SE522299C2 - Förfarande och anordning för styrning av en förbränningsmotor - Google Patents

Description

»:|:| ooo ooo o o o o o o o o o o o o oo oo oo o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o ooo o o o o ooo ooo oo ooo o oo o ooo oo o o o o o. o o o o o o o o o o o o o oo o oo ooo o 2 På så sätt erhålles en mycket noggrann omvandling av börvärdet för laststorheten till en strypventilvinkel, så att det förutbestämda börrnomentet respek- tive böreffekten kan inställas exakt.

Särskilt fördelaktigt är att någon omkoppling av märkfälten inte är nödvändig vid bestämningen av strypventilvinkeln vid variabel intern eller extern avgasreturmatning.

Särskilt fördelaktigt är att vid stationär drift är reglerkretsen för lufi- massflödet respektive fyllningen knappast aktiv. På så sätt kan börrnomentet (re- spektive böreffekten) noggrannare inställas via lufttillförseln, så att mindre tändvin- kelkorrigering är nödvändig. På motsvarande sätt förbättras förbrärmingsmotorns drifisförhållanden.

Ytterligare fördelar framgår av den efterföljande beskrivningen av ut- föringsexempel respektive av de osjälvständiga patentkraven.

Ritningarna Uppfinningen kommer att närmare beskrivas i det följande i samband med de på ritningarna åskådliggjorda utföringsforrnerna, varvid fig. 1 visar ett blockschema för en styranordning för styrning av en förbrärmings- motor medan tig. 2 visar i samband med ett blockschema den grundläggande strukturen för in- ställning av vridmomentet respektive effekten för förbränningsmotorn genom inverkan på lufttillförseln till förbränningsmotorn, fig. 3 visar i samband med ett blockschema den grundläggande strukturen för om- vandling av ett börfyllningsvärde till en börvinkel för en strypventil medan fig. 4 - 8 visar utföringsforrner för beräkning av börvinkeln.

Redogörelse fór utfliringsformerna Fig. 1 visar en styranordning för styrning av vridmomentet respektive effekten hos en förbrärmingsmotor. Styrenheten 10 omfattar därvid en ingångskrets asus: u n o a ø a ø ø s n nu v a 522 299 3 12, minst en mikrodator 14 och en utgångskrets 16. Ingångskretsen, mikrodatorn och utgångskretsen är förbundna via ett bussystem 18 för ömsesidigt data- och in- formationsutbyte. Styrenhetens 10 ingångskrets 12 matas av ingångsledare 20, 22 och 24 - 26. Vid en föredragen utföringsform är dessa ingångsledare sammanfatta- de i ett bussystem, exempelvis CAN. Därvid förbinder ingångsledaren 20 styrenhe- ten 10 med ett annat styr- respektive reglersystem, exempelvis en drivslirnings- reglering, en motormomentefiersläpningsreglerare eller en växellådestyrning. Detta styr- respektive reglersystem kan vid en utföringsforrn även implementeras som mjukvara i mikrodatorn. Ingångsledaren 12 förbinder styrenheten 10 med en mät- anordning 30 för avkärming av påverkningsgraden av ett av föraren påverkbart be- tjäningselement, en gaspedal. Vidare är mätanordningar 32 - 34 anordnade, vilka avkänner driftstorheter för förbrärmingsmotorn och/eller motorfordonet och överför motsvarande mätsignaler via ledningarna 24 - 26 till styrenheten 10. Exempel på sådana driftstorheter är motorvarvtalet, tillförd lufimassa, strypventilläge osv. Styr- enheten 10 styr förbränningsmotorn via utgångsledare och utgångskretsen 16. Via en första utgångsledare 36 påverkas en elektriskt aktiverbar strypventil 38 för på- verkan av lufttillförseln till förbrärmingsmotom. Vidare inställes via ytterligare ut- gångsledare 40, 42 bränsletillförseln liksom tändningvinkeln. Vidare är allt efier förbränningsmotorns utformning utgångsledare 44, 46 och/eller 48 anordnade, via vilka styrenheten 10 styr en tankventilationsventil 50, en avgasreturventil 52 (ex- tern avgasåtermatning), drivorganet 54 för en kamaxelreglering (intern avgasåter- matning) och/eller en laddare.

Medan tillsatsfunktioner till kamaxelregleringen, tankventilationen, av gasreturmatningen och/eller laddarstymingen genomförs på känt sätt, styrs lufttill- förseln, bränslematningen och tändvinkeln enligt storleken på ett av föraren eller åtminstone av ett armat styr- respektive reglersystem förutbetämt börvärde för för- bränningsmotoms vridmoment respektive eñekt i avsikt att ärvärdet skall närma sig börvärdet. För detta bildas ett av föraren förutbestämt börmomentvärde av påverkningsgraden hos betjäningselementet under beaktande av åtminstone motor- aina; | ; a ; n o Q ø - o nu 522 299 »o un. 4 varvtalet, vilket bönnomentvärde i förekommande fall jämförs med de av andra styr- respektive reglersystem bildade börrnomentvärden och ett börmomentvärde utväljes, vilket tjänar till inställning av förbrärmingsmotoms vridmoment. Med av- seende på inställningen av lufiïtillförseln kommer därvid, såsom är känt från tekni- ken, börrnomentvärdet att omvandlas till ett börvärde för cylinderfyllningen (las- ten), som i sin tur omvandlas till ett börvärde för strypventilens läge. För reglering av ärrnomentet till börmomentet ingripes förutom i lufttillförseln på inom tekniken känt sätt även i tändvinkelinställningen och/eller bränslematningen. _ Detta principiella tillvägagångssätt återges i fig. 2 med avseende på inställningen av lufiitillförseln. Det där återgivna blockschemat representerar den i mikrodatorn 14 implementerade programstrukturen. I ett första programblock 100 bildas ur de tillförda momentstorhetema och/eller påverkningsgraden ß åtminstone under beaktande av motorvarvtalet (tilledaren 102) ett börvärde för cylinderfyll- ningen RLBÖR enligt förutbestämda parametrar, karakteristika och/eller beräkningar.

Detta avges till ett programblock 104, i vilket fyllningsbörvärdet ornräknas under beaktande av drifistorheter som motorvarvtal, lufimassflödet, temperatur och tryck före strypventilen, i förekommande fall lufimassflödet genom tankventilationsventi- len, avgasmassflödet, läcklufimassflödet osv 106 - 108 till ett börvärde WDKBÖR för strypventilläget. Detta förfarande redovisas närmare nedan. Börlägesvärdet för strypventilen omvandlas i den föredragna utföringsforrnen i en lägesreglerkrets 110 under beaktande av strypventilens 112 ärläge till en utstyrningssignal för utstyming av strypventilen 38 i avsikt att ärlägesvärdet skall närma sig börlägesvärdet. Ge- nom detta förfarande kommer börrnomentvärdet respektive böreffektvärdet att mycket noggrant realiseras genom inställning av lufttillförseln till förbrännings- motorn.

Det principiella förfarandet för att ornräkna det av börrnomentkravet bestämda börfyllningsvärdet till en börvinkel för en strypventil visas i fig. 3. Bör- värdet för fyllningen per cylinder (relativ börlufimassa) RLBÖR kommer för det första att under beaktande av nedan beskrivna faktorer (jämför fig. 4 och 5) om- Iris» o n a u o o I | o | nu 522 299 räknas i ett programblock 200 till ett börvärde för inloppsrörtrycket PSBOR. Vidare omvandlas börfyllningsvärdet RLBÖR i ett ytterligare programblock 202 till en inom ramen för en fyllnings- eller luftmassareglering, som åtminstone är avhängig ärfyll- nings- eller ärlufimassavärdet 204, börluftmassflödet MLPBÖR på inloppsrörets in- gång. Detta börvärde kommer i det därefter följande programblocket 204 att under beaktande av nedan detaljerat beskrivna faktorer och av inloppsrörbörtrycket om- räknas till ett börvärde för volymströmmen över strypventilen MLPDK. Detta ornräknas i sin tur via en förutbestämd karakteristik 206 till börvärde_t WDKBÖR för strypventilens vinkelinställning, som sedan inregleras inom ramen för en läges- reglerkrets (jämför fig. 6 - 8).

Principiellt ornräknas börfyllningsvärdet till ett börlufimassflöde. Detta kommer genom korrigering av den reglerenhet som reglerar det in i cylindern strömmande luftmassflödet. att bestämma ett börlufimassflöde för inloppsrörets ingång. Under beaktande av ytterligare luftmassflöden (exempelvis på grund av en tankventilationsfunktion, genom läckluft osv) bestämmes börluftmassflödet vid strypventilen. Genom korrigering i beroende av temperaturen och/eller trycket före strypventilen erhålles ur detta en börvolymström. Ur denna börvolymström bestäm- mes börvärdet för volymströmmen under beaktande av strypventilens strypfunk- tion, som är beroende av förhållandet för inlopprörsbörtrycket (efter strypventilen) och för trycket före strypventilen. Ur detta beräknas sedan strypventilens börvinkel i beroende av en karakteristik. inloppsrörets börtryck beräknas ur börfyllningen un- der beaktande av inloppsrörtemperaturen och av det till inloppsröret återmatade av- gastrycket (genom extem, intern avgasreturmatning respektive restgas). Skilda lös- ningar lämpar sig för konkret genomförande av detta principiella förfarande. Dessa återges i det följande i samband med fig. 4 - 8.

Därvid visar fig. 4 och 5 två utföringsformer för beräkning av in- loppsrörets börtryck ur börfyllningen, medan fig. 6, 7 och 8 återger olika utfö- ringsformer för bestämning av strypventilens börvinkel ur börfyllningen.

En första utföringsform för beräkning av inloppsrörets börtryck PSBOR anar: o u n | s a . n ø o v: n 522 299 6 ur börfyllningen RLBÖR visas i ñg. 4. Därvid bildas först ett börvärde för det i cylindern strömmande lufimassflödet MPABBÖR i en multiplikator 300 genom mul- tiplicering av det avkända motorvarvtalet NMOT med en norrneringsstorhet MLTH för omräkning av börfyllningsvärdet. Denna storhet matas i sin tur till en multipli- kator 302, i vilken börlufimassflödet MPABBOR i cylindem bildas genom multi- plikation av börfyllningsvärdet RLBÖR med denna storhet (MLTH >< NMOT). Det på detta sätt bildade börvärdet matas till en adderare 304. Där adderas till detta bör- värde det i cylindern strömmande avgasmassflödet MPAGAB, som återmatas in i cylindern genom intem och/eller extern avgasreturmatning. Denna storhet för av- gasmassflödet MPAGAB alstras i programmet 306. Denna bildar oberoende av uppmätta ärstorheter 308 - 310, såsom motorvarvtal, utstyrningstider for avgas- returventilen, ärlufimängden, avgastrycket, inloppsrörtrycket osv., det till cylindern återströmmande avgasmassflödet. Skillnaden mellan de båda storheterna ger bör- värdet för luftmassflödet i cylindem. Detta ornräknas i det följande till ett inlopps- rörbörtryck genom multiplicering med en faktor FPSMPAB och genom addition av ett förskjutningsvärde PIAGR. Faktom FPFMPAB beräknas åtminstone i beroende av motorvarvtalet och motorspecifika storheter såsom slagvolymen och fysikaliska storheter såsom exempelvis gaskonstanten, i ett program 306. Förskjutningsvärdet PIAGR återger exempelvis restgastrycket. Resultatet av räkneoperationen blir ett i inloppsröret mellan strypventilen och cylindern inställbart inloppsrörtryck, vilket motsvarar den förutbestämda börfyllníngen.

En andra utfóringsform för beräkning av inloppsrörets börtryck visas i fig. 5. Där multipliceras börfyllningsvärdet RLBÖR vid multiplikatom 404 först med en faktor FTS, som bildats i en karakteristik 400 i beroende av inloppsrörtempera- turen 402. Detta värde, som vidare innehåller omräkningsfaktorerna för fyllningen i inloppsröret, motsvarar ett ur fyllningen avlett inloppsrörbörtryck. Detta värde in- matas på en adderare 406. Till detta värde för det i inloppsröret återförda äravgas- trycket PABSAUG kommer där att kopplas den externa, interna avgasreturmat- ningen och/eller restgasen. Resultatet återger det för vidarebearbetning till förfo- nina: 522 299 7 gande ställda börvärdet PSBÖR för inloppsrörtrycket. Det återförda avgastrycket bil- das därvid i ett programblock 412 i beroende av de över tilledama 408 - 410 inma- tade driftstorhetema, såsom motorlasten, motorvarvtalet, öppningstiden för en av- gasreturventil, inloppsrörtrycket osv.

En föredragen uttöringsforrn för omräkningen av börfyllningsvärdet RLBÖR till ett börvärde för strypventilvinkeln WDKBÖR visas i fig. 6. Därvid utvär- deras det i samband med förfarandet enligt fig. 4 eller 5 beräknade börinlopps- förtrycket PSBOR. Först multipliceras fyllningsvärdet RLBÖR på multip_likatorn 500 med det varvtalsberoende normeringsvärdet MLTH >< NMOT. Resultatet är en stor- het för börluftmassflödet i cylindern MPFGABBÖR. Denna storhet inmatas å ena si- dan på en adderare 502 och å andra sidan på en lufimassareglerare 504. Regler- enheten 504 matas dessutom med en storhet för ärlufimassflödet i cylindem MPFGAB. I beroende av skillnaden mellan är- och börvärdena bildar reglerenheten 504 i förhållande till en förutbestämd reglerstrategi (exempelvis P1) en utsignal, som i adderaren 502 adderas såsom börvärde för det i cylindem strömmande lufimassflödet. Reglerenheten 504 korrigerar alltså börvärdet för det i cylindem strömmande luñmassflödet i beroende av skillnaden mellan är- och börstorheterna för detta luftmassflöde. Adderarens 502 utsignal motsvarar därmed ett börlufimass- flöde för inloppsröringången NIPFGZUBOR. Ärstorheten för det i cylindem ström- mande lufimassflödet bildas i beroende av driftstorhetema 506 - 508, såsom motor- varvtalet, luftmassan osv., exempelvis på ett från känd teknik känt sätt medelst ett motsvarande program 510.

Om en tankventilationsfunktion föreligger, så kommer dess inflytande på luftflödet i inloppsröret att beaktas i subtraheraren 512. 1 beroende av åtminsto- ne öppningstiden för tankventilationsventilen alstras i ett av programmen 510 det genom tankventilationsventilen gående lufimassflödet IVETEV. Detta avdrages i subtraheraren 512 från det beräknade börvärdet för luftmassflödet i inloppsröret.

Resultatet blir ett börvärde för det över strypventilen gående luftmassflödet IVIPDKBOR. Förutom eller i stället för luftmassflödet över tankventilationsventilen nnnuo ø o o | ; q n u o ø nu 522 299 o; un: 8 beaktas vid en föredragen utföringsform läcklufimassflödet i subtraheraren 512.

Börvärdet för luftmassflödet i strypventilen förverkligas genom in- ställning av strypventilen. Eftersom det genom inställning av strypventilen inte in- ställes något massflöde utan en volymström, är en dividerare 514 anordnad, i vil- ken ett börvolymflöde PVDKBÖR bildas ur börlufcmassflödet. För detta beaktas temperaturen och trycket före strypventilen liksom strypventilfunktionen som är beroende av förhållandet mellan börinloppsrörtrycket och trycket före strypventi- len. För detta är en första karakteristik eller en första tabell 516 anordnad, i vilken en korrigeringsfaktor FPVDK föreligger för luftmassflödet bildas i beroende av trycket före strypventilen PVDK. Vidare är en karakteristik eller tabell 518 anord- nad, i vilken ett motsvarande korrigeringsvärde FTVDK i beroende av temperatu- ren före strypventilen TVDK. De båda korrigeringsvärdena multipliceras i multipli- katorn 520. I divideraren 514 korrigeras börluftmassflödet medelst produkten av dessa korrigeringsfaktorer. Dessutom divideras trycket före strypventilen PVDK liksom det alstrade inloppsrörbörtrycket PSBOR i divideraren 522, dvs förhållandet bildas mellan börinloppsrörtrycket och trycket före strypventilen, och i en stryp- ventilfunktionskarakteristik 524 bildas ett ytterligare korrigeringsvärde i beroende av kvoterna. Detta multipliceras med korrigeringsvärdena som avser trycket och temperaturen före strypventilen och beaktas i motsvarighet därtill i divideraren 514. Börvolymflödet tillförs en karakteristik 526, i vilken börvinkeln WDKBÖR för strypventilinställningen inlägges i beroende av börvolymflödet. Börvärdet för stryp- ventilvinkeln inställes sedan vid den föredragna utföringsformen inom ramen för en lägesreglerkrets.

Vid en fö.redragen utföringsform är strypventilvinkeln WDKUGD för den ostrypta drifien inlagd i en ytterligare karakteristik 528 i beroende av motor- varvtalet. Denna jämförs med det alstrade börvärdet i komparatorn 530 och för- bränningsmotoms ostrypta drift, dvs fullastdriften för förbränningsmotorn, av- kännes när börstrypventilvinkeln är större än den vinkel som utläses från karakte- ristiken 528. I detta fall alstras en motsvarande information för förbrännings- af-»o ~ . ø ø . . n a ~ | u. u 522 299 9 motorns fullastdrifi, vilken utvärderas vid styrningen av förbränningsmotom, exem- pelvis vid förskjutning av blandningssammansättningen eller ytterligare fimktioner som aktiveras inom fiallastorrirådet.

Pig. 7 visar en detalj av omräkningen av luftmassflödet till ett volym- flöde i en annan vy jämfört med fig. 6. Börluftmassflödet MPDKBÖR inmatas på en första dividerare 600, där det divideras med det korrigeringsvärde FPVDK som är avhängigt trycket före strypventilen. Det korrigerade börvärdet matas till en ytterli- gare dividerare 602, där det korrigeras genom det korrigeringsvärde ETVDK som är avhängigt temperaturen före strypventilen. Detta på nytt korrigerade värde divi- deras i en ytterligare dividerare 604 med strypfunldionen KLAF och på så sätt bil- das börvolymflödet MPVDKBÖR som vidarebearbetas. Strypfunktionen KLAF bil- das i en karakteristik i beroende av kvoten mellan börinloppsrörtrycket och trycket före strypventilen. Denna kvot bildas i divideraren 608 i beroende av de motsva- rande signalema. Strypfunktionen representerar därvid förhållandet för trycket före strypventilen, eftersom tryckfallet över strypventilen vid omräkningen av luftmass- flödet till volymflöde spelar en väsentlig roll.

På samma sätt som ovan i samband med tig. 6 insättes en luftmasse- reglerare för korrigering av börluftmassflödet i cylindem till börluftmassflödet på inloppsröringången. En annan fördelaktig utföringsform använder inte någon luft- massereglerare utan en fyllningsreglerare på detta ställe. Därigenom alstras den i fig. 8 återgivna ändringen. Börfyllningsvärdet RLBÖR inmatas på fyllningsregleraren 700 liksom till en adderare 702. Regleraren 700 matas vidare med ärvärdet RL ÄR för fyllningen. l beroende av skillnaden mellan bör- och ärvärdena bildar reglera- ren analogt med luftmasseregleraren en korrigeringssignal för börvärdet för fyll- ningen, vilket beaktas i adderaren 702. Summan av de båda värdena inmatas på en multiplikator 704, i vilken fyllningsvärdet omräknas till ett luflmassflödesvärde.

Normeringsfaktorn MLTH >< NMOT motsvarar den i fig. 6 återgivna. Resultatet blir börluftmassflödet MPFGZUBÖR på inloppsröringången, som i motsvarighet till fig. 6 eller 7 vidarebearbetas. . » ø u n c n I - . ou 522 299 an ou- lO Allt efter fiinktionsutrustningen for motorstyrningen (exempelvis tank- ventilation, avgasåterrnatning, kamaxelomställning osv) liksom allt efter önskad noggrannhet vid omräkningen av börfyllningen till en börvinkel litar man på den ena eller andra korrigeringen, (exempelvis temperaturkorrigering, tryckkorriskering, beaktandet av tankventilationens inflytande, inre och yttre avgasåterrnatning osv).

Claims (11)

1. D.) 522 299 ll Patentkrav (ändrade) Förfarande för styrning av en förbränningsmotor, vid vilket ett börvärde för förbrän- ningsmotorns vridmoment eller effekt förutbestämmes på basis åtminstone av föra- rens önskemål, vilket omräknas till ett börinställningsvärde för en lufttillförseln på- verkande regleranordning, kännetecknat av att vid omräkningen beaktas korrige- ringsfaktorer, vilka representerar inverkan av ytterligare luftströmmar, vilka ej på- verkas av regleranordningen, och/eller tryckförhållandena via regleringsanordningen i inloppsröret.

2. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att ett börluftinassflödesbörvårde för den i cylindern gående luftmassan avledes från vridmomentbörvärdet respektive effektbörvärdet.

3. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att ett börvärde för cylinderns fyllning bildas från vridmornentbörvärdet respektive effektbörvärdet, från vilket ett börvärde för luftmassflödet för den i cylindern gående luftmassan avledes.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att en luftmassa- eller fyllningsreglerenhet är anordnad, som ur börluftmassflödet eller börfyllningsvär- det bildar ett korrigeringsvärde i proportion till det motsvarande ärvärdet, vilket korri- geringsvärde påverkar börvärdet och sålunda bildar börluftmassflödet på inloppsrör- ingången.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att börluftinass- flödet på inloppsröringången korrigeras med ytterligare luftmassflöden, såsom läckluft och/eller luftmassflödet över en tankventilationsventil för bildandet av börluftinass- flödet på regleranordningen.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att börluftmass- flödet på regleranordningen omräknas till en börvolymström under beaktande av 522 299 /2 tryckförhållandet före och efter strypventilen, trycket före strypventilen och/eller luftens temperatur före strypventilen.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att från börvo- lymströmmen avledes i proportion till en förutbestämd karakteristik en börvinkel för regleranordningen.

8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att trycket i in- loppsröret efter strypventilen bildas ur börvärdet för luftmassflödet i cylindem under beaktande av det i cylindem återmatade avgasmassflödet.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att regleranord- ningen är en strypventil som påverkar lufttillförseln till förbränningsinotorn.

10. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att i beroende av

11. ll. motorvarvtalet är strypventilvinkeln för ostrypt drift, dvs. vid förbränningsmotorns fullastdrift, förutbestämd och för styrning av förbränningsmotom avledes information beträffande förekomsten av ostrypt drift, när börstrypventilvinkeln är större än stryp- ventilvinkeln för den ostrypta driften. Anordning för styrning av en förbränningsrnotor, med en styrenhet, som skapar ett börvärde för förbränningsmotorns vridmoment eller effekt åtminstone på basis av förarens önskemål och som förverkligar detta genom inställning av en lufttillförseln påverkande regleranordning, varvid styrenheten innefattar don, som omräknar börvär- det för förbränningsmotorns vridmoment eller effekt till ett börinställningsvärde för regleranordningen, kännetecknad av att omräkningsdonen är anordnade att beakta korrigeringsfaktorer, vilka representerar inverkan av ytterligare luftströmmar, vilka ej påverkas av regleranordningen, och/eller tryckförhållandena via regleranordningen i inloppsröret.