidrag (ITV) till den mställningsstorhet (TV) som beror av integralen av en regleravvikelse (e), kännetecknat av att regleravvikelsens (e) integral är begränsningsbar till skiljaktiga gränsvärden (lMaxS, lMaxD) för stationär' och dynamisk drift av förbränningsmotom (100) och att det dynamiska gränsvärdet (IMaxD) är förutbestämbart i beroende av minst en driftsstorhet.

2. System enligt krav 1, kännetecknat av att det dynamiska gränsvärdet (lMaXD) är förutbestämbait beroende av huruvida en överladdningsfunktion är aktiverad.

3. System enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det dynamiska gränsvärdet (ITvIaxD) är påverkbart genom ett adaptativt korrektionsvärde.

4. System enligt krav 3, kännetecknat av att det adaptativa korrektionsvärdet kan vara beroende av minst en driftsstorhet.

5. System enligt något av krav 3 eller 4, kännetecknat av att det adaptativa korrektionsvärdet är ändringsbart när ett adaptationsvillkor är uppfyllt.

6. System enligt krav 5, kännetecknat av att adaptationsvillkoret är uppfyllt då minst en driftsstorhet uppfyfller minst ett villkor under ett förutbestämbatt tidsintervall.

7. System enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det dynamiska gränsvärdet (lMaxD) förhöjes med ett säkerhetsavstånd. 10 510 445 12

8. System enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det dynamiska gränsvärdet (IMaxD) är förutbestärnt när ett dynamikvillkor är uppfyllt och det statiska gränsvärdet är förutbestämt när dynamikvillkoret ej är uppfyllt.

9. System enligt något av föregående krav, kännetecknat av att dynamikvillkoret är uppfyllt under ett förutbestärnt tidsintervall, så snart regleravvikelsen (e) överskrider ett förinställbart tröskehfärde.

10. System enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vid förutbestämning eller påverkan av det dynamiska gränsvärdet (IMaxD) tages hänsyn till åtminstone en av driftsstorheternas varvtal (n), laddningslufttemeraturen (TL) eller den atmosfariska höjden (H).