SE531145C2 - En styrmetod för turboladdare - Google Patents

Description

531 145 Det är därför önskvärt att undvika ett motriktat massflöde av gas genom kompressorn i en turboladdad motor som driver ett motorfordon. Följaktligen finns det behov av en metod att styra en turboladdad rörbränningsmotor så att ett backriktat massflöde genom turboladdarens kompressor undviks.

BESKRIVNING Ett syfte med föreliggande uppfinning är att beskriva en metod och ett system som kan minska risken för eller till och med förebygga ett motriktat massflöde av gas genom kompressom på en turboladdad förbränningsmotor som driver ett motorfordon som en lastbil eller en buss.

Detta syfte, och andra, uppnås med den metod, det system och den datorprogramprodukt som definieras i patentkraven. För att förebygga ett motriktat massflöde av gas via en kompressor på en turboladdad törbränningsmotor mappas maximalt tillåtet tryckfall över kompressorn för varje massflöde av gas i en tabell över förhållandet tryckskillnad/ massflöde av gas, vilken lagras i motoms styrsystem. När aktuella mätvärdena för tryckskillnad och aktuellt massflöde av gas indikerar att motorn befinner sig nära ett värdepar som ger upphov till ett motriktat massflöde av gas genom kompressorn styr styrenheten, specifikt den elektroniska motorstyrenheten (ECU), turbinvarvtalet hos turboladdaren till ett reducerat varvtal som resulterar i lägre tryckfall över kompressorn och som därmed undviker ett motriktat massflöde av gas genom turboladdarens kompressor. Eftersom tryckskillnaden kan beräknas från turbinvarvtalet går det att styra turbinvarvtalet direkt med det aktuella massflödet av gas som insignal, förutom turbinvarvtalssignalen.

I enlighet med ett förverkligande av föreliggande uppfinning anpassas styrenheten som styr motom till det aktuella massflödet av gas, till exempel levererat av en sensor som sitter tillsammans med kompressorn, som insignal. Massflöde av gas kan för kalibreringsändamål justeras för omgivningstryck och -temperatun Styrenheten styr turbinvarvtalet vilket också kan anpassas för omgivningstryck och -temperatun som reaktion på aktuellt massflöde av gas. 531 145 Beroende på typen av turbín styrs turbinvarvtalet på olika sätt I fall av en VTG-turbin styrs VT G-positionen i syfte att styra turbinvarvtalet.

I enlighet med ett annat förverkligande tillämpas två olika filtreringssätt vid styrning av turbinvarvtalet för att undvika ett motriktat massflöde av gas genom turboladdarens kompressor. I ett första driftläge, när motorn arbetar i ett tillstånd som inte är i närheten av en situation som kan ge upphov till ett motriktat massflöde av gas, så som fastställs genom jämförelse av aktuella Värden för massflöde av gas och turbinvarvtal med motsvarande registrerade värden i en tabell med gränsvärden, tillämpas ett första snabbt filter.

En snabb signalrespons används för att tillåta noggrann styrning av turbinvarvtalet och iör att möjliggöra snabb detektering av när driftstörhållandena är sådana att värdena för massflödet av gas genom turboladdarens kompressor och turbinvarvtalet ligger nära gränsvärdena enligt tabellen.

När värdena för massflödet av gas genom turboladdarens kompressor och turbinvarvtalet ligger nära värdena i tabellen, vilka utgör gränsvärden, används ett annat filter med lågpasskarakteristik, som i järntörelse med filtret för det första driftläget, ger en jämn signal.

Genom att använda ett filter som ger en järrm signal, minskar risken för oscillation i styrsystemet, och därmed risken för backströmning.

Följaktligen, genom att använda ett filter med mindre bandbredd i fall då den normala VTG- regulatorn kräver en mera sluten VTG än vad som är acceptabelt enligt värdeparen för turbinvarvtal och massflöde av gas i tabellen, minskar risken av oscillation hos VTG.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas i närmare detalj genom icke-begränsande exempel och med referens till bifogade ritningar, där: - Fig. 1 är en generell delvy av en av motor, inklusive en turboladdare med VTG och EGR 531 145 - F ig. 2 är ett flödesschema som illustrerar stegen i en stymingsprocedur vid styrning av en fórbränningsmotor i syfte att förebygga ett motriktat massflöde av gas.

DETALJERAD BESKRIVNING I fig. 1 är valda delar av en motor 100 i ett motorfordon 10 schematiskt avbildade. Motorn som är avbildad i fi g. 1 kan till exempel vara avsedd att ingå i en lastbil eller ett annat tungt fordon, som en buss eller liknande. Exempelmotom 100 i fig. 1 är en dieselmotor som är utrustad med turboladdare och som har fem cylindrar 105. Turboladdaren kan vara av godtycklig typ med Variable Turbine Geometry, till exempel en turboladdare med VTG (Variable Turbine Geometry) eller en annan turboladdare med styrbar turbin, som en turboladdare med avgasport. Turboladdaren har en kompressor 102 som drivs av en turbin 103. Dessutom är motorn utrustad med en EGR-ventil 107. EGR-ventilen 107 styr mängden avgas som återtörs till gasintaget på motorn 100.

Motorn styrs av en elektronisk styrenhet (ECU) 106. ECU 106 är ansluten till motorn för att styra motorn. Dessutom levererar givare i fordonet sensorsigrialer till ECU 106. Utgående från sensorsignalerna och andra signaler styr ECU 106 motorn med hjälp av minneslagrade datorinstruktioner eller på liknande sätt. Typiskt finns minneslagrade datorinstruktioner i form av en datorprogramprodukt 1 10, lagrad på ett läsbart digitalt lagringsmedium 108, som ett minneskort, ett läsminne (ROM), ett arbetsrninne (RAM), en EPROM, en EEPROM eller ett flashminne.

I fig. 2, a illustrerar ett flödesschema de steg som ingår i en styrningsprocedur vid styrning av turbinvarvtal i syfte att förebygga ett motriktat massflöde av gas via turbokompressorn till en turboladdad fórbränningsmotor. I ett första steg, 201, mappas maximalt tillåtna värden turbinvarvtal / tryckfall över kompressom för varje massflöde av gas i en tabell över förhållandet tryckskillnad eller varvtal/ massflöde av gas, vilken lagras i motorns styrsystem.

Specifilct görs tabellen tillgänglig för den elektroniska styrenheten som är anpassad att styra motorn saint turbinvarvtalet i motorns turboladdare. 531 145 Därefter börjar ECU övervaka massflödet av gas och turbinvarvtalet, och att jämföra uppmätta värden med gränsvärdena i tabellen, i ett andra steg 203. Om aktuella värdena för tryckskillnad (eller turbinvarvtal) och massflöde av gas indikerar att motorns drifttillstånd ligger nära en punkt då ett motriktat massflöde av gas genom kompressom kan uppstå, övergår styrsystemet som styr motorn till ett armat driftläge i ett tredje steg 205. I det andra drifiläget styr styrenheten, specifikt den elektroniska styrenheten (ECU) som styr motorn, turbinvarvtalet hos turboladdaren till ett reducerat varvtal, vilket resulterar i en lägre tryckskillnad över kompressorn, så att ett motriktat massflöde av gas genom turboladdarens kompressor undviks.

I enlighet med ett förverkligande av föreliggande uppfinning anpassas styrenheten som styr motorn till att ta emot aktuellt massflöde av gas som insignal. Massflödet av gas kan justeras för omgivningstryck och -ternperatun Styrenheten styr turbinvarvtalet som respons på aktuellt massflöde av gas. Turbinvarvtalet kan också justeras för omgivningstryck och -temperatun I enlighet med ett annat förverkligande tillämpas två olika filtreringssätt vid styrning av turbinvarvtalet för att undvika ett motriktat massflöde av gas genom turboladdarens kompressor. I ett första driftläge, när motorn arbetar i ett tillstånd som inte är i närheten av en situation som kan ge upphov till ett motriktat massflöde av gas, så som fastställs genom järnförelse av aktuella Värden för massflöde av gas och turbinvarvtal med motsvarande värden i en tabell med gränsvärden, kan ett första snabbt filter ge snabb respons.

I ett andra driftläge, där motorn arbetar nära ett tillstånd som kan ge upphov till backströmning genom kompressorn, tillämpar styrsystemet ett annat filter som ger en jämnare lågfrekvent signal i ett fjärde steg 207. Följaktligen, när värdena för massflöde av gas genom av turboladdarens kompressor och turbinvarvtalet ligger nära de värden i tabellen som utgör gränsvärden, tillämpas ett annat filter som ger en jämn signalrespons med relativt lång tidskonstant, för att säkerställa att turbinvarvtalet inte överskrider maxvârdena som ges av gränsvärdestabellen och aktuellt massflöde av gas. Slutligen, i ett femte steg 209, kontrolleras om massflödet av gas och turbinvarvtalet fortfarande ligger nära gränsvärdena enligt tabellen.

Om värdena fortfarande ligger nära gränsvärdena kvarstår styrsystemet i det andra drifdäget och proceduren återgår till steg 205. 531 145 Om värdena i stället har förändrats så att det inte längre finns något behov av att kvarstå i det andra drifiläget därför att värdena inte längre ligger nära gränsvärdena enligt tabellen återgår proceduren till steg 201.

Med hjälp av metoden och systemet som beskrivs här reduceras risken fór backströrnning i en kompressor som drivs av en turbin med styrbart varvtal, som en VTG eller en turboladdare med avgasport.

Claims (18)

531 145 i? PATENTKRAV

1. l. En metod fór styrning av en fórbrärmingsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motom är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en kompressor (102) och en turbin (103), där turbinvarvtalet är styrbart med hjälp av en styrenhet (106) med syfte att undvika ett motriktat massflöde av gas genom turboladdarens kompressor, kännetecknad av stegen: - mottagning av aktuella värden fór massflöde av gas och tryckskillnad över kompressorn, - jämförelse (203) av aktuella värden fór massflöde av gas och tryckskillnaden över kompressorn med lagrade gränsvärden i en tabell, - i ett fórsta driftläge, när fórbränningsmotorn (101) arbetar i ett tillstånd som inte är i närheten av en situation som kan ge upphov till ett motriktat massflöde av gas, vilket fastställs genom järnförelsen av aktuella värden fór massflöde av gas och tryckskillnaden över kompressorn med motsvarande lagrade värden i tabellen, tillämpa ett första snabbt filter, - i ett andra driflläge (205), när törbränningsmotorn (101) arbetar nära ett tillstånd som kan ge upphov till backströmning genom kompressorn, tillämpa ett andra filter, som ger en jämnare lågfrekvent signal med mindre bandbredd och relativt lång tidskonstant, och - styrning (205) av turbinvarvtalet så att ett motriktat massflöde av gas genom kompressorn (102) undviks.

2. Metoden enligt patentkrav l, kännetecknad av steget: - att ersätta värdet fór tryckskillnaden över kompressorn med turbinens varvtal.

3. Metoden enligt patentkrav l och 2, kännetecknad av steget: - justering av mottagia värden för massflöde av gas och/eller turbinvarvtal för omgivningstryck och -temperatur. 531 145

4. Metoden enligt patentkrav 3, kännetecknad av stegen: - jämförelse (203) av aktuella värden for parametrarna representerade i gränsvärdestabellen med motsvarande registrerade värden i gränsvärdestabellen, - övergång (205) till ett andra drifiläge när skillnaden mellan aktuella värden for parametrarna representerade i gränsvärdestabellen och motsvarande registrerade värden i gränsvärdestabellen understiger ett visst tördefinierat tröskelvärde.

5. Metoden enligt ett av patentkraven 1-4, kännetecknad av steget: - styrning av turbinvarvtalet i en turbin med Variable Turbine Geometry, genom att styra läget hos Variable Turbine Geometry.

6. Ett system för styrning av en rörbränningsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motorn är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en kompressor (102) och en turbin (103), där turbinvarvtalet är styrbart med hjälp av en styrenhet (106), kännetecknad av: - en anordning for mottagning av aktuella värden fór massflöde av gas och tryckskillnad över kompressorn, - en anordning för jämförelse (203) av aktuella värden för massflöde av gas och tryckskillnaden över kompressom med lagrade gränsvärden i en tabell, - en anordning för att, i ett forsta driftläge när fórbränningsmotorn (101) arbetar i ett tillstånd som inte är i närheten av en situation som kan ge upphov till ett motriktat massflöde av gas, vilket fastställs genom jämförelsen av aktuella värden fór massflöde av gas och tryckskillnaden över kompressorn med motsvarande lagrade värden i tabellen, tillämpa ett första snabbt filter, - en anordning för att, i ett andra driftläge (205), när fórbränningsmotorn (101) arbetar nära ett tillstånd som kan ge upphov till backströmning genom kornpressorn, tillämpa ett andra filter, som ger en jämnare lågfrekvent signal med mindre bandbredd och relativt lång tidskonstant, och 531 145 4 - styrning (205) av turbinvarvtalet så att ett motriktat massflöde av gas genom kompressom (102) undviks.

7. Systemet enligt patentkrav 6, kännetecknat av - en anordning fór ersättning av värdet för tryckskillnaden över kompressorn med turbinens varvtal.

8. Systemet enligt patentkrav 7, kännetecknat av: - en anordning fór att justera mottagna värden fór massflöde av gas och/eller turbinvarvtal fór omgivningstryck och -temperatur.

9. Systemet enligt ett av patentkraven 6-8, kännetecknat av - en anordning fór att jämföra aktuella värden fór parametrarna representerade i gränsvärdestabellen med motsvarande registrerade värden i gränsvärdestabellen - en anordning fór övergång till ett andra drifiläge när skillnaden mellan aktuella värden för parametrarna representerade i gränsvärdestabellen och motsvarande registrerade värden i gränsvärdestabellen understiger ett visst fórdefinierat tröskelvärde.

10. Systemet enligt patentkrav 9, kännetecknat av - en anordning fór att tillämpa ett filter på signalen som indikerar aktuellt massflöde av gas, som har lågpasskarakteristik i jämförelse med filterkarakteristiken hos filtret som används för att filtrera signalen som indikerar aktuellt massflöde av gas när styrenheten inte befinner sig i det andra driftläget. 531 145 10

11. Systemet enligt ett av patentkraven 6-10, kännetecknat av - en anordning för att styra turbinvarvtalet i en turbin med Variable Turbine Geometry, genom att styra läget hos Variable Turbine Geometry.

12. En datorprogramprodukt (110) för styrning av en törbränningsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motorn är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en kompressor (102) och en turbin (103), och där varvtalet hos turbinen styrs av en styrenhet (1 06), kännetecknad av att datorprogramprodukten innehåller pro gramsegment som, då de exekveras på en dator för styrning av fórbränningsmotorn med intern förbränning, får datorn att utföra stegen: - mottagning av aktuella värden for massflöde av gas och tryckskillnad över kompressorn, - jämtörelse (203) av aktuella värden fór massflöde av gas och tryckskillnaden över kompressom med lagrade gränsvärden i en tabell, - i ett första drifcläge, när fórbränningsmotorn (101) arbetar i ett tillstånd som inte är i närheten av en situation som kan ge upphov till ett motriktat massflöde av gas, vilket fastställs genom jämförelsen av aktuella värden fór massflöde av gas och tryckskillnaden över kompressorn med motsvarande lagrade värden i tabellen, tillämpa ett forsta snabbt filter, - i ett andra drifiläge (205), när fórbränningsmotorn (101) arbetar nära ett tillstånd som kan ge upphov till backströmning genom kompressorn, tillämpa ett andra filter, som ger en jämnare lågfrekvent signal med mindre bandbredd och relativt lång tidskonstant, och - styrning (205) av turbinvarvtalet så att ett motriktat massflöde av gas genom kompressorn (102) undviks.

13. Datorprogramprodukt enligt patentkrav 12, kännetecknar] av programsegment for: - att ersätta värdet för tryckskillnaden över kompressom med turbinens varvtal. 531 145 H

14. Datorprograniprodukt enligt patentkrav 13, kännetecknad av programsegment för: - justering av mottagna värden för massflöde av gas och/eller turbinvarvtal för omgivningstryck och -teinperatur

15. Datorprogramprodukt enligt ett av patentkraven 12-14, kännetecknad av programsegment för: - jämförelse av aktuella värden för parametrarna representerade i gränsvärdestabellen med motsvarande registrerade värden i gränsvärdestabellen - övergång till ett andra driftläge när skillnaden mellan aktuella värden för parametrarna representerade i gränsvärdestabellen och motsvarande registrerade värden i giänsvärdestabellen understiger ett visst fördefinierat tröskelvärde.

16. Datorprogramprodukt enligt patentkrav 15, kännetecknad av programsegment för: - tillämpning av ett filter på signalen som indikerar aktuellt massflöde av gas, som har lågpasskarakteristik i jämförelse med filterkaralrteristiken hos filtret som används för att filtrera signalen som indikerar aktuellt massflöde av gas när styrenheten inte befinner sig i det andra driftläget.

17. Datorprogramprodukt enligt ett av patentkraven 12-16, kännetecknad av programsegment för: - styrning av turbinvarvtalet i en turbin med Variable Turbine Geometry, genom att styra läget hos Variable Turbine Geometry.

18. Ett digitalt lagringsmediurn (108) på vilket lagras datorprogramprodukten enligt något av patentkraven 12-17.