SE518391C2 - Styrsystem för en förbränningsmotor - Google Patents

Description

20 25 30 i 391 j 2 onödigt höga avgasutsläpp. Om vid det önskade bortkopplings- mönstret antalet bortkopplingar per vevarmsvinkelintervall överskrider tröskelvärdet bortkopplas bränsleinsprutningen enligt det önskade bortkopplingsmönstret. Om däremot trös- kelvärdet ej överskrides sker ingen bortkoppling av bräns- leinsprutningen. vridmomentet reduceras då genom förskjutning av tändvinkeln eller tändtidpunkten till senare tändning.

Uppfinningen har således den fördelen, att för varje drifts- tillstånd står det maximalt godtagbara bortkopplingsmönstret till förfogande utan att risk föreligger att katalysatorn skadas.

En ytterligare fördel hos uppfinningen är att bränsleluft- blandningen vid förskjutning av tändtidpunkten mot senare tändning kan anrikas för att avgas- resp. katalysatortempera- turen ej skall överstiga det maximalt tillåtna värdet.

Särskilt fördelaktigt är det att som driftsparameter använda den med en modell erhållna eller uppmätta avgastemperaturen eller katalysatortemperaturen eller förbränningsmotorns temperatur eller en storhet, som anger om förbränningsmotorn befinner sig under varmkörning. Vidare kan som driftspara- metrar användas även motorbelastningen eller varvtalet.

Sålänge avgas- eller katalysatortemperaturen ligger under ett förutbestämbart värde är tröskelvärdet för antalet bortkopp- lingar högt så att endast bortkopplingsmönster med högt antal bortkopplingar tillåtes. Om avgas- eller katalysatortempera- turen överskrider det förutbestämbara värdet tillåtes även bortkopplingsmönster med ett lägre antal bortkopplingar, dvs. tröskelvärdet för antalet bortkopplingar är lågt. Därigenom kan avgas- och katalysatortemperaturen reduceras. Således erhålles totalt sett den fördelen, att i driftsområden, i vilka avgas- och katalysatortemperaturen är okritiska, redu- ceras vridmomentet huvudsakligen genom tändvinkelförställ- ning, så att försämrad körkomfort och sämre avgasvärden i hög grad kan undvikas. 10 15 20 25 :Û 3 91 3 Ritning.

Uppfinningen förklaras nedan med hjälp av det på ritningen visade utföringsexemplet.

På ritningen visar fig. 1 en schematisk återgivning av en förbränningsmotor och komponenter, som är väsentliga för styrsystemet enligt upp- finningen, fig. 2 bortkopplingsmönster för insprutningen vid en fyr- cylindrig förbränningsmotor, och fig. 3 ett diagram, i vilket tröskelvärdet T för antalet bortkopplingar per vevarmsvinkelintervall är återgivet i förhållande till förbränningsmotorns temperatur TM.

Beskrivning av utföringsexempel.

Fig. 1 visar en förbränningsmotor 10, i vars insugningssystem 11 är efter varandra i strömningsriktningen anordnade en luftmängdmätare eller luftmassemätare 12, ett strypspjäll 13 samt en insprutningsventil per cylinder 14.1 - 14.4. I av- gaskanalen 15 är i strömningsriktningen efter varandra anord- nade en avgassond 16, en avgastemperatursensor 17 och en katalysator 18 med en katalysatortemperatursensor 19.

En styrapparat 20 erhåller bl.a. signaler från luftmängd- eller luftmassemätaren 12, från en med strypspjället 13 förbunden positionsgivare 13.1, från en varvtalssensor 21 för förbränningsmotorns 10 varvtal, från avgassensorn 16 i be- roende av avgasernas sammansättning, från avgastemperatursen- sorn 17, från katalysatortempertursensorn 19 samt från fyra hjulvarvtalssensorer 22.1, 22.2, 24.1 och 24.2. Hjulvarvtals- sensorerna 22.1 och 22.2 avkänner varvtalet hos de drivna hjulen 23.1 och 23.2. Hjulvarvtalssensorerna 24.1 och 24.2 avkänner varvtalet hos de ej drivna hjulen 25.1 och 25.2. De drivna hjulen 23.1 och 23.2 erhåller sitt drivmoment från förbränningsmotorn 10 via en växellåda 27 och en differential 28. Styrapparaten 20 styr insprutningsventilerna 14.1 - 14.4 och, såsom visas schematiskt med en ledning 30, tändstiften eller en förkopplad tändstyrapparat. 10 15 20 25 =Eø35 s1a 391 Styrapparaten 20 härleder ur förbränningsmotorns 10 enskilda driftsparametrar signaler för styrning av insprutningsven- tilerna 14.1 - 14.4 och signaler för styrning av de ej visade tändstiften. I det följande betraktas speciellt driftstill- stånd, vid vilka reduktion av det av förbränningsmotorn 10 avgivna vridmomentet krävs. Detta är exempelvis fallet när inom ramen för drivspinnregleringen reduktion av drivmomentet krävs. Om styrapparaten genom utvärdering av hjulvarvtalssen- sorernas 22.1, 22.2, 24.1 och 24.2 signaler fastställer att spinnet är alltför stort griper den in i insprutningen och/eller tändningen så, att drivmomentet minskas. Ingreppet i insprutningen sker genom bortkoppling av bränsledoseringen för enskilda cylindrar, dvs. insprutningsventilerna för ifrågavarande cylindrar förblir stängda. Bortkopplingen sker stegvis enligt förutbestämbara bortkopplingsmönster så att i beroende av storleken av den eftersträvade reduktionen av vridmomentet bortkopplas ett förutbestämbart antal cylindrar.

Pig. 2 visar som exempel nio olika bortkopplingsmönster för insprutningen vid en fyrcylindrig förbränningsmotor, varvid ett bortkopplingsmönster visas på varje rad. Varje bortkopp- lingsmönster anger vilka cylindrar, som under en arbetscykel förses med bränsle (symbolen "*") och vilka cylindrar, som bortkopplas (symbolen "-"). Cylindrarna återges från vänster till höger i tändningsordning och är numrerade i tur och ordning motsvarande sin geometriska ordning på för- bränningsmotorn. För återgivning av de i utföringsexemplet använda bortkopplingsmönstren räcker ett område av två ar- betscykler, dvs. fyra vevaxelvarv. Därefter upprepas bort- kopplingsmönstren.

Vid det översta bortkopplingsmönstret i fig. 2 förses såväl i den första som i den andra arbetscykeln samtliga cylindrar med bränsle, dvs. ingen bortkoppling sker. Vid det andra bortkopplingsmönstret uppifrån bortkopplas cylinder 1 i den första arbetscykeln och försörjs åter med bränsle i den andra arbetscykeln. Alla andra cylindrar försörjs med bränsle i båda arbetscyklerna. I det tredje bortkopplingsmönstret bortkopplas cylindern 1 i båda arbetscyklerna under det att 10 15 20 25 ~s1sdz91 5 cylindrarna 2, 3 och 4 försörjs med bränsle i båda arbets- cyklerna. I de följande bortkopplingsmönstren bortkopplas varje gång ytterligare en cylinder, dvs. räknemässigt per arbetscykel en halv cylinder, tills i det understa bortkopp- lingsmönstret samtliga cylindrar är bortkopplade i båda arbetscyklerna.

Till vänster bredvid varje bortkopplingsmönster anges antalet bortkopplingar per arbetscykel. Antalet bortkopplingar per arbetscykel stiger från det översta till det understa bort- kopplingsmönstret med steg om 0,5 från ett värde 0 till ett värde 4. Med andra ord, vid det översta bortkopplingsmönstret sker ingen bortkoppling av insprutningen vid någon cylinder och vid det understa bortkopplingsmönstret bortkopplas in- sprutningen vid samtliga cylindrar. Ju fler cylindrar som bortkopplas, desto kraftigare reduceras det av förbrännings- motorn 10 avgivna vridmomentet och därmed motorfordonets drivmoment. I beroende av den önskade reduktionen av driv- momentet kan således ett motsvarande bortkopplingsmönster väljas ut.

Såsom redan nämnts ovan kan drivmomentet även reduceras genom förskjutning av tändningstidpunkten mot senare tändning.

Förutom reduktionen av drivmomentet kan emellertid såväl förskjutningen av tändningstidpunkten som även bortkopplingen av enskilda cylindrar leda till icke önskad ökning av avgas- och/eller katalysatortemperaturen.

En senare tändningstidpunkt leder till senare förbränning av bränsleluftblandningen så att mycket heta avgaser avges i avgaskanalen, dvs. avgas- och därmed även katalysatortempera- turen ökar.

Genom bortkopplingen av enskilda cylindrar kan oförbränt bränsle och färskluft nå katalysatorn 18 och där omvandlas exotermt, vilket leder till höjning av katalysatortemperatu- ren. Speciellt skulle under varmkörning av förbränningsmotorn 10, varvid blandningen i regel anrikas, ett bortkopplings- mönster med ett mycket ringa antal bortkopplade cylindrar 10 15 20 25 av.. vv.- åsllfleflaa :m leda till otillåtlig höjning av katalysatortemperaturen.

Detta skall förhindras med systemet enligt uppfinningen.

Dessutom leder bortkoppling av cylindrar generellt till större avgasutsläpp. Eftersom cylinderbortkopplingens in- flytande på katalysatortemperaturen är beroende av antalet bortkopplade cylindrar, bestäms enligt uppfinningen ett tröskelvärde T för antalet bortkopplingar per arbetscykel eller allmänt per vevarmsvinkelintervall. Endast när antalet per arbetscykel bortkopplade cylindrar hos det bortkopplings- mönster, som beräknats i motsvarighet till den önskade reduk- tionen av vridmomentet, är större än tröskelvärdet T tillåtes cylinderbortkopplingen. Under tröskelvärdet T är endast tändningsingreppet möjligt. Vid tändningsingreppet kan bräns- leblandningen anrikas från och med en tändvinkel- eller avgastemperaturtröskel för att avgas- och katalysatortempera- turen ej skall överstiga de tillåtna värdena.

Tröskelvärdet T bestäms i beroende av åtminstone en driftspa- rameter för att taga hänsyn till att inflytandet av cylinder- bortkopplingen på katalysatortemperaturen kan vara olika stort i beroende av förbränningsmotorns 10 driftstillstånd och att olika stor temperaturökning är tillåtlig i beroende av katalysatortemperaturen. I detta sammanhang viktiga driftsparametrar är förbränningsmotorns 10 temperatur TM, den genom en modell beräknade eller mätta avgas- eller katalysa- tortemperaturen, varmkörningsfunktionens driftstillstånd, dvs. om varmkörningsfunktionen är aktiv eller ej, belast- ningen och varvtalet. Tröskelvärdet T kan vara beroende av en eller flera av dessa driftsparametrar.

Vid hög avgas- eller katalysatortemperatur kommer tröskelvär- det T exempelvis att vara lågt, så att endast bortkopplings- mönstren med mycket lågt antal bortkopplingar förbjuds, eftersom dessa bortkopplingsmönster skulle kunna leda till överskridande av den maximalt tillåtna katalysatortempera- turen. Bortkopplingsmönstren med medelstort eller stort antal bortkopplingar leder till kylning av katalysatorn 10 och tillåtes därför. 10 15 20 25 saataefi Vid låg avgas- eller katalysatortemperatur anges ett högt tröskelvärde T så att reduktionen av vridmomentet i regel sker genom tändvinkelförställning och därmed ökning av av- gasutsläppen i hög grad kan undvikas.

Vid aktiverad varmkörningsfunktion kommer tröskelvärdet T likaledes att vara högt, eftersom under varmkörning en bort- koppling av ett fåtal cylindrar skulle till följd av den feta blandningen leda till kraftig ökning av katalysatortemperatu- ren. Vid låg temperatur TM hos förbränningsmotorn 10 kommer i regel varmkörningsfunktionen att vara aktiverad. Därför är tröskelvärdet T likaledes högt vid låg temperatur TM hos förbränningsmotorn 10. Sambandet mellan tröskelvärdet T och förbränningsmotorns 10 temperatur TM återges i fig. 3.

I fig. 3 visas tröskelvärdet T för antalet per arbetscykel bortkopplade cylindrar i beroende av förbränningsmotorns 10 temperatur TM. Ovanför den visade kurvan är cylinderbort- koppling tillåten, under kurvan är den förbjuden.

Under kurvan medges emellertid ett tändningsingrepp. Vid mycket låg temperatur TM hos förbränningsmotorn 10 måste på grund av det höga tröskelvärdet T även jämförelsevis kraftig reduktion av vridmomentet ske enbart genom tändningsin- greppet. Följaktligen måste tändningstidpunkten förskjutas mycket kraftigt mot senare tändning, vilket i och för sig skulle leda till kraftig ökning av avgastemperaturen. Vid kall förbränningsmotor 10 är detta emellertid inget större problem, eftersom avgastemperaturen på grund av de fortfaran- de kalla cylinderväggarna i alla fall är mycket låg.

Tröskelvärdet T för cylinderbortkopplingenen bestäms i regel så, att en bortkoppling av en halv cylinder per arbetscykel, med andra ord en cylinder varannan arbetscykel, i princip ej tillåtes, eftersom detta skulle leda till mycket kraftig ökning av katalysatortemperaturen.

Claims (8)

10 15 20 25 391 8 Patentkrav

1. Styrsystem för en förbränningsmotor (10), varvid - det av förbränningsmotorn (10) avgivna vridmomentet är reducerbart genom bortkoppling av bränsleinsprutningen i åt- minstone en cylinder eller genom förskjutning av tändvinkeln eller tändningstidpunkten mot senare tändning, - bortkopplingen av bränsleinsprutningen sker efter förutbe- stämbara bortkopplingsmönster, vilka karakteriseras av an- talet bortkopplingar per vevarmsvinkelintervall, och - ett önskat bortkopplingsmönster bestämmes i beroende av hur kraftigt vridmomentet skall reduceras, k ä n n e t e c k n a t av att - i beroende av åtminstone en driftsparameter är ett tröskel- värde (T) bestämbart för antalet bortkopplingar per vevarms- vinkelintervall, - när vid det önskade bortkopplingsmönstret antalet bortkopp- lingar per vevarmsvinkelintervall överskrider tröskelvärdet (T) bortkopplas bränsleinsprutningen enligt det önskade bortkopplingsmönstret, och - när vid det önskade bortkopplingsmönstret antalet bortkopp- lingar per vevarmsintervall ej överskrider tröskelvärdet (T) sker ingen bortkoppling av bränsleinsprutningen.

2. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att när vid det önskade bortkopplingsmönstret antalet bortkopplingar per vevarmsvinkelintervall ej överskrider tröskelvärdet (T) reduceras vridmomentet genom förskjutning av tändningsvinkeln eller tändningstidpunkten mot senare tändning.

3. System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att vid förskjutning av tändningsvinkeln mot senare tändning anrikas den av förbränningsmotorn (10) insugna bränsleluftbland- ningen.

4. System enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att som driftsparametrar användes den med en modell beräknade eller uppmätta avgastemperturen eller katalysatortemperaturen eller förbränningsmotorns (10) tempe- 10 15 20 25 918 391 ratur (TM) eller en storhet, som anger om förbränningsmotorn (10) befinner sig under varmkörning, eller belastningen eller varvtalet.

5. System enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t bränningsmotorn (10) anges ett högt tröskelvärde (T) och vid av att vid låg temperatur (TM) hos för- en hög temperatur (TM) hos förbränningsmotorn (10) anges ett lågt tröskelvärde (T).

6. System enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t tortemperatur anges ett högt tröskelvärde (T) och vid hög av att vid låg avgastemperatur eller katalysa- avgastemperatur eller katalysatortemperatur anges ett lågt tröskelvärde (T).

7. System enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att tröskelvärdet (T) för antalet bort- kopplingar per vevarmsvinkelintervall alltid är större än en bortkoppling per fyra vevaxelvarv.

8. System enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av användning vid drivspinnreglering eller en anordning för begränsning av förbränningsmotorns (10) varvtal eller en anordning för begränsning av fordonshastigheten eller anordning för skydd eller styrning av växellådan (7).