SE518924C2 - Förfarande och anordning för styrning av bränsleinsprutning till en förbränningsmotor samt användning av anordningen - Google Patents

Description

_ BJ U1 v - v. u »p v-v 518 924 2 bränslekvaliteterna kan variera med upp till 5% vad avser energiinnehåll över året på en och samma marknad och upp till 10 - 12% mellan marknader i som exempel norra och södra Europa. Motsvarande prestandaskillnader kan erfaras för fordo- net vid drift med de olika bränslekvaliteterna.

Eftersom en dieselmotor i princip dimensioneras för mest ener- girika tänkbara bränsle, kommer driften således inte att kunna vara optimal för ett bränsle med mindre energiinnehåll. Pro- blemet kan till och med medföra att lastbilsägare känner sig tvungna att investera i fordon med starkare motorer eller att köra fordonen ej fullt lastade till maxlast för att kompensera för prestandabortfall.

UPPFINNINGENS ÃNDAMÅL OCH VIKTIGASTE KÅNNETECKEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att undanröja eller åtminstone mildra problemen med den kända tekniken och att anvisa ett förfarande där fordonet kan köras med mer opti- mal drift vid olika bränslekvaliteter.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen vid ett förfarande och en anordning av inledningsvis nämnt slag genom särdragen i de kännetecknande delarna av patentkraven l resp. 7.

Härigenom uppnås att det motstånd ventilkroppen möter i sin rörelse relateras till bränslekvaliteten, vad avser energi- innehåll. Utifrån denna rörelse, och i synnerhet bränslets motstånd mot rörelsen, kan en uppskattning av bränslekvalite- ten göras, utifrån vilken den mängd bränsle som tillförs in- sprutningspumpen för varje insprutning kan styras.

I synnerhet kan generellt sägas att ett bränsle med låg visko- sitet, som således utövar ett lågt motstånd mot ventilkroppens 70441; 01-04-18 .. s v.. ~uv ana-u v 10 l5 20 . BJ LH s v v.. v» 518 924 rörelse, har lägre densitet och därmed lägre energiinnehåll.

Ett sådant bränsle måste således tillföras motorn i större mängd än ett mer högvisköst bränsle, som har högre densitet och därmed högre energiinnehåll, för att samma resultat ska erhållas.

Det år en stor fördel att utnyttja insprutningspumpens ventil för nämnda bränslekvalitetsdetektering, eftersom det handlar om en komponent som redan förekommer i insprutningssystemet.

Vidare år insprutningspumpen anordnad på ett sådant sätt an- slutande till motorn att dess temperatur kommer att vara starkt avhängig motortemperaturen. Omgivningstemperaturens in- verkan på mätningarna blir därmed försumbar. Mätningen av bränslekvaliteten påverkas således inte av om fordonets körs i varmt eller kallt klimat, åtminstone inte nämnvärt. Sammanta- get blir resultatet tillförlitliga mätningar med en ringa eko- nomisk insats.

Det föredras att mätningarna sker genom avkänning i en till insprutningspumpen hörande magnetventil, och i synnerhet att såsom en beskrivning av ventilkroppens rörelse tidsrymden från tidpunkten för tillslag av magnetventilens aktiveringsström till tidpunkten då ventilkroppen slår mot sitt säte, och såle- des ventilen är stängd, utnyttjas. Dessa tidpunkter är enkelt detekterbara med hjälp av i systemet redan befintliga kompo- nenter, varför deras utnyttjande blir enkelt och kostnads- effektivt.

Ytterligare fördelar med uppfinningen framgår av följande detaljbeskrivning av utföringsexempel med hänvisning till bifogade ritningar. 70441; 01-04-18 10 15 20 518 924 4 KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA På ritningarna visar: Fig 1 schematiskt ett styrsystem enligt uppfinningen i samband med en bränsleinsprutare till en dieselmotor, fig 2 visar i förstorad skala en detalj vid en ventil till en insprutningspump för användning vid uppfinningen, fig 3 visar grafer för illustration av signaler som används för detektering av ventilrörelse, och fig 4 ett blockschema över ett förfarande enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Fig 1 visar schematiskt ett insprutningssystem enligt uppfin- ningen, vilket är generellt betecknat med 1. Det visade syste- met är avsett för en förbränningsmotor av kolv- cylindertyp, exempelvis en dieselmotor, för ett fordon. En insprutningspump 3 är inrättad att i bestämda lägen inspruta en avvägd bränsle- mängd i en cylinder 2 till en förbränningsmotor till ett for- don.

Den visade insprutaren är av PDE-typ, dvs. en enhetsinsprutare med bränsleinsprutningsmunstycket sammanbyggt med pumpenheten, varvid pumpenheten är elektroniskt styrd.

Insprutningssystemet omfattar i övrigt pà känt sätt en pump P, som via sin utgång arbetar mot en tryckregulator R och mot en magnetventil 5.

En styrenhet 4, vilken kan utgöras av en separat enhet eller vara integrerad i en motorstyrenhet, är inrättad att styra in- 70441; 01-04-18 »111- lO 15 20 518 924 sprutningssystemets drift. För detta ändamål avges via led- ningarna 7 en aktivitetsström till magnetventilen 5 för akti- vering av magnetventilen. Genom samma ledningar 7 är det även möjligt att genom ventilkroppens induktion i en tillhörande spole registrera den tidpunkt då ventilkroppen går mot sitt säte och således magnetventilen har stängt.

I fig 2 visas magnetventilen 5 mer i detalj med en ventilkropp 9, vilken är rörlig mot ett säte 10 som svar på avgivande av aktivitetsström från styrenheten 4 (fig 1) till en spole ll.

Det nedre läget av ventilkroppen 9 motsvarar stängd ventil.

Ventilkroppen 9 befinner sig i ett utrymme fyllt med bränsle, varför dess rörelse blir beroende av bränslets viskösa egen- skaper.

I fig 3 visas i grafisk form dels genom kurvan 12 aktiverings- strömmen som funktion av tiden, dels genom kurvan 13 rörelsen för magnetventilens ventilkropp som funktion av tiden. to indi- kerar härvid initiering av aktiveringsströmmen, under det att ts indikerar ventilkroppens anslag mot sätet. Denna punkt ts är enkelt detekterbar genom detektering av en extrempunkt 14, vilkens läge kan förklaras som att av ventilkroppen inducerad ström i denna punkt när ett lokalt minimum pà grund av ventil- kroppens avbrutna rörelse när den i slutet av sin rörelse slår i sätet.

Tidsrymden mellan to och ts beskriver således ventilkroppens rörelse i magnetventilens hus, och det har visat sig att denna tidsrymd är beroende av bränslets viskositet. Ju högre visko- sitet hos bränslet, desto längre tidsrymd mellan to och ts.

Eftersom viskositeten även är ett mätt pà bränslets densitet och dess energiinnehåll kan enligt uppfinningen det erhållna 70441; 01-04-18 518 924 värdet utnyttjas för att kompensera insprutningen för olika bränslekvaliteter.

I fig 4 illustreras i enkel blockschemaform en sekvens, som 5 genomlöps vid ett förfarande enligt uppfinningen.

Position 20 avser sekvensens start.

Position 21 avser avgivande av aktiveringsströmmen vid tid- punkten to. 10 Position 22 avser detektering av tidpunkten ts, då ventilkrop- pen anslår mot sätet, med hjälp av någon i och för sig känd matematisk metod.

Position 23 avser beräkning av värdet ts- to genom t. ex. någon enkel tidmätningsmetod. 15 Position 24 avser avgivande av en signal fràn styrenheten till insprutningssystemet, och i synnerhet till magnetventilen, beträffande vilken bränslemängd, som ska insprutas.

Position 25 avser sekvensens avslutning. 20 Det är möjligt enligt uppfinningen att utföra mätningarna med kortare eller längre tidsmellanrum. Det föredras att mätning- arna initieras automatiskt, men de kan även göras efter en manuell initiering. 25 Kopplingen mellan uppmätt tidsrymd ts- to - via bränslets vis- -~- kositet - via bränslets densitet - via för insprutning avsedd bränslemängd - till avgivande av en styrsignal, görs som exem- pel automatiskt genom en algoritm. Härigenom behöver de mel- lanliggande värdena inte beräknas eftersom beräknade värden ts _H'3O - to i stället kan bringas att direkt leda till styrsignaler I fràn styrenheten till magnetventilen medförande rätt mängd bränsle insprutad i cylindern. »flunu 70441,' 01-04-18 518 924 Inom systemet kan även en begränsning införas, med den inne- börden att en obetydlig kompensering kan undertryckas. På detta sätt undviks kompensering vid bränslekvaliteter, som har ett energiinnehåll, som ligger nära ett normvärde.

Uppfinningen har beskrivits mot bakgrund av en dieselmotor med direktinsprutning, men den är även tillämplig för dieselmoto- rer med indirekt insprutning, t ex av HCCI-typ. 70441; 01-04-18

Claims (11)

awful lO 15 20 25 518 924 P A T E N T K R A V

1. Förfarande för styrning av bränsleinsprutning till en för- bränningsmotor, varvid för aktivering av en insprutningspump (3) en i en bränsleledning inrättad ventil (5) tillslutes, kännetecknat av - att rörelsen av en i ventilen (5) inrättad ventilkropp (9) detekteras under tillslutningsfasen och relateras till ett för bränslets energiinnehåll signifikant värde, och - att mängden i motorn insprutat bränsle styrs utgående fràn nämnda värde.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att bränslets viskositet avkänns. kännetecknat av att

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, rörelsen för en ventilkropp (9) i en magnetventil (5) detekte- ras.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att tiden från tillslag av en aktiveringsström för magnetventilen (5) till tidpunkten då ventilkroppen (9) gär mot ett säte (10) utnytt- jas för beräkning av nämnda värde.

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att tidpunkten då ventilkroppen (5) gàr mot sätet (10) detekteras i en styrenhet (4) genom övervakning av en i magnetventilen (5) inducerad ström.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att bränslemängden styrs för ökning med upp till cza 12 % från ett normvärde. 70441; 01-04-18 10 15 20 25 518 924 9

7. Anordning för styrning av bränsleinsprutning till en för- bränningsmotor, varvid en i en bränsleledning inrättad ventil (5) är anordnad att tillslutas för aktivering av en insprut- ningspump (3), kännetecknad av - organ för att detektera rörelsen av en i ventilen (5) inrät- tad ventilkropp (9) under tillslutningsfasen och organ för att relatera rörelsen till ett för bränslets_energiinnehåll signi- fikant värde, och - en styrenhet (4) för att styra mängden i motorn insprutat bränsle utgående från nämnda värde.

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av organ för att detektera rörelsen för en ventilkropp (9) i en magnetventil (5).

9. Anordning enligt krav 8, kännetecknad av beräkningsorgan för att beräkna tiden från tillslag av en aktiveringsström för magnetventilen (5) till tidpunkten då ventilkroppen (9) går mot ett säte (10).

10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad av att styrenheten (4) är inrättad att detektera tidpunkten då ventilkroppen (5) gar mot sätet (10) genom övervakning av en i magnetventilen (5) inducerad ström.

11. ll. Användning av en anordning enligt något av kraven 7 - 10 i ett förbränningsmotordrivet fordon. 7044113; 02-01-09