SE518790C2 - Förfarande och anordning för tillförsel av bränsleånga till en förbränningsmotor - Google Patents

Description

20 I 518 790 2 förbränningsmotorn. Med andra ord: regenereringsgasen bringas pä ett mot luftomslutning analogt sätt att omge insprutningsstrålen.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att ytterligare förbättra tillförseln av regenereringsgasen för att uppnå så lilcformig förbränning av regenereringsgasen som möjligt och därmed i slutänden ytterligare minska avgasavgivningen och ytterligare förbättra förbränningens verkningsgrad.

Enligt uppfinningen löses uppgiften med de i de självständiga patentkraven angivna egenskaperna. Fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen anges i de osjälvständiga patentkraven.

Härvid ligger till grund för lösningen den insikten, att regenereringsgasen vad avser en cylinder skall tillföras tidsmässigt lika fördelat. Detta betyder att under drift och oförändrade förhållanden skall en cylinder tillföras ungefär samma regenereringsgasmängd från arbetscykel till arbetscykel.

Nedan beskrivs utföringsexempel av uppfinningen under hänvisning till figurerna.

Fig. 1 visar den tekniska omgivning, i vilken uppfinningen kommer till an- vändning.

Pig. 2 åskådliggör uppfinningen med hjälp av ett flödesschema och fig. 3 visar ett detaljerat utföringsexempel av förfarandet enligt uppfinningen.

Fig. 4 och 5 åskådliggör utformningar hos en för utförande av uppfinningen lämpad anordning.

Siffran l i fig. l betecknar en periodiskt arbetande förbränningsmotor, som från ett insugningsrör 2 genom insugningsventiler 3 suger gas respektive en blandning av luft och bränsle, som efter förbränning utstötes som avgaser genom avgasven- tiler 4. Denna gasväxling styres medelst en drivmekanism 5, som exempelvis kan vara realiserad som en kamaxel, som roterar ett varv per arbetscykel. Insugnings- 10 15 20 usnnu :sn n: I s nu x nu: n a u a n n 518 790 3 röret är uppdelat i en central volym 2a och insugningsröravsnitt Zb, som hör till de olika cylindrarna och sträcker sig skilda från varandra. De för drift av förbränningsmotorn väsentliga funktionema såsom tändning och blandingstill- redning styres av en styrapparat 6, som för detta ändamål bearbetar ingångs- signaler för driftsparametrar hos förbränningsmotorn. Som exempel visas av- känningen av driftsparametern ml (insugen luftmängd) medelst en sensor 7 samt avkänningen av varvtalet n och/eller vevaxelläget medelst en sensor 8 samt avkänningen av kamaxelvinkelläget medelst en sensor 9 och avkänningen av sammansättningen av bränsle-luftblandningen medelst en sensor 15. Fig. 1 visar vidare ett bränsleförsörjningssystem med en tank 10, en bränslepump 10a, ett doseringsorgan 11 för vätskeforrnigt bränsle, en mellanlagringsanordning 12, en tankavluftningsventil 13, ett sig individuellt till de olika cylindrarna förgrenande ledningssystem 14 mellan cylinderegna insugningskanaler och mellanlagrings- anordningen samt avgassonden 15 i ett avgasrör 16. Ledningslängderna mellan ventilen 13 och de enskilda mynningarna i insugningsröret är företrädesvis sinsemellan lika.

Doseringsorganet ll för vätskeformigt bränsle kan bestå av ett arrangemang av insprutningsventiler, som insprutar det vätskeformiga bränslet så finförstoftat som möjligt i närheten av de öppna eller slutna insugningsventilema 3. Styrningen av insprutningsventilerna sker medelst styrapparaten 6 och symboliseras i fig. 1 med blocket blandningstillredning. Bränsle som dunstar i tanken kvarhálles i mellan- lagringsanordningen 12, exempelvis ett aktivt kol-filter, och insuges som regene- reringsgas av förbränningsmotorn vid öppnad tankavluftningsventil 13.

En väsentlig egenskap hos uppfinningen är att omväxlande öppna och stänga tankavluftningsventilen så, att avgivningen av regenereringsgasen sker synkront med den periodiska upprepningen av förbränningsmotoms arbetscykler. Genom synkroniseringen av taktningen av tankavluftningsventilen med öppnandet av insugningsventilerna erhålles en med avseende på en cylinder god tidsmässig likmässighet hos fördelningen av den insugna regenereringsgasen. Med andra ord ' ° ' 0 I o ø n n.

I u 10 15 20 porn» 518 790 4 utsättes sammansättningen lambda hos bränsle/luft-blandningen hos på varandra följande förbränningar i en cylinder för förhållandevis små svängningar. Vid asynkron styrning av tankavluftningsventilen kan däremot förhållandevis stora svängningar uppträda. Dessa kan uppträda speciellt om regenereringsgasen, såsom visas i flg. 1, införes i omedelbar närhet av insugningsventilema hos de enskilda cylindrarna (insugningsröravsnitten 2b), vilket exempelvis är fallet vid tillförsel vid luftomslutning av insprutningsstrålen. Jämfört med införing av regenereringsgasen på ett mera centralt ställe i insugningsröret (2a) saknas här sammanblandningen av bränsleångan med luften i insugningsrörvolymen. Med andra ord: asynkron taktning av tankavluftningsventilen skulle kunna leda till att en cylinder före en första förbränning vid stängd tankavluftningsventil ej suger någon regenereringsgas för att därefter vid en andra förbränning vid då öppen tankavluftningsventil suga in regenereringsgas. Den genom inledning av regenere- ringsgasen i närheten av insugningsventilerna àstadkomna goda likformigheten i rumsfördelning skulle då erhållas på bekostnad av nackdelen med försämrad likformighet i tidsfördelning. Tillvägagångssättet enligt uppfinningen undviker denna nackdel men bibehåller fördelarna med lilcformig rumsfördelning.

Fig. 2 åskådliggör kärnan av förfarandet enligt uppfinningen i form av ett flödesschema. Enligt detta nås från ett överordnat huvudprogram steget Sl, i vilket förloppet av förbränningsmotorns arbetscykel avkännes. Eftersom en arbetscykel hos en fyrtaktsmotor sträcker sig över ett vevaxelvinkelområde av 720° lämpar sig exempelvis avkänning av vinkelläget hos vevaxeln, en kamaxel, en tändfördelaraxel, en balansaxel eller en godtycklig annan, synkront med vevaxeln driven axel för avkänning av förloppet av arbetscykeln. Analogt gäller detta för motsvarande vinkelområde vid en tvâtaktsmotor eller en Wankelmotor.

I nästa steg S2 styres tankavluftningsventilen synkront med förloppet av arbets- cykeln. Detta betyder exempelvis att den styres öppnande vid uppnående av en förutbestämd vevaxelvinkel. Den följande stângningen kan ske efter en förutbe- o - o o | o y . . - o u n se 518 790 5 stämd fast eller av förbränningsmotorns driftparametrar beroende tid eller vid uppnående av en fast eller variabel förutbestämd vevaxelvinkel.

Därefter följer återgång till huvudprogrammet, som exempelvis styr motorns 5 tändning och blandningstillredning.

Fig. 3 visar ett detaljerat utföringsexempel av detta förlopp. För avkänning av förloppet av motoms arbetscykler bestämmes därvid i ett steg S1 kamaxelns vinkelläge KA-är. Ett steg S2 tjänar till bestämning av en börvinkelposition KA- 10 bör hos kamaxeln för öppnande av tankavluftningsventilen. I steget S3 sker jämförelse mellan KA-är och KA-bör. Om ärvärdet när börvärdet öppnas i ett steg S4 tankavluftningsventilen TAV under en förutbestämd tid eller under ett förutbestämt vevaxelvinkelområde. 15 Därvid är KA-bör företrädesvis förutbestämt så, att öppnandet av tankavluftnings- ventilen sker tidsmässigt nära öppnandet av cylinderinsugningsventilen. Tankav- luftningsventilen kan även öppnas före öppnandet av cylinderinsugningsventilen.

Det skall emellertid ej ske så tidigt, att den i öppningsfasen avsatta regenererings- gasmängden fördelar sig i insugningsröret och insuges av en intilliggande cylin- 20 der. Företrädesvis doseras regenereringsgasen åtminstone under tidsrymden för bränsleinsprutningsventilens öppnande. Därigenom garanteras god luft- respektive gasomslutning av insprutningssträlen. Via tankavluftningsventilens Öppnings- tidrymd kan regenereringsgasmängden förändras. Istället för kamaxeln är alterna- tivt varje annan axel lämpad, vars rotationsfrekvens är korrelerad till arbets- cyklernas upprepningsfrekvens.

Med denna typ av insprutningssynkron dosering är ett flertal arrangemang av 'v-É tankavluftningsventiler tänkbara. a) En tankavluftningsventil per cylinder för en sekventiell cylinderindividuell insprutning un: u 10 15 20 _25 ansa: 518 790 6 b) en tankavluftningsventil vardera för en grupp cylindrar vid gruppinsprutning, dvs. vid simultan styrning av insprutningsventilema hos en grupp av cylindrar c) en tankavluftningsventil för alla cylindrar vid simultan insprutning i alla cylindrarna d) en roterande fördelare med framförkopplad doseringsanordning vid sekventiell insprutning (fig. 4).

För dosering av regenereringsgasströmmen kan vidare användas en blandnings- anordning, såsom den i fig. 4 visade, för inblandning av fárskluft till regenere- ringsgasen. I beroende av önskade regenereringsgasvolymer från aktivkolfiltret väljes blandningsförhållandet mellan fárskluft och regenereringsgas. Vid hög bränslekoncentration i regenereringsgasen kan då mycket färskluft tillsâttas, vid låg bränslekoncentration kan omkoppling ske till enbart regenereringsgasinsug- ning. Bränslekoncentrationen hos regenereringsgasen kan exempelvis bestämmas ur reaktionen hos en brânsle/luftblandningsreglering på öppnandet av tankav- luftningsventilen eller -ventilerna. Vid hög koncentration måste regleringen korrigera bränslereducerande i motsvarande grad. Páverkningen på färskluftmäng- den kan styras av styrapparaten 6 via en ventil 17.

Arrangemanget av en blandningsanordning visas i fig. 4. Pig. 5 visar den ovan under d) nämnda roterande fördelaren, vars rotationsfrekvens vid en fyrtaktmotor motsvarar kamaxelfrekvensen och allmänt motsvarar frekvensen av upprepningen av arbetscyklema.

Med andra ord avser uppfinningen ett förfarande för styrning av avgivningen av bränsleånga ur ett tankavluftningssystem över ett sig till cylindrarna individuellt förgrenande ledningssystem till cylinderindividuella insugningskanaler hos en flercylindrig förbränningsmotor. Detta förfarande kan utföras med åtminstone en styrbar ventil i ledningssystemet, vilken omväxlande friger eller spärrar av- givningen, eller vars öppningsarea åtminstone omväxlande ändras så, att av- givningen friges synkront med den periodiska upprepningen av förbrännings- .in lO 15 rinna 518 790 7 motorns arbetscykler. En tankavluftningsventil kan för detta ändamål varje gång en förutbestämd vevaxelvinkel uppnås styras öppnande och den följande stäng- ningen kan ske efter en förutbestämd fast eller av driftsparametrar hos förbrän- ningsmotorn beroende tid eller alternativt vid uppnående av en fast eller variabel förutbestämd vevaxelvinkel. En möjlighet att utforma öppnandet och/eller stängningen variabel är att anpassa regenereringsgasmängden till bränslekon- centrationen i regenereringsgasen. Detta betyder att vid hög koncentration öppnas och/eller stänges så, att jämförelsevis ringa mängd bränsleánga regenereras.

Därvid kan bränslekoncentrationen i regenereringsgasen bestämmas ur reaktionen hos en bränsle-luftblandningsreglering på ett öppnande av en tankavluftnings- ventil. Förloppet av motorns arbetscykler kan bestämmas genom avkänning av vinkelläget KA-är hos en axel, vars rotationsfrekvens är korrelerad till arbets- cyklernas upprepningsfrekvens. Vid uppnáende av en börvinkelposition KA-bör hos sagda axel kan tankavluftningsventilen öppnas. Öppnandet sker företrädesvis så att regenereringsgasen doseras under åtminstone tidrymden för öppnande av bränsleinsprutningsventilen. Fördelaktig är vidare användningen av en blandnings- anordning för att tillsätta färskluft till regenereringsgasen samt användningen av en roterande fördelare mellan blandningsanordningen och de individuella cylin- drarna, vars rotationsfrekvens motsvarar arbetscyklernas upprepningsfrekvens.

Claims (7)

10 l5 20 25 30 518 790 3 Patentkrav

1. Förfarande för styrning av avgivningen av bränsleånga från ett tankavluftnings- system, varvid avgivningen styres till cylinderindividuella insugningskanaler hos en flercylindrig íörbränningsmotor över ett sig individuellt till cylindrama förgrenande ledningssystem med doseringsmedel i ledningssystemet, vilka leder in bränsleångan i insugningskanalema synkront med motorrotationen så, att doseringen sker sam- tidigt för alla cylindrama åtminstone en gång per arbetscykel hos motorn.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att en tankavlufiningsventil som doseringsanordning styres öppnande varje gång en fast eller variabel förutbestämd vevaxelvinkel (O-720°) uppnås och att den följande stängningen sker efter en förutbestämd fast eller av driftspararnetrar hos förbränningsmotorn beroende tid eller vid uppnående av en fast eller variabel förutbestämd vevaxelvinkel.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att bränsleångan doseras åtminstone under tidsrymden för bränsleinsprutningsventilens öppnande.

4. Förfarande enligt lcrav 2 eller 3, kännetecknat av att stängningstidpunkten för tankavluftningsventilen varieras för anpassning av doseringen till bränslekoncentra- tionen i bränsleångan (regenereringsgasen).

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att brânslekoncentrationen i regenereringsgasen bestäms ur reaktionen hos en bränsle/luftblandningsreglering på ett öppnande av en tankavluftriingsventil.

6. För-farande enligt krav 1, kännetecknat av att synkroniseringen av doseringen med motorrotationen bestämmes med hjälp av en avkänning av vinkelläget KA-är hos en axel, vars rotationsfrekvens är korrelerad till arbetscyklemas upprepnings- 10 518 °t 790 frekvens, och järnfóres med en börvinkelposition KA-bör hos sagda axel för öppnande av tankavluftningsventilen.

7. Anordning för styrning av avgivníngen av bränsleånga från ett tankavluftriings- system över ett sig individuellt till cylindrama fórgrenande ledningssystem till cylinderindividuella insugningskanaler hos en flercylindrig förbränningsmotor, med doseringsmedel i ledningssystemet, vilka leder in bränsleångan i insugnings- kanalerna synkront med motorrotationen, varvid doseringen sker cylinder- individuellt åtminstone en gång per arbetscykel, kännetecknad av att den cylinderindividuella doseringen åstadkommes medelst en roterande fördelare, vars rotationsfrekvens motsvarar arbetscyklernas upprepningsfrekvens.