SE517180C2 - Anordning och förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor - Google Patents

Anordning och förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor

Info

Publication number
SE517180C2
SE517180C2 SE0100429A SE0100429A SE517180C2 SE 517180 C2 SE517180 C2 SE 517180C2 SE 0100429 A SE0100429 A SE 0100429A SE 0100429 A SE0100429 A SE 0100429A SE 517180 C2 SE517180 C2 SE 517180C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
area
load
amount
Prior art date
Application number
SE0100429A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0100429D0 (sv
SE0100429L (sv
Inventor
Maria Tafazoli
Hans Bernler
Bengt Jalnaes
Original Assignee
Volvo Lastvagnar Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volvo Lastvagnar Ab filed Critical Volvo Lastvagnar Ab
Priority to SE0100429A priority Critical patent/SE517180C2/sv
Publication of SE0100429D0 publication Critical patent/SE0100429D0/sv
Priority to EP02711586A priority patent/EP1358399B1/en
Priority to BRPI0206782-0A priority patent/BR0206782B1/pt
Priority to AU2002230333A priority patent/AU2002230333A1/en
Priority to PCT/SE2002/000208 priority patent/WO2002064961A1/en
Priority to DE60214128T priority patent/DE60214128T2/de
Priority to AT02711586T priority patent/ATE337480T1/de
Priority to JP2002564254A priority patent/JP4156370B2/ja
Publication of SE0100429L publication Critical patent/SE0100429L/sv
Publication of SE517180C2 publication Critical patent/SE517180C2/sv
Priority to US10/604,674 priority patent/US6816773B2/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F02D19/024Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow by controlling fuel injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00Controlling engines characterised by their being supercharged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0275Injectors for in-cylinder direct injection, e.g. injector combined with spark plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0278Port fuel injectors for single or multipoint injection into the air intake system
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

'. 30 unun» 517 180 2 n o u u o an Detta driftsförfarande har visat sig uppvisa den nackdel att en nedströms förbränningsmotorn anordnad katalysator förgiftas på grund av förekomsten av svavel i bränsle och motorolj a.
Vid drift av tunga fordon är det av stor vikt att responsen vid låga varvtal är god, med vilket avses att tillgängligt avgivet moment vid tomgångsvarvtal är stort. Det har dock visat sig att naturgasdrivna fordon vilka drivs i magerdrift uppvisar ett relativt lågt avgivet moment vid tomgång i förhållande till tillgängligt avgivet moment vid den driftpurilcten av motorn som ger maximal effekt.
KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att tillhandahålla en anordning samt ett förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och lufimängd i en naturgasdriven förbränningsmotor där driftsförhållandet hos förbränningsmotorn medger regenerering av en nedströms förbränningsmotorn monterad katalysator samt att tillhandahålla en anordning sarnt ett forfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor vilka medger en ökning av tillgängligt avgivet moment vid tomgångsvarvtal. Dessa ändamål uppnås genom en anordning enligt den kärmetecknade delen av patentkravet 1 samt ett förfarande enligt den kännetecknande delen av patentkravet 7.
Genom att indelat förbränningsmotorns last- och varvtals område i ett första område där förbränningsmotorn drives i magerdrift och ett andra område där förbränningsmotorri drives i stökiometrisk drift och att nämnda område för stökiometrisk drift är anordnat att nyttjas vid driftspunkter i nämnda last- och varvtalsområde med låg last och/eller lågt varvtal erhålles en förbränningsmotor där tillgängligt avgivet moment vid tomgångsvarvtal ökat väsentligt samt där regenerering av katalysatorn medges genom interrnittent drift i homogen drift, dvs drift vid stökiometriskt förhållande.
Samma fördelar erhålles med den enligt den kännetecknande delen av patentkravet 8 där förbränningsmotorn drives i stökiometrisk drift vid driftspunkter i förbränningsrnotorns last- och varvtalsområde med låg effekt och att förbränningsmotom drives i magerdrift drift vid driftspunkter i närnnda last- och varvtalsområde med hög effekt. '- 30 11-1; 517 180 d Enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen är det för motorn specificerade n» o o n n .c driftspunktskarta för lt-värde reglering inom fordonets last- och varvtalsområdet så anordnat att gränslinj en mellan mager drift och stökiometriskt drifi är placerad så att temperaturen hos ett område nedströms hos förbränningsmotoms förbränningsrum befintli ga utloppsportar begränsas till en maximalt tillåten gränstemperatur. Denna gränstemperattir uppgår vanligtvis till ca 700” C.
I en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen fastställs befintlig driftspunkt i förbränningsmotorns last- och varvtalsområde genom nyttjande av en parameter som är oberoende av i vilket diftstillstånd förbränningsmotorns för tillfället befinner sig i såsom parametern begärt avgivet moment. Genom att nyttja en styrande pararnetern vilken inte är påverkad av i vilken drifismod förbränningsmotorn för tillfället befinner sig i erhålles stabil drift och enkla regleringsalgoritmer i förhållande till om en beroende parameter såsom exempelvis last, varvtal eller avgivet moment skulle nyttjas.
I ytterligare föredragna utföringsforrner sker en stegvis förändring av X-värdet vid övergången från magerdrifi till stökiometrisk drift respektive vid övergången från stökiometrisk drift till mager drifi. I en speciellt föredragen utföringsforrn sker denna stegvisa förändring i form av en linjär ramp. Genom detta förfarande reduceras risken för uppkomst av abrupta förändringar av avgivet moment vid byte av driftornråde hos förbränningsmotorn.
I en ännu ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen överlappar nämnda första och andra område delvis varandra varvid instabil pendling mellan nämnda första och andra område motverkas FIGURBESKRIVNING En utföringsform av uppfinningen kommer nedan att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningsfigurer, där fig. l visar ett diagram över NOx bildning som funktion av å. för en naturgasmotor, Ü 30 »ro-n 51 7 180 2112 111: q . » . fig. 2 visar ett diagram av omvandlingsgraden som funktion av 7» för en oxidationskatalysator monterad nedströms en naturgasdriven förbränningsmotor, fig. 3 visar schematiskt en naturgasdriven törbränningsmotor enligt uppfinningen, fig. 4 visar ett exempel på ett utseende av en driftspunktskarta för k- värde reglering inom förbränningsmotorns last- och varvtalsorriråde, fig. 5 visar schematiskt funktionen av överlapp eller hysteres mellan ett första och ett andra område inom törbränningsmotoms last- och varvtalsområde, fig. 6 visar schematiskt ett styrsystem för reglering av trottelvinkel och tillförd bränslemängd till förbränningsmotoms förbränningsrum, och fig.7 visar schematiskt delkretsar för fastställning av i vilken driftsmod íörbränningsmotorn beñnner sig i samt upp respektive nedrampning av tillhörande Ä- värde.
DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I figur 1 visas schematiskt ett diagram över NOX bildningsgraden ot som funktion av bränsle- och luftförhållandet X vid förbränning av naturgas i en törbränningsmotor. I detta diagram visas att NOX bildningen uppvisar ett maxima för ett värde på Ä strax över 1. NOX bildningen avtar därefter snabbt med stigande 7» och är mycket låg vid 7» > 1,5. Vanliga mått på NOX bildning vid Ä = l är 10 g/kWh och vid Ä = 1,5 ca. 1,5 g/kWh I figur 2 visas schematiskt omvandlingsgraden av NOX som funktion av k för en oxidationskatalysator monterad nedströms en naturgasdriven förbränningsmotor.
Omvancllingsgarden är av storleksordningen 99% för Ä understigande 1,0 och försumbar för 7» överstigande 1,0.
Mot bakgrund av i figur l och 2 redovisade förhållanden har konventionella naturgasmotorer antingen konstruerats för drift i magermod med 7» >l ,5 eller i homogen drift med 7t= l. 517 180 I figur 3 visas schematiskt en naturgasdriven förbrärmingsmotor 1. Förbränningsmotorn 1 är av i sig konventionellt slag och beskrives därför inte i detalj. I en utföringsform är förbränningsmotorn 1 uppbyggd av ett motorblock 2 i vilket ett antal förbränningsrum i form av cylindrar 3 är bildade och ett topplock 4 i vilket inloppskanaler (icke visade), inloppsportar (icke visade), ventilanordningar (icke visade), avgaskanaler (icke visade) och avgasportar (icke visade) är bildade. Topplocket 4 är delvis uppsnittat varvid en av cylindrar-na 3 hos motorn visas. Till topplockets 4 inloppsportar är ett insugningsgrenrör 5 kopplat och till topplockets avgasportar är ett avgasgrenrör 6 kopplat. Insugningsgrenröret 5 är sammankopplat med ett inloppsledning 7 i vilket en trottel 8 är monterad. Vidare kan en kompressor 9 vara monterad i inloppsledningen i det fall att förbränningsmotorn är överladdad. I det fall att motorn är överladdad innefattar motorn företrädesvis en laddluftkylare (icke visad) monterad nedströms kompressorn 9.Avgasgrenröret 6 är i sin tur kopplat till en avgasledning 10 i vilken en katalysator ll är monterad. I förekommande fall, när förbränningsmotorn är en av turbotyp, finns även en avgasturbin 12 anordnad i avgasledningen 10. Avgasturbinen 12 och kompressom 9 är vanligtvis monterade på en gemensam rotationsaxel 13, men även andra typer av kraftöverföring från turbin till kompressor är tänkbara.
Cylindrarna 3 matas med bränsle i form av naturgas via ett bränslematningssystem 14.
Bränslernatningssystemet 14 innefattar en bränslereservoar 15 i form av en högtryckstank, bränsleledningar vilka förbinder bränsletanken 15 med insprutningsorgan i form av inj ektorer 17, vilka vanligtvis är monterade uppströms insugnings grenröret 5. En vanlig placering av inj ektorerna 17 är mellan kompressor 9 och trottel 8, alternativt kan inj ektorerna monteras uppströms kompressorn. I en alternativ utföringsform kan insprutningen ske utanför cylinderrurnmen 3 och i anslutning till cylindrarnas inloppsportar, sk. portinsprutning. Enligt en ytterligare alternativ utföringsform är inj ektorema 17 monterade och myrmar direkt i cylinderrummen 3, sk. direktinsprutning. Bränslet drivs runt i bränslematningssytemet med hjälp av en pump 18.
Vidare finns ett tändsystem 19 anslutet till förbrärmingsmotom. Tändsystemet 19 är av konventionell typ och innefattar en spänningskälla (icke visad)och en hö gspärmingsdel med tändstift 20, vilka är monterade i topplocket 4. I en alternativ utföringsform av uppfinningen kan tändningen ske genom injicering av en liten mängd diesel vilken sprutas direkt in i Im »wo-n '517 180 6 cylinderrummen, skmicro pilot. l detta fall nyttjas sålunda inga tändstift utan dessa är utbytta u | . o o o | o . nu mot dieselinjektorer. Den injicerade mängden diesel ger ett försumbart momenttillskott i förhållande till den naturgas som antänds av den injicerade dieseln och nyttjas som huvudsakligt drivmedel.
Förbränningsmotorn styrs av ett styrorgan 21, vilket är anordnat att styra trotteln 8 för erhållande av korrekt trottelvinkel i förhållande till aktuellt driftstillstånd hos förbränningsmotorn, insprutningsorganen 17 för erhållande av korrekt tillförd bränslemängd i förhållande till aktuellt driftstillstånd hos förbränningsmotorn samt tändsystemet för erhållande av korrekt tändtid i förhållande till aktuellt driftstillstånd hos förbränningsmotom.
Styrorganet 21 kommunicerar för detta ändamål med ett ställdon (icke visat) anordnat för inställning av trottelvinkel, med insprutningsorganet 17 för inställning av insprutningstider och med tändsystemet för tändlägesreglering.
I figur 4 visas schematiskt en driftpunktskarta för lt- värde reglering inom förbränningsmotorns last- och varvtalsområde . Last- och varvtalsområdet är indelat i ett första område 23 där förbränningsmotorn drives i magerdrift och ett andra område 24 där förbränningsmotorn drives i stökiometrisk eller fet drift ett Ä- värde mellan 0,7 och l,O.Med fet eller stökiometrisk drift avses ett Med magerdrift avses härmed ett Ä- värde överstigande l,0, företrädesvis ett lt- värde mellan 1,25 och 2,0. Uppfinningen fungerar bäst med magerdrift med ett X- värde mellan 1,25 och 1,6. För att erhålla väsentligt reducerad NOx bildning utan att misständningar, höga HC-emissioner eller momentförluster på grund av alltför höga 7t- värden uppkommer kan ett X- värde inom området 1,5 - l,6 nyttjas. Med homogen och stökiometrisk drift avses att bränsle luftblandningen i förbränningsmotorns förbränningsrum sker vid lt = 1,0. Det första och det andra området avskiljs av en gränslinj en mellan mager drift och stökiometriskt drift. Gränslinj en 25 är placerad så att temperaturen hos ett område nedströms hos förbränningsmotorns förbränningsrum befintliga utloppsportar begränsas till en maximalt tillåten gränstemperatur. Denna gränsternperatur uppgår vanligtvis till ca 700°. Gränslinj en 25 utgör sålunda av en effektbegränsning vid förbränning i homogent tillstånd varvid det säkerställs att förbränningsmotorn och därtill nedströms kopplade enheter inte utsätts för alltför stor termisk belastning. Gränslinj en kan fastställas genom utprovning vid konstruktion av en motortyp genom att avgastemperaturen uppmåts med en sensori valda områden nedströms förbränningsrummens utloppsportar. För bränningsmotom körs därvid i stökiometriskt förhållande i olika driftspunkter med allt högre last och varvtal tills det att 517 180 i '“ 7 gränstemperaturen uppmäts. Driftpunkterna där gränstemperaturerna uppnås noteras och den fullständiga kurvan erhålles genom interpolation mellan dessa mätvärden. Även teoretiska beräkningar kan ligga till grund för framtagandet av driftpunktemas temperaturvärden och därigenom gränslinj es utseende och position i förbräriningsmotorns last- varvtalsorriråde.
Gränslinj en 25 är i en fiñredragen utföringsform utformad med en viss hysteres. Detta innebär att det första området 23 och det andra området 24 delvis överlappar varandra.
I figur 5 visas schematiskt funktionen av överlapp eller hysteres mellan ett första 23 och ett andra 24 område inom förbränningsmotorns last- och varvtalsområde. Det första och det andra området avgränsas av en gränslinje 25 vilken uppvisar en viss hysteres 26. Gränslinjen bildas sålunda av en första gränslinje 27 och en andra gärnslinje 28 vilka följs åt på ett avstånd motsvarande nämnda hysteres 26. Den första gränslinj en 27 ansluter mot områden i iörbränningsmotorns last- och varvtals område där förbränningsmotorn utvecklar låg effekt och den andra gränslinj en 28 ansluter mot områden i förbränningsmotorns last- och varvtals område där förbränningsmotorn utvecklar hög effekt. En driftpunktsvariation 29 visar hur förbränningsmotorn antar de skilda driftsmodema definierade av det första och det andra området 23, 24 vid passage från det andra området 24 till det första området 23 och omvänt.
Driftpunktsvariationen passerar härvidlag driftspunktema A - H markerade i figuren. Vid passage från A till B passerar driftpunktsvariationen först den första gränslinj en 27.
Förbränningsmotom kommer i detta läge inte att omställas från drift i sin andra driftmod definierad genom det andra området 24 där förbränningsmotom drives i stökiometrisk förbränningsförhållande. Något senare passerar driftpunktsvariationen den andra gränslinjen 28. I detta läge ställs förbränningsmotorn om för drift i sin första drifismod definierad genom det första området 23 där förbränning sker med mager bränsleluftblandning. Vidare sker vid passage av driftpunktsvariationen från B till C en passage av den andra gränslinjen 28.
Eftersom inte båda gränslinj erna passeras sker ingen omställning till den andra driftsmoden motsvarande det andra driftsområdet 24. När driftpunktsvariationen följ es ytterligare från C till D passeras ånyo den andra gränslinj en 28 utan att förändring av drifismod sker.
Förbränningsmotorn drives i detta läge redan i sin första driftsmod motsvarande det första området 23. Senare när driftpunktsvariationen passerar från D till E passeras ånyo båda gränslinjerna 27, 28 växlar förbränningsmotom sin driftsmod från det första området 23 till det andra området 24. På samma sätt sker ingen förändring av driftsmod när driftpunktsvariationen passerar från E till F, från F till G och från G till H. .§.3() nerna 517 180 S' Sammanfattningsvis sker sålunda en förändring av förbränningsmotoms driftmod från det nu o o c Q en första området 23 till det andra området 24 när den andra gränslinj en 28 och den första gränslinj en 27 passerats konsekutivt efter varandra och en förändring av förbränningsmotorns driftmod från det andra området 24 till det första området 23 när den första gränslinj en 27 och den andra gränslinj en 28 passerats konsekutivt efter varandra. Nyttj andet av ett överlapp mellan den första och det andra området 23, 24 medför att instabil pendling mellan de båda områdena vid liten variation av driftpunkten i närheten av gränslinjen 25 undviks.
Vid passage från det första området 23 till det andra området 24 respektive omvänt sker enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen en stegvis förändring av Ä- värdet. I en speciellt föredragen utföringsform sker denna stegvisa förändring i form av en linjär rarnp. Med detta avses att Ä- värdet ökas eller minska med små inkrement under en fastställd tidsperiod eller under ett fastställt antal motorvarvtal. Genom detta förfarande reduceras risken för uppkomst av abrupta förändringar av avgivet moment vid byte av drifiområde hos förbränningsmotom.
I figur 6visas schematiskt ett exempel på ett styrsystem 30 för reglering av trottelvinkel och tillförd bränslemängd till förbränningsmotoms förbränningsrum. Styrsystemet innefattar ett första funktionsblock 31 vilket genererar en utsignal 32 motsvarande begärt avgivet moment.
Insignalen till det första funktionsblocket 3l innefattar exempelvis gaspedalläget hos fordonet.
Utsignalen 32 från det första funktionsblocket 31 utgör en insignal till ett andra ñmktionsblock 44. Det andra funktionsblocket 44 fastställer en utsignal 45 motsvarande begärt 7t- värde. Det andra funktionsblocket innefattar en första delkrets 46 i vilket utsignalen 32 motsvarande det begärda avgivna momentet lågpassfiltreras varvid hö gfrekventa fluktuationer reduceras och en tredje utsignal 47 genereras, där hänsyn tagit till motorns dynamiska respons. Den lågpassfiltererde tredje utsignalen 47 och en insignal 48 motsvarande aktuellt motorvarvtal nyttjas i en andra delkrets 49 i vilken en utsignal 50 motsvarande aktuell driftspunkt genereras. Utsignalen SO utgör insignal till en tredje delkrets 40 vilken genererar en utsignal 45 ' vilken motsvarar modväxlingsgraden mellan första och andra driftmod i beroende av vilket område motom drivs i och hur växling skett. En mer detaljerad beskrivning av ett exempel på en utformning av delkretsen 40 ges nedan i anslutning till figur .E.30 1.111 5317 180 I I.. 9 .
Genom den lågpassfiltrerade tredje utsignalen och insignalen 48 motsvarande aktuellt motorvarvtal fastställs ett driftspunktsläge för förbränningsmotorn inom ett för motorn specificerat last- och varvtalsområde enligt vad som beskrivits ovan. I en föredragen utfóringsform bildas utsignalen 45 motsvarande begärt lt- värde med hänsyn till eventuellt existerande överlapp mellan det första området 23 och det andra området 24 motsvarande olika driftsmoder hos förbränningsmotorn och/ eller existerande upp- respektive nedrarnpning av lt- värdet vid passage från det ena området till det andra området.
I figur 7 visas schematiskt delkretsar av nämnda andra funktionsblock 44 där en utsignal 45 motsvarande begärt 7t- värde fastställs. I den andra delkretsen 49 fastställs ett driftspunktsläge för forbränningsmotorn inom ett för motorn specificerat last- och varvtalsområde genom den lågpassfiltrerade tredje utsignalen och insignalen 48 motsvarande aktuellt motorvarvtal. Den andra delkretsen 49 genererar i detta fall en utsignal 50 motsvarande aktuell drifispunkt. I en tredje delkrets 51 fastställs huruvida driftspunkten ligger inom det forsta eller det andra området 23, 24, samt genereras en utsignal vilken 52 motsvarar aktuellt område. Vidare fastställs i en fjärde delkrets 53 vilken nyttjar utsignalen 52 motsvarar aktuellt område samt utsignal 50 motsvarande aktuell driftspunkt för att fastställa huruvida den första respektive den andra gränslinj en 27, 28 har passerats. I detta fall bildas en utsignal 54 indikerande att fórbränningsmotorn har ändrat driftsmod från första området 23 till andra området 24 eller omvänt. Denna utsignal återtörs till den tredje delkretsen 51 varvid aktuell information om områdestillhörighet upprätthålls. Den tredje delkretsen 53 genererar även en andra utsignal 45 ' motsvarande begärt lt- värde. l det fall att ingen rampningsfunktion är anordnad motsvarar denna utsignal utsignalen 45 från det andra funktionsblocket motsvarande begärt lt- värde. I en föredragen uttöringsform utgör dock utsignalen 45 'från den fjärde delkretsen 53 en insignal till en femte delkrets 55 i vilken en utsignal 45 från det andra funktionsblocket 44 motsvarande begärt 7.- värde generas med upp respektive nedrampning vid passage från det första till det andra området 23, 24 eller omvänt. För åstadkommandet av denna upp respektive nedrampning uppvisar den femte delkretsen en andra insignal 56 vilken utgörs av en klockfrekvens eller motorvarvtalet varvid den kontinuerlig stegvis upp respektive nedrampning av utsignalen 45 medges.
Utsignalen 45 från det andra funktionsblocket 44 utgör insignal till ett tredje funktionsblock 57 vilket utgör en konventionell regleranordning för inställning av trottelvinkel.. Det tredje funktionsblocket 57 innefattar en första delkrets 58 i vilket en utsignal 59 motsvarande begärd 1.1). 517 180 /0 trottelvinkel från utsignalen 32 motsvarande det begärda avgivna momentet, en insignal 48 motsvarande aktuellt motorvarvtal och utsignalen 45 motsvarande begärt lt- värde genereras.
Utsignalen från det tredje funktionsblocket skickas därefter till ställdon vilka ställer in trottelvinkel till önskat läge.
Utsignalen 45 från det andra funktionsblocket 44 utgör även insignal till ett fjärde funktionsblock 62 vilket utgör en konventionell regleranordning för styming av förhållandet mellan bränsle och luft mot ett målvärde. Det fjärde funktionsblocket 62 innefattar en första delkrets 63 i vilken en utsignal 64 motsvarande ett uppmätt luftflöde genereras. Denna utsignal 64 nyttjas som insignal till en andra delkrets 65 i vilket en utsignal 66 motsvarande målvärde för lambda genereras ur insignalen 45 motsvarande begärt lambda, aktuellt motorvarvtal 48 och utsignalen 64 motsvarande ett uppmätt luftflöde. En tredje delkrets 67 genereras en insignal 68 motsvarande ett beräknat bränsle/luftförhållande vilken utgörs av en lt regulator. Vidare genereras i en fjärde delkrets 69 en utsignal 70 från en lambdasond. I en femte delkrets 71 genereras en utsignal 72 motsvarande begärd bränslemängd från utsignalen 66 motsvarande målvärde för lambda, utsignalen 64 motsvarande ett uppmätt luftflöde, insignalen 68 motsvarande ett beräknat bränsle/ lufiförhållande det andra funktionsblocket och utsignal 70 från en lambdasond, varvid inställning av insprutningstid hos i förbränningsmotom befintliga inj ektorer 17 sker genom nyttjande av insignalen 72.
Uppñnningen skall inte begränsas till ovanstående beskrivna utföringsforrner utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. I synnerhet kan första, tredje och fjärde funktionsblocken utformas på andra för fackmannen kända sätt.

Claims (14)

1. 0 15 20 25 30 517 180 nu os: ll
2. PATENTKRAV
3. Anordning för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftrnängd i en naturgasdriven förbränningsmotor, vilken är avsedd att arbeta inom ett för motorn specificerat last- och varvtalsoniråde, där anordningen innefattar en trottel (8) för reglering av tillförd luftmängd till förbränningsrum anordnade i förbränningsmotom, insprutningsorgan för reglering av mängden tillförd naturgas till förbränningsrtirnmen samt styrorgan (21) för styrning av trotteln och insprutningsorganen, varvid styrorganet (21) är anordnat att reglera förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i beroende av befintlig driftspunkt i förbränningsmotoms last- och varvtalsområde, kännetecknad av att last- och varvtals området är indelat i ett första område där förbränningsmotorn drives i mager drift och ett andra område där fiårbränningsmotorn drives i stökiometrisk eller fet drift och att området för stökiometrisk drift är anordnat att nyttjas vid driftspunkter i last- och varvtalsområdet med låg effekt.
4. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att området med stökiometrisk drilt är avgränsat mot området med mager drift så att temperaturen hos ett område nedströms hos törbränningsmotorns förbrärmingsrum befintliga utloppsportar begränsas till en maximalt tillåten gränstemperatur, varvid styrorganet (21) är anordnat att medge växling från stökiometrisk eller fet drift till mager drift innan nämnda gränstemperatur uppnås.
5. Anordning enligt något av patentkraven 1 eller 2, kännetecknad av att styrorganet (21) är anordnat att fastställa befintlig driftpunkt i last- och varvtalsområdet från en styrsignal motsvarande begärt avgivet moment från förbränningsmotom.
6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att styrorganet (21) är anordnat att reglera övergången mellan mager drift och stökiometrisk eller fet drift vid passage från första området till andra området 10 15 20 25 30 51 7 1 s o Ilšf-ëffië /z genom stegvis förändring av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd.
7. Anordning enligt patentkravet 4, kännetecknad av att styrorganet (21) är anordnat att reglera övergången mellan stökiometrisk eller fet drift och mager drift vid passage från andra området till första området genom stegvis förändring av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd.
8. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att första och andra området delvis överlappar varandra varvid instabil pendling mellan områdena motverkas.
9. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att första området motsvarar ett 7t- värde mellan 1,25 och 1,6 samt att andra området motsvarar ett lt- värde mellan 0,7 och 1,0.
10. Förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor, vilken är avsedd att arbeta inom ett för motorn specificerat last- och varvtalsområde, varvid ett till förbränningsmotom anordnat styrorgan (21) reglerar förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i beroende av befintlig driftspunkt i förbrärmingsmotorns last- och varvtalsområde genom inställning av trottelvinkel hos en hos förbränningsmotorn anordnad trottel (8) (för reglering av tillförd luftmängd till förbränningsrum anordnade i förbränningsmotom samt styrning av mängden tillförd naturgas till förbränningsrummen via insprutningsorgan, kärmetecknat av att förbränningsmotorn drives i stökiometrisk eller fet drift vid driftspunkter i last- och varvtalsområdet med låg effektoch att förbränningsmotorn drives i mager drift vid driftspunkter i nämnda last- och varvtalsområde med hög effekt.
11. F örfarande enligt patentkrav 8, kännetecknat av att ornrådet med stökiometrisk eller fet drift är avgränsat mot området med mager drift så att temperaturen hos ett område nedströms hos förbränningsmotorns förbränningsrum befintliga utloppsportar begränsas till en maximalt tillåten gränstemperatur, varvid styrorganet (21) är anordnat att medge växling från stökiometrisk eller fet drift 10 15 20 10 ll
12
13
14. / 517 180 /3 till mager drift innan nämnda gränstemperatur uppnås. Förfarande enligt något av patentkraven 8 eller 9, kännetecknat av att styrorganet (21) fastställer befintlig driftpunkt i last- och varvtalsorrirådet från en styrsignal motsvarande begärt avgivet moment från förbränningsmotorn. Förfarande enligt något av patentkraven 8 - 10, kännetecknat av att styrorganet (21) reglerar övergången mellan mager drift och stökiometrisk driñ vid passage från första området till andra området genom stegvis förändring av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd. Förfarande enligt patentkravet 1 1, kånnetecknat av att styrorganet (21) reglerar övergången mellan stökiometrisk drift och mager drift vid passage från andra omrâdet till första området genom stegvis förändring av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd. Förfarande enligt något av patentkraven 8 - 12, kärmetecknat av att första och andra området delvis överlappar varandra varvid instabil pendling mellan områdena motverkas. Förfarande enligt något av patentkraven 8 - 13, kännetecknat av att första området motsvarar ett lt- värde mellan 1,25 och 1,6 samt att andra området motsvarar ett 7t- värde mellan 0,7 och 1,0.
SE0100429A 2001-02-09 2001-02-09 Anordning och förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor SE517180C2 (sv)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0100429A SE517180C2 (sv) 2001-02-09 2001-02-09 Anordning och förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor
JP2002564254A JP4156370B2 (ja) 2001-02-09 2002-02-06 空燃比を制御するための装置および方法
PCT/SE2002/000208 WO2002064961A1 (en) 2001-02-09 2002-02-06 Carrier arrangement for carrying optical components and connecting optical signals and method of manufacturing the same
BRPI0206782-0A BR0206782B1 (pt) 2001-02-09 2002-02-06 aparelho e método para controlar a relação da quantidade de combustìvel e a quantidade de ar em um motor de combustão interna alimentado a gás natural.
AU2002230333A AU2002230333A1 (en) 2001-02-09 2002-02-06 Carrier arrangement for carrying optical components and connecting optical signals and method of manufacturing the same
EP02711586A EP1358399B1 (en) 2001-02-09 2002-02-06 A device and a method for controlling the fuel-air ratio
DE60214128T DE60214128T2 (de) 2001-02-09 2002-02-06 Vorrichtung und verfahren zur steuerung des kraftstoff-luft-gemisches
AT02711586T ATE337480T1 (de) 2001-02-09 2002-02-06 Vorrichtung und verfahren zur steuerung des kraftstoff-luft-gemisches
US10/604,674 US6816773B2 (en) 2001-02-09 2003-08-08 Device and a method for controlling the fuel-air ratio

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0100429A SE517180C2 (sv) 2001-02-09 2001-02-09 Anordning och förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0100429D0 SE0100429D0 (sv) 2001-02-09
SE0100429L SE0100429L (sv) 2002-04-23
SE517180C2 true SE517180C2 (sv) 2002-04-23

Family

ID=20282922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0100429A SE517180C2 (sv) 2001-02-09 2001-02-09 Anordning och förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6816773B2 (sv)
EP (1) EP1358399B1 (sv)
JP (1) JP4156370B2 (sv)
AT (1) ATE337480T1 (sv)
AU (1) AU2002230333A1 (sv)
BR (1) BR0206782B1 (sv)
DE (1) DE60214128T2 (sv)
SE (1) SE517180C2 (sv)
WO (1) WO2002064961A1 (sv)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2534031C (en) * 2006-02-03 2008-06-10 Westport Research Inc. Method and apparatus for operating a methane-fuelled engine and treating exhaust gas with a methane oxidation catalyst
JP5387431B2 (ja) * 2010-02-04 2014-01-15 スズキ株式会社 車両用エンジンのガス燃料噴射制御装置
US9528447B2 (en) * 2010-09-14 2016-12-27 Jason Eric Green Fuel mixture control system
US8882071B2 (en) 2011-09-16 2014-11-11 Jason Green Modification of an industrial vehicle to include a containment area and mounting assembly for an alternate fuel
US9248736B2 (en) 2011-09-16 2016-02-02 Gaseous Fuel Systems, Corp. Modification of an industrial vehicle to include a containment area and mounting assembly for an alternate fuel
US9421861B2 (en) 2011-09-16 2016-08-23 Gaseous Fuel Systems, Corp. Modification of an industrial vehicle to include a containment area and mounting assembly for an alternate fuel
US10086694B2 (en) 2011-09-16 2018-10-02 Gaseous Fuel Systems, Corp. Modification of an industrial vehicle to include a containment area and mounting assembly for an alternate fuel
US8820289B2 (en) 2011-09-27 2014-09-02 Jason Green Module containment of fuel control system for a vehicle
US9278614B2 (en) 2011-10-17 2016-03-08 Gaseous Fuel Systems, Corp. Vehicle mounting assembly for a fuel supply
US8881933B2 (en) 2011-10-17 2014-11-11 Jason E. Green Vehicle mounting assembly for a fuel supply
US9738154B2 (en) 2011-10-17 2017-08-22 Gaseous Fuel Systems, Corp. Vehicle mounting assembly for a fuel supply
WO2014094156A1 (en) 2012-12-22 2014-06-26 Westport Power Inc. Air-fuel ratio control in a multi-fuel internal combustion engine
US9696066B1 (en) 2013-01-21 2017-07-04 Jason E. Green Bi-fuel refrigeration system and method of retrofitting
US9845744B2 (en) 2013-07-22 2017-12-19 Gaseous Fuel Systems, Corp. Fuel mixture system and assembly
US9394841B1 (en) 2013-07-22 2016-07-19 Gaseous Fuel Systems, Corp. Fuel mixture system and assembly
US20150020770A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-22 Jason Green Fuel mixture system and assembly
US20150025774A1 (en) 2013-07-22 2015-01-22 Jason Green Fuel mixture system and assembly
US9254849B1 (en) 2014-10-07 2016-02-09 Gaseous Fuel Systems, Corp. Device and method for interfacing with a locomotive engine
US9428047B2 (en) 2014-10-22 2016-08-30 Jason Green Modification of an industrial vehicle to include a hybrid fuel assembly and system
US9931929B2 (en) 2014-10-22 2018-04-03 Jason Green Modification of an industrial vehicle to include a hybrid fuel assembly and system
US9885318B2 (en) 2015-01-07 2018-02-06 Jason E Green Mixing assembly
RU2755012C1 (ru) * 2021-03-15 2021-09-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") Способ управления системой подачи топлива в газовый двигатель внутреннего сгорания с двухсекционной системой питания
JP2023034303A (ja) * 2021-08-30 2023-03-13 マツダ株式会社 エンジンの制御装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5337722A (en) * 1992-04-16 1994-08-16 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel control and feed system for gas fueled engine
ZA939334B (en) * 1992-12-14 1994-10-03 Transcom Gas Tecnologies Pty L Engine control unit
US5413075A (en) * 1992-12-28 1995-05-09 Mazda Motor Corporation Gaseous fuel engine and air-fuel ratio control system for the engine
EP0690215B1 (en) * 1994-06-29 2002-12-11 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control system for internal combustion engines
NL9500318A (nl) * 1995-02-17 1996-10-01 Gastec Nv Optimalisatieregeling voor gasmotoren met driewegkatalysator.
US5904131A (en) * 1995-12-28 1999-05-18 Cummins Engine Company, Inc. Internal combustion engine with air/fuel ratio control
US5692478A (en) * 1996-05-07 1997-12-02 Hitachi America, Ltd., Research And Development Division Fuel control system for a gaseous fuel internal combustion engine with improved fuel metering and mixing means
US5713340A (en) * 1996-06-12 1998-02-03 Cummins Engine Company, Inc. System for fueling an internal combustion engine with low and high pressure gaseous fuel
AUPO271796A0 (en) * 1996-10-02 1996-10-24 Orix Vehicle Technology Pty Ltd Improved engine control unit

Also Published As

Publication number Publication date
BR0206782A (pt) 2004-02-25
US6816773B2 (en) 2004-11-09
US20040148086A1 (en) 2004-07-29
AU2002230333A1 (en) 2002-08-28
DE60214128T2 (de) 2007-03-29
DE60214128D1 (de) 2006-10-05
ATE337480T1 (de) 2006-09-15
JP2004518842A (ja) 2004-06-24
EP1358399B1 (en) 2006-08-23
WO2002064961A1 (en) 2002-08-22
WO2002064961A8 (en) 2004-06-03
SE0100429D0 (sv) 2001-02-09
SE0100429L (sv) 2002-04-23
EP1358399A1 (en) 2003-11-05
JP4156370B2 (ja) 2008-09-24
BR0206782B1 (pt) 2011-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE517180C2 (sv) Anordning och förfarande för reglering av förhållandet mellan bränslemängd och luftmängd i en naturgasdriven förbränningsmotor
EP1733138B1 (en) Fuel injection apparatus and fuel injection control method for internal combustion engine
EP1024263B1 (en) Control method for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
JP4755154B2 (ja) ガスエンジンの始動制御方法及び装置
CN101548087B (zh) 空燃比控制装置
RU2007109603A (ru) Модуляция количества топлива в двигателях с зажиганием от вспомогательного топлива
CN103221661B (zh) 气缸间空燃比偏差异常检测装置
US20020132701A1 (en) Apparatus and method for controlling internal combustion engine
KR20050065401A (ko) 내연 기관용 제어 장치
JP2004218432A (ja) 圧縮比と空燃比と過給状態とを切り換えながら運転される内燃機関
CN103670763A (zh) 用于车辆起动的发动机控制系统和方法
US20100125400A1 (en) Fuel temperature estimation in a spark ignited direct injection engine
US9309858B2 (en) Internal combustion engine control device
EP1643110B1 (en) Internal combustion engine
GB2328294A (en) Controlling exhaust gas return rate in an internal combustion engine
SE521897C2 (sv) Förfarande och anordning för styrning av en förbränningsmotor
CN105020037A (zh) 双燃料发动机中气缸内温度控制方法、系统及车辆
JP2000227037A (ja) 筒内噴射式内燃機関の制御装置
EP2053220B1 (en) Control apparatus and control method for an internal combustion engine including plural cylinders
SE523336C2 (sv) Förfarande och arrangemang för begränsning av styrbara driftsparametrar vid en motor
JPH09240322A (ja) 車両パワートレインの制御装置
CN203515817U (zh) 点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置
WO2020246226A1 (ja) ガスエンジンの制御装置及びガスエンジンシステム並びにガスエンジンの制御プログラム
EP1482153B1 (en) A combustion engine and a method for controlling air mass flow and EGR rate
CN103470384B (zh) 点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed