SE522230C2 - Förfarande och anordning för styrning av en förbränningsmotor - Google Patents

Description

20 o I»- in; ugn. :nu i 522 230 2 Fördelar med uppfinningen Genom det uppfinningsmässiga förfaringssättet tages hänsyn till ett förutbestämt börvärde för luft-/bränsle-kvoten vid inställning av lufttillförseln för förbrännings- motorn vid alla driftstillstånd.

Därigenom erhålles följande kraftiga fördelar vid drift av en förbränningsmotor med mager Iuft-IbränsIebIandning.

Särskilt fördelaktigt är att det förutbestämda luft-/bränsleförhållandet begränsas till det vid respektive önskan från föraren maximalt realiserbara luft-/bränsleför- hällandet. Detta medför fördelar särskilt vid fullbelastningsomrädet, där vid mager drift genom begränsningen av det förutbestämda luft-/bränsleförhâllandet driftsförhällandet förbättras för fórbränningsmotorn.

Dessa fördelar uppvisas vid det uppfinningsmässiga förfaringssättet både vid insats vid ett luftstyrt och vid ett bränslestyrt motorstyrsystem.

Ytterligare fördelar framgår av den följande beskrivningen av utföringsexempel respektive av de beroende patentkraven.

Ritningar Uppfinningen beskrives närmare i det följande i anslutning till de i ritnignarna visade utföringsformerna. Därvid visar fig. l ett översiktligt blockschema över en styranordning för en förbrännings- motor, under det att fig. 2 vid ett föredraget utföringsexempel visar den uppfinningsmässiga inställ- ningen av lufttillförseln, och fig. 3 visar motsvarande för brânsletillförseln. 10 l5 20 ut. o »sa 1-1 A SQ» an: v 522 250 3 Fig. l visar en elektronisk motorstyranordning 10, till vilken är kopplade en ingângsledning 12 från en gaspedalinställningsgivare 14, en ingångsledning 16 från en motorvarvtalsgivare 18, en ingångsledning 20 från en luftmasse- respekti- ve luftmängdmätare 22, jämte ytterligare ingångsledningar 24-26 från mätanord- ningar 28-30 för ytterligare driftsstorheter för förbränningsmotorn och/eller fordonet. En utgángsledning 32 kopplar styranordningen till ett effektinställnings- element 34, vilket omfattar en elektriskt manövrerbar motor 36, vilken via en mekanisk förbindelse 38 är kopplad till ett i luftinsugskanalen 40 i motorn anordnat spjäll 52. Via utgângsledningar 44, 46, 48 och 50 bestämmer styranord- ningen 10 de bränslemängder som skall tillföras de enskilda cylindrarna 52, 54, 56 och 58 i motorn, jämte eventuellt via ej visade ledningar den tändvinkel som skall inställas.

Den elektroniska styranordningen 10 bestämmer ur sina ingångsstorheter på känt sätt den luftmängd som skall tillföras motorn, liksom den bränslemängd som skall insprutas. Därvid kan både en vanlig styrprincip (förinställning av lufttillförsel genom föraren) och även en styrprincip, där föraren direkt bestämmer den bränslemängd som skall insprutas, finna användning. För förbättring av driftsför- hållandet för motorn, särslcilt med hänsyn till avgasförhållandena, kan det vara fördelaktigt att driva motorn med ett luft-lbränsleförhållande, vilket avviker från det stökiometriska förhållandet. Därvid har särskilt en magerdrift (t.ex. Ä = 1,2 till 1,7) visat sig fördelaktig. Eftersom vid magerdrift i förhållande till stökiomet- riskt förhållande mera luft ställes till motorns förfogande, kan det inträffa driftstillstånd, där det förutinställda förhållandet ej kan inställas, respektive där inställningen av det förutbestämda förhållandet kan medföra negativa verkningar på driftsförhållandet för motorn. Ett dylikt driftsområde är exempelvis fullastom- rådet, där vid helt öppet spjäll den maximala luftmängden tillföres. Därför tages i enlighet med uppfinningen det förutbestämda luft-/bränsleförhållandet i beräk- ningen vid bestämning av den lufttillförsel som skall inställas. För att även kunna behärska extrema driftsintervall föreligger vidare en möjlighet till begränsning av 10 15 20 u »fa nu» 1 -10 n“». :nu a 5 2 2 2 3 U 4 det förutbestämda luft-/bränsleförhållandet till ett genom lufttillförseln inställbart maximalvärde. Detta maximalvärde bestämmes i beroende av förarens önskemål (förutbestämt vridmoment, förutbestämd fyllning).

Fig. 2 visar ett översiktligt blockschema över ett föredraget utföringsexempel for inställning av lufttillförseln till fórbränningsmotorn, varvid hänsyn tages till det förutbestämda luft-lbränsleförhållandet. Framställningen i blockschemaform väljes bara för att vara översiktlig. Vid det föredragna utföringsexemplet är det fram- ställda förfaringssättet förverkligat såsom ett datorprogram. De i fig. 2 visade blocken svarar då emot programelement respektive -steg, som förverkligas som avkänningsfält, formler, rutiner eller tabeller. lngångsledningarna 12, 16 och 20-24 till den elektroniska styranordningen 10 tillföres till en beräkningsenhet 100. Ledningen 16 tillföres vidare en karakteris- tikeenhet 102. Utgångsledningen 104 från beräkningselementet 100 liksom utgångsledningen 106 från karakteristikeenheten 102 leder till ett urvalssteg 108.

Dettas utgångsledning 110 leder till ett dividerande element 112, till vilket ytterligare en ledning 114, som är avgrenad från ledningen 106, leder. Utgångs- ledningen 116 från elementet 112 leder till ett multiplicerande element 118. En ledning 120, som är avledd från ledningen 110, leder till ett inverterande element 122, vars utgångsledning 124 leder till ett urvalssteg 126. Till detta ledes vidare ledningen 128 från en börvärdesbildare 130, till vilken ledes utvalda ingångs- ledningar från den elektroniska styrenheten. Utgångsledningen 132 från urvalsste- get 126 leder till det multiplicerande elementet 118. Dettas utgångsledning 134 leder till ett tabellfált 136, till vilket ytterligare ledningen 16 är ledd. Utgångs- ledningen från tabellfáltet 136 utgör ledningen 32.

I beräkningselementet 100 omräknas den av föraren förutbestämda ingângsstor- heten gaspedalsvinkel (ledning 12) medelst ett förprogrammerat tabellfilt under hänsynstagande till motorvarvtalet (ledning 16) till ett börvärde. Börvärdet representerar därvid ett önskat vridmoment, en förutbestämd belastning eller 10 15 20 . in: 30 522 230 5 fyllningsgrad (blandningsmängd per cylinder, cylinderfyllning). Vidare tages i beräkningsenheten 110 hänsyn till börvärden, exempelvis för ett drivslirregle- ringssystem, en växellådestyniing, en tärdhastighetsreglerare och/eller en tom- gångsvarvstalsreglerare. Därvid omvandlas börvärdet via respektive motsvarande karakteristikeenheter, tabelltält, tabeller eller beräkningar till en mot förarens önskan svarande storhet (t.ex. moment i fyllning under användning av motorvarv- talet). Genom logisk behandling av dessa storheter väljes respektive större värde (beträffande förarönskan, tomgángsvarvsreglerare, fartreglerare) respektive mindre värde (med hänsyn till drivslirregleringen, växelinställningen) och utmatas på ledningen 104.

Karakterstikeenheten 102 beskriver den för respektive arbetspunkt, som är bestämd av motorvarvtalet, maximala fyllnaden, belastningen respektive det maximala momentet.

I urvalssteget 108 utväljes av det förutbestämda fyllningsvärdet tlsoll och det maximala fyllningsvärdet tlmax det minsta, som sedan via ledningen 110 avges till det dividerande elementet 112. Det från elementet 108 avgivna börfyllvärdet tlres bestämmes därvid ur synpunkten drift av motorn med Ä = 1. En korrektion av lufttillförseln med hänsyn till det förutbestämda Ä-värdet genomföres i elemen- tet 118.

I elementet 112 bestämmes ur utgängsstorheterna från urvalssteget 102 (resulte- rande börfyllning tlres) och karakterstikeenheten 102 (maximal fyllning tlmax) den relativa börfyllningen (tlrel). Företrädesvis utgör detta kvoten mellan börfyll- ningen och den maximala fyllningen (tlrel = tlres/tlmax). Den relativa fyllningen har därvid värden inom ett värdeintervall mellan nära 0 och l, varvid värdet 0 på grund av tomgångsvarvtalsreglerarens funktion (som förutbestämmer en minimal fyllning) aldrig kan uppnås. 10 15 20 I 5!! .. '30 . 522 230 6 Genom det inverterande elementet 122 bildas det inverterade värdet för den i elementet 112 bestämda relativa fyllningen tlres. Den inversa relativa fyllningen utgör vid aktuellt driftstillstånd det maximalt tillåtliga luft-/bränsleförhållandet (Ämax), vilket (vid konstant insprutningstid) som högst går att inställa genom fullständig öppning av spjället (maximalt möjlig lufttillförsel).

I urvalssteget 126 begränsas det vid ledningen 128 tillförda lambda-börvärdet Äsoll inom ramen för ett rninimalvärdesurval, där det respektive misnta värdet lämnas till det bestämda, maximalt utförbaravärdet Ämax. Detta sker företrädesvis vidare. Det utvalda värdet Åres det multiplicerande elementet 118. Där korrigeras det via ledningen 116 tillförda relativa fyllningsvärdet tlrel i enlighet med det lambda (Åres) som skall inställas.

Det korrigerade relativa fyllningsvärdet tillföres via ledningen 134 till ett tabell- (Åsen eller Ämax) avges via ledningen 132 tgill fältelement 136, i vilket den spjällinställning som skall insfillas är i förväg minneslagrad i beroende av den relativa fyllningen och motorvarvtalet. Den genom den korrigerade relativa fyllningen och motorvarvtalet förutbestämda spjällinställningen ledes via ledningen 32 till effektinställningsorganet och in- regleras vid det föredragna utföringsexemplet inom ramen för en reglerkrets (lägeregleringskrets).

Därvid kan vid ett fördelaktigt utföringsexempel av ett bränslestyrt motorstyrsys- tem, sådant som visas i tidigare nämnd teknikens ståndpunkt, tagas hänsyn till en dödtid vid beräkningen av spjällinställningen, vilken dödtid kompenserar de systembetingade dödtiderna i förbindelse med insprutningen.

Genom det i fig. 2 visade förfaringssättet blir lufttillförseln till motorn inställd på sådant sätt, att i varje driftsfas det förutbestämda lambda-börvärdet respektive det förutbestämda begränsningsvärdet blir inställt.

Vid sidan av inställningen av lufttillförseln beräknar den elektroniska styranord- ningen 10 även den bränslemängd som skall insprutas. Detta sker vid ett före- 10 15 20 1 I - n n s n n n i » 1 1 7 draget utföringsexempel på tidigare känt sätt, i det att på basis av motorvarvtal och mätt luftmassa bestämmes den bränslemängd som skall insprutas. Eftersom kokrrektionen beträffande det förutbestämda luft-/bränsleförhållandet utföres inom ramen för inställningen av lufttillförseln, så genomföres vid det föredragna utföringsexemplet beräkningen av den bränslemängd som skall insprutas på tidigare känt sätt med de föreliggande data för drift med Ä = 1. Därvid genom- föres på fördelaktigt sätt, på basis av den ur dessa storheter bestämda insprut- ningstiden liksom den inom ramen för lufttillförselns inställning bestämda resulterande fyllningen under hänsynstagande till värdet Åres, en uppskattning av luftdensiteten.

Ett motsvarande förfaringssätt kommer nu att beskrivas med hänvisning till blockschemat i fig. 3.

I ett första tabellfált 200 bestämmes på basis av den fastställda luftmassan (ledningen 20) och motorvarvtalet (ledningen 16) den inställda lasten tl. Denna ledes via en ledning 202 till ett dividerande element 204. Vidare går från led- ningen 202 en ledning 106 till ett korrektionselement 208. Dettas utgängsled- ningar utgör ledningama 44-50. Till elementet 204 går ytterligare en ledning l32a, som utgår från ledningen 132. Utgångsledningen 210 från elementet 204 går till ett element 212 för densitetsbestämning. Till detta går vidare ledningen ll0a som utgår från ledningen 110. Utgångsledningen 214 från elementet 212 gär till korrektionselementet 208.

Den mätta ärbelastningen tl för motorn användes dels för bestämning av in- sprutningstiden (ledningen 206) och dels divideras den i elementet 204 ned över lufttillförseln inställda Åres. Detta ger ett mått på den faktiskt mätta luftmängden, som via ledningen 210 ledes till elementet 212. Där bestämmes via en jämförelse mellan mätt och förutbestämt fyllningsvärde tlres luftens densitet. Detta sker företrädesvis via en tabell. Densitetsvärdet ledes via ledningen 214 till korrek- tionselementet 208. Där korrigeras den i tabellelementet 200 bestämda insprut- 10 15 20 5 2 2 2 3 0 ä. 8 níngstiden exempelvis genom multiplikativ korrektion, svarande mot densitetsbe- stämningen, och den korrigerade insprutningstiden utmatas. För densitetsbe- stämningen användes därmed storheter, som representerar insprutningstider.

Vid ett fördelaktigt utföringsexempel bestämmes insprutningstiden genom den genom förarens önskemål och andra parametrar bestämda resulterande fyllningen.

I detta fall avstås från ledningen 206, och ledningen l10a bildar ingângsledning till elementet 208. Det densitetskorrigerade värdet för den resulterande fyllningen utgör sedan den via ledningarna 44-50 till respektive cylinder tillförda insprut- ningstiden.

Vid sidan av beräkningen på grundval av fyllningsvärden kan vid andra för- delaktiga utföringsexempel ske en beräkning på basis av motorbelastningsvärden, motormomentvärden och motoreffektvärden.

Därvid beräknas och vidarebearbetas i stället för den relativa fyllningen det relativa momentet, den relativa motorbelastningen eller -effekten, pä motsvarande sätt som vid ovan beskrivna förfaringssätt.

Claims (9)

10 15 20 25 522 230 - u o a nu Patentlaav

1. Förfarande för styrning av en förbränningsmotor, varvid i beroende av driftsstorheter lufttillförsel och bränsletillförsel inställes utgående från ett förut- bestämt luft-fbränsleförhållande, varvid lufttillförseln till förbrärmingsmotorn bestämmes åtminstone i beroende av förarens önskemål, varvid för bestämning av lufttillförseln till förbränningsmotorn bildas ur förarens önskemål en börstorhet för en förbränningsmotoms prestationsförmåga representerande storhet, vilken korrigeras i beroende av det förutbestämda värdet för luft-fbränsleförhållandet, kännetecknat av att som börstorhet för prestationsförrnågan väljs en storhet som representerar fyllningen, belastningen, effekten eller vridmomentet.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att det förutbestämda värdet för luft- /bränsleförhållandet begränsas.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att den bränslemängd som skall insprutas korrigeras på basis av det förutbestämda luft-/bränsleförhållandet.

4. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att begränsningsvärdet för det förutbestämda luft-/bränsleförhållandet är beroende av de av föraren respektive av tillsatsfimktioner såsom drivslirreglering, växellådestyrning, torngångsreglering och/eller fordonshastighetsreglering förutbestämda börstorheter för förbrännings- motorns prestationsfönnåga.

5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att en relativ börstorhet är en kvot mellan den av föraren respektive av tillsatsfunktioner förutbestämd börstorhet och en företrädesvis driftstorhetsberoende maximal börstorhet. 10 15 20 :a :nu 522 230 10

6. Förfarande enligt krav 2 eller 3, kännetecknat av att begränsningsvärdet är den inversa relativa börstorheten.

7. ; Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att den maximala börstorheten är varvtalsberoende.

8. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den insugna luftens densitet bestämmes i beroende av det förutbestämda, eventuellt begränsade luft-/bränsle- förhållandet och förarens, minst en tillsatsfunktion och/eller maximalvärdet av den förutbestämda börstorheten.

9. Anordning för styrning av en förbränningsmotor, med en elektronisk styr- anordning, vilken är anordnad att påverka åtminstone lufttillförseln till förbränningsmotom och bränsleinsprutriingen och ställa in ett förutbestämt luft- /bränsleförhållande, varvid lufttillförseln till förbränningsmotom är bestämd av en ur förarens önskemål bildad börstorhet för en förbränningsmotorns prestationsförrnåga representerande storhet, vilken är korrigerad i beroende av det förutbestämda värdet för luft-/bränsleförhållandeg kännetecknad av att som börstorhet för prestationsför- mågan har valts en storhet som representerar fyllningen, belastningen, effekten eller vridmomentet.