SE513462C2 - Förfarande och anordning för start av en fyrtakts insprutningsmotor - Google Patents

Description

15 20 25 513 462 ' ä bränsleinsprutriingssystem ett elektroniskt styrsystem som utnyttjar karnaxelsignalen till att bestämrna motorns arbetstakter och vevaxelgivare till att bestämma mer noggrant när insprutningen i aktuell cylinder ska ske.

Ett problem i detta sammanhang är att vid start av motom så vet styrsystemet inget om i vilka lägen cylindrama befinner sig och ej heller i vilka arbetstakter de befinner sig. Således är det ej heller möjligt att bestämma en korrekt insprutningsföljd. För att bestämma detta måste styrsystemet invänta signaler från såväl vevaxelgivaren och kamaxelgivaren innan rätt insprutningstöljd entydigt kan fastställas. Detta medför att motom måste dras runt relativt många varv.

Reglering av bränsleinsprutningen kan ske genom elektrisk reglering av en strypventil på bränsleledning från respektive insprutare. Vid förfaranden och anordningar enligt en känd teknik för dessa modemare motorer utnyttjas således varvtalsindikeringssignaler från såväl motoms karnaxel som signaler från motorns vevaxel för att styra strypningen eller blockeringen av blödkretsen så att detta sker i avsett fasläge och i takt med pumpinsprutarens aktivering.

I normal drift imnatas således två varvtalsindikeringssignaler från motom till styrkretsen, varav signalen från vevaxeln är en inkrementell signal, ett pulståg, men med en extra faslägesindikering per varv, och varav även kamaxelsignalen utgörs av ett pulståg med en faslägesindikeiing per kamaxelvarv. Emellertid motsvarar kamaxelvarvtalet halva vevaxelvarvtalet, varför dess faslägesindikering är användbar för att bestämma det rätta fasläget för fyrtaktsmotom, dvs när faslägesindikeringen, som har samband med kamaxeln, detekteras vet man i vilken fas fyrtaktsmotom befinner sig och i fallet av två eller flera cylindrar utpekas med hjälp av denna indikering fasläget fór var och en av motorns cylindrar så snart kamaxelns faslägesindikering detekteras av en till styrkretsen hörande detektor.

Vevaxelsignalen däremot fastställer endast i princip kolvens läge i cylindem utan att kunna 30 beskriva om t ex cylindem befinner sig i en komprimeringsfas eller en utblåsningsfas.

Vid de fyrtakts insprutriingsmotorer, för vilka föreliggande uppfinning är tillämpbar, GO 10 15 20 25 513 462 á ombesörjs insprutningen med hjälp av en kamaxeldtiven pumpinsprutare, vilken är kopplad till en tillförselledning för bränsle, samt till en blödkrets (returkrets) för bortledning av överskottsbränsle. När insprutning skall aktiveras påverkas pumpinsprutaren av sin tillhörande kam samtidigt som flödet genom blödkretsen stryps med hjälp av en i denna krets placerad strypventil, vilken tillförs en signal i strypningsrikttting från styrkretsen, vilket sammantaget medför att en avvägd mängd bränsle insprutas i cylinderrummet.

Vid start av en motor, vid vilken det konventionella förfarandet tillämpas, sker aktiveringen av styrkretsen för avgivande av en strypsignal först efter att vederbörliga varvtalsindike- ringssignaler erhållits från såväl motorns vevaxel som från dess karnaxel. Först efter detta kan styrkretsen aktiveras till att arbeta i takt med pumpinsprutaren så att insprutningen till ifrågavarande cylinder i rätt fasläge kan ombesörjas.

Det konventionella förfarandet medför därigenom att första insprutning kan ske först efter upp till två motorvarv, vilket är besvärande ur energi och tidssynpunk och således utgör en väsentlig nackdel.

Genom DE-A1-42 30 616 är förut känd en anordning för registrering av fasläget för en fyrtaktsmotor i ändamål att erhålla en snabbare start av motom. Vid denna kända anordning genomförs emellertid detta genom att den ifrågavarande axelns läge lagras i ett till styrsystemet hörande minne, varvid vid start av motom systemet från början känner till rätt fas för insprutningen. Denna kända teknik emellertid komplicerad och därigenom känslig för störningar av olika slag. Den innebär även en ökad kostnad för styrkretsen.

UPPFINNNGENS ÅNDAMÅL Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att undanröja problemen med den kända tekniken och att anvisa ett förfarande och en anordning, varvid starttiden markant avkortas. 30 KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen vid ett förfarande och en anordning av 10 15 20 25 513 462 inledningsvis nämnts slag genom särdragen i patentkraven 1 respektive 3.

Genom att endast signalema från vevaxeln används av styrkretsen för att ombesörja strypningen eller blockeringen av blödkretsen och att detta sker för varje varv av vevaxeln (och givetvis i rätt läge för kolven i den aktuella cylindem), innebär detta att strypning eller blockering av blödkretsen kommer att ske såväl i takt med att pumpinsprutaren aktiveras som ett helt varv ur fas med denna aktivering. Pâ grund av att pumpinsprutaren av sin kam endast påverkas att genomföra sin pumpfunktion i det korrekta fasläget för motom, dvs i den korrekta insprutningsfasen, kommer emellertid inget bränsle att insprutas i cylindem då blödkretsen stryps eller blockeras i "fel" takt. Pumpinsprutaren tillsammans med funktionen för strypning eller blockering kan nämligen beskrivas som en logisk OCH-enhet, vid vilken således båda villkoren måste vara uppfyllda för att en aktivitet skall inträffa. I detta fall både villkoret med en aktiverad pumpinsprutare ochvillkoret med en strypt eller blockerad blödkrets.

Genom uppfinningen uppnås väsentligt reducerad starttid för en fyrtakts insprutningsmotor, eftersom styrsystemet inte behöver invänta karnaxelsignalen innan insprutningen och därmed motorns startprocess igångsätts. Eftersom i stället styrkretsen endast behöver invänta vevaxelsignalen blir i genomsnitt tiden till första insprutning för start av motom väsentligen halverad. Detta innebär en viktig förbättring och medför stora fördelar med avseende på energiförbrukning för drifien av startmotorn liksom en markant reducering av tiden till start och därmed snabbare igångsättning av ifrågavarande motor.

I de bifogade underkraven anges fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen. En aspekt med uppfinningen hänför sig härvid till systemets driftsäkerhet i fall av bortfall av eller fel på karnaxelsignalen, eftersom i sådant fall motom är körbar även då styrsystemet endast erhåller en (korrekt) signal från motoms vevaxel. 5 10 15 20 25 30 »i GI 513 462 FIGURFÖRTECKNING Uppfinningen skall nu närmare förklaras med ledning av utföringsexempel och med hänvisning till ritningama, på vilka: Fig 1 visar schematiskt en anordning enligt uppfinningen i samband med en fyrtakts insprutningsmotor, Fig 2 visar ett indikeringshjul till en kamaxel, Fig 3 visar en detalj av ett svänghjul med indikeringsorgan, Fig 4 redovisar signaler från vevaxel, karnaxel samt till strypventilen, och Fig 5 visar schematiskt ett blockschema över en anordning enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEIVIPEL Ifig l avser hänvisningssiffra 1 en cylinder till en fynakts insprutningsmotor och 2 en i cylindern rörlig kolv. Motorn kan exempelvis utgöras av en flercylindri g dieselmotor avsedd för ett tyngre fordon. Insprutningen till cylindem styrs av en styrenhet 3, vilken erhåller information från detektorer 16 och 17, vilka avkänner till karnaxeln 9 respektive vevaxeln 15 hörande indikeringsorgan. Vid cylindems 1 övre del är en insprumingsenhet 4 anordnad, vilken inkluderar en pumpinsprutare 5, som i sin tur ornfattar en i ett pumphus 10 rörlig pumpkolv 6. Pumpkolven 6 påverkas av en vipparm 7, vilken i sin tur påverkas av en på motoms kamaxel 9 anordnad 9' via en stötstång 8. Till pumphuset 10 leder en inmatningsledning 11 för bränsle samt utgår en ledning tillhörande en blödkrets 12, i vilken är inrättad en styrbar strypventil 13. Genom aktivering av strypventilen 13 så att denna stryper eller blockerar blödkretsen 12 möjliggörs insprutning till cylindem 1 vid sarntidig påverkan av pumpkolven 6 med av kammen 9'.

Fig 2 visar mer i detalj den till kamaxeln 9 hörande indikeringsanordningen, vilken uppvisar indikeringselement 18 fördelade över omkretsen samt ett varvlägesindikeringselement l8', vilket i praktiken utgörs av ett dubblerat indikeringselement 18. Fig 3 visar en detalj av ett på en vevaxel 15 anordnat svänghjul 14, med indikeringsorgan 19, vilka i detta fall utgörs av ett flertal hål, vilka är jämnt fördelade i omknetsled i mantelytan till svänghjulet. Med 19' 513 462 betecknas en varvlägesindikering, vilken helt enkelt utgörs av ett lokalt, på ett ställe av varvet uteblivet indikeringsorgan 19.

Fig 4 redovisar således ett antal i samband med uppfinningen aktuella signaler som funktion 5 av vinkelläget för en fyrtakts insprutningsmotor, varvid A är en svänghjulssignal, varvid varje puls, eller på figuren pulsstreck 21, indikerar en tand i starttandkransen, d.v.s. en annorlunda lösning i förhållande till den i fig 3 visade. B avser en s k triggsignal från svänghjulet utgjord av en skild från nämnda tandkrans anordnad tand, innebärande att strecket 22 representerar en för varje vevaxelvar'v uppträdande puls. 10 C är karnhj ulssignalen, varvid 23 representerar passage förbi detektom av ett indikeringselement och 24 representerar passage förbi detektorn av det dubblerade indikeringselementet. D representerar aktiveringen av insprutaren för den aktuella cylinder, varvid den spetsiga toppen 25 representerar en från anordningens styrsystem till 15 strypventilen avgiven strömpuls för aktivering av strypventilen. E avser aktiveringen av pumpkolven och F faktiskt ombesörjd insprutning.

I en fyrtaktsmotor roterar som ovan nämnts vevaxeln två varv för att genomgå en cykel hos motom, vilket betyder att läget för vevaxeln endast kan utnyttjas för att beskriva kolvens 20 läge i cylindem och ej entydigt i vilken fas, t ex komprimering eller utblåsning, som motorn befinner sig. Enligt uppfinningen utnyttjas emellertid den till vevaxelvarvtalet relaterade triggsignalen för att aktivera strypventilen och därmed skapa förutsättning för insprutning om även pumpkolven är aktiverad. 25 Uppñnningen beskrivs enklast med ledning av flg 4 varvid längst till vänster i diagrammet motom dras runt genom start av startrnotom. Så snart triggsignalen 22 uppträder ger detta en indikation i styrenheten på kolvläget i var och en av de cylindrar som ingår i den aktuella fynaktsmotom. Enligt ovan ger det emellertid ej någon entydig indikation på i vilket fasläge motom befinner sig. Enlig uppfinningen aktiveras nu snarast efter erhållandet av 30 triggsignalen 22 strypventilen till den cylinder som närmast efter erhållandet av triggsigna- len har en kolv, vars läge i cylindem motsvarar läget då insprutning till cylindem skall ske.

Vid detta tillfälle avges således en strömpuls 25 till den vederbörliga strypventilen. Förutsatt 513 462 l|| .t att även pumpkolven aktiveras av sin tillhörande kam vid detta tillfälle - E - kommer insprutning till ifrågavarande cylinder faktiskt att ombesötjas - F. Om i stället kolven hade befunnit sig i en utblåsningsfas istället för en kompressionsfas hade ingen insprutning erhållits, och i stället hade insprutning erhållits 360° vevaxelrotation senare för denna cylinder, antytt genom streckade linjer längre till höger för E och F.

Såsom antytts är givetvis uppfinningen tillämplig vid fyrtakts insprutningsmotorer med fler en cylinder och såväl vid motorer med jämnt antal cylindrar som med ojämnt antal cylindrar. I fallet av jämnt antal cylindrar, då två cylindrar alltid arbetar i motfas, kommer 10 aktiveringen av strypventilen alltid att ske samtidigt i de två cylindrar, som ligger mest 15 20 25 avlägset från varandra i fas, dvs i motfas. Såsom inses av det ovanstående kommer emellertid faktiskt insprutning endast att ske i den av dessa två cylindrar, vid vilken samtidigt pumpkolven är påverkad av sin tillhörande kam. Ifall av ett ojämnt antal cylindrar arbetar dessa ej i motfas, utan aktiveringen av de olika strypventilerna, liksom faktisk insprutning, kommer att ske i sekvens. Av fxg 4 kan även inses uppfinningens fördelar i förhållande till den konventionella tekniken, vid vilken utöver vevaxeltriggsignalen 22 även måste inväntas kamaxeltriggsignalen 24 innan styrsystemet kan börja aktivera strypventilen och därmed faktisk insprutning. Som exempel kan nämnas att vid en tvåcylindrig dieselmotor första insprutning de facto kommer att uppträda vid den första pulsindikeringen för F vid en motor, som uppvisar en anordning enligt uppfinningen, under det att vid den konventionella tekniken vid samma tvåcylinders fyrtaktsmotor första insprutning kommer att ske vid den högra, med streckade linjer visade pulsen för F, eller med andra ord ett helt varvs fördröjning innan första insprutning sker. Motsvarande skillnad erhålls givetvis med motorer, vilka uppvisar ett annat antal cylindrar.

Så snart kamaxelsignalen detekteras och det korrekta fasläget är känt, styrs lämpligen snarast motom över till att drivas med strypventilaktivering i takt med pumpkolvpåverkan.

Pig 5 visar an logiskt b1aakarharaa'öv¿r au forfarande aaugt uppfrarriagaa, vid vakar black 30 30 betecknar start av Startmotor, 31 kontroll av att vevaxeltriggsignal erhållits, 32 avgivande av strömpuls till strypventil, 33 kontroll av att kamaxeltriggsignal erhållits, 34 anpassning 513 462 till korrekt fasläge, 35 kontroll av fasläge, 36 kontroll av motoms driftpararnetrar, 37 skifte av inställt fasläge, 38 fortsatt drift med antaget fasläge samt 39 nöddrift utgående från kamaxelsignalen.

Mer i detalj gäller följande för drift i det fall kamaxeltriggsignalen är felaktig eller helt 5 enkelt har bortfallit. Idetta fall kan driften fortsätta enligt ovan, dvs med aktivering av strypventilen en gång för varje vevaxelvarv, men eftersom detta är oönskat, på grund av bl. a. onödigt stor förbrukning av elenergi, är det önskvärt att kunna övergå till en drift där strypventilen aktiveras i takt med pumpkolvens aktivering (gäller för övrigt även allmänt för övergång till normal drift enligt ovan). Detta sker enligt en vidareutveckling av upp- 10 fmningen genom att stryrenheten antar att ett visst fasläge föreligger för cylindern, innebärande att strypventilen aktiveras istället en gång vartannat vevaxelvarv. Därefter kontrolleras motoms driftsparametrar och om dessa förändras, t ex genom nedgång i varvtal, förändring av avgassamrnansättning m m, kan detta tas till intäkt för att antagandet har varit felaktigt, varvid detta korrigeras genom att antaget fasläget skiftas 360°. Om emellertid vid 15 ovannämnda kontroll av motoms driftspararnetrar ingen förändring detekteras, fortsätts driften med det antagna fasläget.

Det kan även närrmas att styrsystemet enligt uppfinningen optionellt kan uppvisa möjligheter för nöddrift även om vevaxelsignalen bortfaller eller är felaktig. l detta fall 20 tillses nöddrift utgående från endast karnaxelsignalen.

Claims (4)

10 15 20 25 30 513 462 9 PATENTKRAV

1. Förfarande för start av en fyrtakts insprutningsmotor, vilken är av det slag, som uppvisar en pumpinsprutare (5), varvid i normal drift en till pumpinsprutaren kopplad blödkrets (12) stryps eller blockeras i takt med att pumpinsprutaren aktiveras för att tillsammans med denna ombesörja insprutningen till ifrågavarande cylinder (1) i motsvarighet till erhållna varvtalsindikeringssignaler från motorns karnaxel (9) och vevaxel (15), k ä n n e t e c k n a t a v att vid start av motorn och innan motoms fasläge verifierats av karnaxelsignalen, endast signalema från vevaxeln används för att ombesörja strypning eller blockering av blödkretsen ( 12) en gång för varje varv av vevaxeln (15) för ifrågavarande cylinder, och att den normala styrningen, varvid blödkretsen (12) stryps eller blockeras i takt med pumpinsprutarens (5) aktivering en gång vartannat vevaxelvarv, inkopplas tidigast efter det att motorns fasläge verifierats av karnaxelsignalen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at a v att efter en förutbestämd tidsperiod efter start kamaxelsignalen kontrolleras och att i fall av bortfall eller fel på denna signal driften fortgår med ledning av vevaxelsignalen.

3. Anordning för start av en fyrtakts insprutningsmotor (1,2), vilken är av det slag, som uppvisar en pumpinsprutare (5), varvid en till pumpinsprutaren kopplad blödkrets (12) genom en styrkrets (3) är anordnad att i normal drift strypas eller blockeras i takt med pumpinsprutarens aktivering för att tillsammans med denna ombesörja insprutningen till ifrågavarande cylinder (1) i motsvarighet till erhållna varvtalsindikeringssignaler från motoms karnaxel (9) och vevaxel (l 5), k ä n n e t e c k n a d a v att vid start av motom endast signalema från vevaxeln (15) är anordnade att användas av styrkretsen (3) för att strypa eller blockera blödkretsen för varje varv av vevaxeln, innan motoms fasläge verifierats av karnaxelsignalen, och att den normala styrningen, varvid blödkretsen stryps eller blockeras i takt med pumpinsprutarens aktivering en gång vartarmat vevaxelvarv, är anordnad att inkopplas tidigast efter det att motoms fasläge verifierats av kamaxelsignalen. 513 462 10

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att styrsystemet (3) är anordnat att efter en förutbestämd tidsperiod efter start kontrollera kamaxelsignalen och att i fall av bortfall eller fel på denna signal ombesörja att driften fortgår med ledning av vevaxelsignalen.