SE531169C2 - En metod för förebyggande av backströmning I - Google Patents

Description

531 169 Ett motriktat massflöde av gas genom kompressom är synnerligen o gynnsamt av flera skäl.

För det första uppstår en akustisk smäll med förhållandevis högt ljudtryck, vilket är störande för föraren av fordonet som drivs av motorn och för personeri närheten av fordonet. För det andra uppstår en onormal driftsituation i turboladdaren, vilket kan förkorta kompressorns livslängd och till och med skada den. För det tredje minskar laddningstrycket, vilket medför en momentan förlust av vridmoment från motorn, tydligt märkbart för föraren av rnotorfordonet.

Det är därför önskvärt att undvika ett motriktat massflöde av gas genom kompressom i en tilrboladdad motor som driver ett motorfordon. Följaktligen finns det behov av en metod att styra en turboladdad íörbränningsmotor 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 förebygga ett motriktat massflöde av gas genom kompressorn 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. Därför, för att undvika ett motriktat massflöde av gas genom en kompressor på en turboladdad förbränningsmotor är motorstyrenheten på motorn som driver ett motorfordon som en lastbil eller en buss utrustad med en detektor som avslöjar en snabb minskning av bränsletillförseln. Om minskningshastigheten hos bränsletillförseln överstiger ett visst förutbestämt tröskelvärde aktiverar styrenheten ett driftläge som förhindrar backströmning genom turbokompressorn.

I en realisering, där turboladdaren ät utrustad med VTG (Variable Turbine Geometry), börjar styrsystemet styra VTG att generera hög effekt i dri ñläget för att förebygga backströmning genom kompressom. Den höga effekten från turbinen förebygger en snabb effektreduktion som skulle kunna medföra backströmning. 531 'IBS I ett annat förverkligande börjar styrenheten styra en EGR-ventil till ett mera öppet läge för att tillåta gasflöde i motsatt riktning i EGR-grenen i drifiläge för att förebygga backströmning genom kompressorn. Därigenom minskar laddningstrycket så att backströmning genom turbokompressom kan förebyggas.

I en realisering lagrar styrsystemet en tabell med optimala EGR-ventillägen och optimalt slutna Variable T urbine Geometry-positioner för olika motordrifitillstånd, och styr Variable Turbine Geometry och/eller EGR-ventilläget till positioner som motsvarar aktuella motordrifttillstånd enligt tabellen. Detta minskar ytterligare risken för backströmning.

Med hjälp av styrmetoden i enlighet med uppfinningen går det att mjukt reducera laddningstrycket och därmed förebygga den backströmning genom turbokompressorn som annars kan uppstå i händelse av snabb minskning av bränsletillförseln.

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.

- Fig. 2 är ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid styrning av en förbränningsmotor i syfte att förebygga ett motriktat massflöde av gas i enlighet med ett förverkligande.

- Fig. 3 är ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid styrning av en förbränningsmotor i syfte att förebygga ett motriktat massflöde av gas i enlighet med ett annat förverkligande.

DETALJERAD BESKRIVNING I fig. 1 är valda delar av en motor 100 i ett motorfordon 10 schematiskt avbildade. Motorn som är avbildad i fig. 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. l är en dieselmotor som är utrustad med turboladdare och som har fem cylindrar 105. Turboladdaren kan vara av godtycklig typ, till exempel en turboladdare av typ VTG (Variable Turbine Geometry, eller 531 'H39 en annan turboladdare med styrbar turbin eller utan styrbar turbin. 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 återförs till luñintaget på motorn 100.

Motorn styrs av en elektronisk styrenhet (ECU) 106. ECU 106 är ansluten till motorn för att styra motorn. Till exempel kan ECU anpassas för att styra EGR-ventilen och positionen hos VTG, liksom andra parametrar som används för att styra motorn. Dessutom levererar givare sensorsigrraler till ECU 106. Utgående från sensorsignalerna styr ECU 106 motorn med hjälp av minneslagrade datorinstruktioner eller på liknande sätt. Typiskt ñnns minneslagrade datorinstruktíoner i form av en datorprogramprodukt 1 10, lagrad på ett läsbart digitalt lagringsmedium 108, som ett minneskort, ett läsminne (ROM), ett arbetsminne (RAM), en EPROM, en EEPROM eller ett flashminne.

I fig. 2 a illustrerar ett flödesschema de steg som ingår i en styrningsprocedur utförd av en ECU vid styrning av en motor som är utrustad med en VTG för att förebygga ett motriktat massflöde av gas via turbokompressom till motorn. I det första steget 201 detekterar ECU en snabb minskning av bränsletillförseln, dvs. bränsletillfórselns fórändringshastighet passerar en viss fördefinierad nivå. Efter att ha fastställt att bränsletillförseln minskar snabbare än ett visst fördefinierat värde byter ECU driftläge och fortsätter till det andra steget 203. I det andra steget 203 styrs VTG att generera maximalt turbinvarvtal för att hjälpa kompressorn att upprätthålla laddningstrycket. Följaktligen, genom att styra VTG-positionen så att turbinvarvtalet maximeras vid minskad bränsletillförsel reduceras risken för en snabb minskning av bränsletillförselen som skulle kunna leda till ett motriktat massflöde av gas genom kompressorn, ett förhållande som i de flesta fall kan förebyggas.

VTG-positionen som styrsystemet är anpassat att styra för att maximera turbineffekt/ turbinvarvtal kan t.ex. föreskrivas via en tabell som lagrar en optimal sluten VTG-position och som säkerställer maximalt turbinvarvtal för varje driftstillstånd som kan bli aktuellt för IIIOÉOIII. 534 'ISS Eftersom backströmning oftast uppträder vid hög motorbelastning och inom ett relativt smalt motorvarvtalsband kan styrsystemet anpassas att styra VTG till en position som motsvarar i maximal effekt under dessa förhållanden. Med andra ord, styrsystemet kan förenklas att anpassa VTG-positionen för att ge maximal turbineffekt / maximalt turbinvarvtal för ett specifikt massflöde av gas, dvs. det massflöde av gas som motsvarar det drifttillstånd där backströmning är sannolik. l ett tredje steg 205 kontrollerar ECU om villkoren är uppfyllda för att lämna drifttillståndet som förebygger motriktat massflöde av gas genom turbokompressorn. I så fall återgår processen till steg 201, via en fjärde steg 207 där styrsystemet återställs till sitt ursprungliga normala funktionssätt. I annat fall kvarstår den i funktionssättet att förebygga motriktat massflöde av gas genom turbokompressorn och proceduren återgår till steg 203.

I fig. 3 a illustrerar ett flödesschema de steg som ingår i en stymingsprocedur utförd av en ECU vid styrning av en motor som är utrustad med ett EGR-system för att förebygga ett motriktat massflöde av gas via turbokompressom till motorn, i enlighet med ett annat förverkligande av föreliggande uppfinning. I det första steget 301 detekterar ECU en snabb minskning av bränsletillförseln, dvs. förändringshastigheten i brånsletillförseln passerar en viss fördefmierad nivå. Efter att ha fastställt att brånsletillförseln minskar snabbare än ett visst tördefinierat värde, byter ECU driftläge och fortsätter till det andra steget 303. I det andra steget 303 öppnas EGR-ventilen till en öppnare position i syfte att reducera laddningstrycket genom att skapa en annan gasväg, vilken tillåter ett motriktat massflöde av gas via EGR- vägen. Följaktligen, genom att styra EGR-ventilen till en öppnare position reduceras risken för en snabb minskning av bränsletillförseln som skulle kunna leda till ett motriktat massflöde av gas genom kompressorn, därför att gasen med högt tryck i turboladdare kan evakueras genom EGR-ventilen i stället för genom turboladdarens kompressor.

I ett tredje steg 305 kontrollerar ECU om villkoren är uppfyllda för att lämna drifttillståndet som förebygger motriktat massflöde av gas genom turbokompressorn. l så fall återgår processen till steg 301, via en fjärde steg 307 där styrsystemet återställs till sitt ursprungliga normala funktionssätt. I annat fall kvarstår den i funktionssättet att förebygga motriktat massflöde av gas genom turbokompressorn och proceduren återgår till steg 203. 531 'H59 Villkoret för att avsluta drittläget att förebygga ett motriktat massflöde av gas genom turboladdaren kan till exempel vara att bränsletilliörseln inte längre minskar snabbare än en viss fördefinierad nivå. Denna nivå kan, men måste inte, vara samma nivå som den vid vilken driftsättet för att förebygga ett motriktat massflöde av gas genom turboladdaren aktiveras.

I enlighet med ett tredje förverkligande av föreliggande uppfinning kombineras de styrsystem som beskrivs ovan, i anslutning till figurerna 2 och 3 Detta innebär att om en snabb minskning av bränsletillförseln detekteras i en motor med både VTG och ett EGR-system kommer ECU att styra VTG till en position som ger maximalt turbinvarvtal för att hjälpa kompressom att upprätthålla laddningstrycket, samt styra EGR-ventilen till ett mera öppet läge för att minska turboladdningstrycket genom att skapa en annan gasutloppsväg och tillåta ett motriktat massflöde av gas genom EGR-ventilen.

I ett sådant förverkligande, där både VTG och EGR styrs, kan styrsystemet anpassas att ta hänsyn till det högre avgastryck som är följden av en mera sluten VTG-position. Följaktligen, om avgastrycket stiger över turboladdarens gastryck kan det inte uppstå något gasflöde i backriktning genom EGR-ventilen. Genom att lagra en tabell i styrsystemet som ger styrsysternet kombinerade positioner för VTG och EGR för olika drifltillstånd hos motorn kan säkerställas att laddningstrycket alltid är högre än avgastrycket. Detta uppnås genom att lagra VTG-positioner som är mera öppna när en VTG-position som ger maximal turbineffekt annars skulle resultera i att avgastrycket överstiger laddningstrycket.

Claims (10)

531 '169 i* PATENTKRAV

1. En metod fór styrning av en iörbränningsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motorn är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en kompressor (l 02) och där motorn vidare är utrustad med en kanal för att återföra avgaser till motorn, där mängden återrörda avgaser styrs av en EGR-ventil (107), vilken i sin tur styrs av en styrenhet (106), kännetecknad av stegen att: - detektering (301) av om bränsletillfórseln minskar snabbare än ett visst fórdefinierat tröskelvärde och om så är fallet övergå (303) till ett drifiläge där dels EGR-ventilen styrs till en mera öppen position och dels Variable Turbine Geometry styrs till en position som ger ett i huvudsak maximalt turbinvarvtal.

2. Metoden enligt patentkrav 1, kännetecknad av stegen: - lagring av en tabell som anger optimala EGR-ventilpositioner och/eller optimalt slutna Variable Turbine Geometry-positioner fór olika drifitillstånd hos motorn - fastställande av aktuellt drifitillstånd hos motorn - styrning av Variable Turbine Geometry och/eller EGR-ventilpositionen till position(er) motsvarande motorns aktuella drifttillstånd enligt tabellen.

3. Metoden enligt ett av patentkraven l och 2, kännetecknad av steget: - avslutning av driftläget att förebygga ett motriktat massflöde av gas genom kompressom när bränsletillfórseln inte längre minskar snabbare än en viss fiårdefinierad nivå.

4. Ett system för styrning av en fórbränningsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motorn är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en kompressor (102) och där motorn vidare är utrustad med en kanal för att återföra avgaser till motorn, där mängden återforda avgaser styrs av en EGR-ventil (107), vilken i sin tur styrs av en styrenhet (106), kännetecknad av: 531 169 8 - en anordning (l06) fór att detektera om bränsletillfórseln minskar snabbare än ett visst fórdefinierat tröskelvärde och om så är fallet övergå (303) till ett driftläge där dels EGR- ventilen styrs till en mera öppen position och dels Variable Turbine Geometry styrs till en position som ger ett i huvudsak maximalt turbinvarvtal.

5. Systemet enligt patentkrav 4, kännetecknad av stegen: - en anordning för lagring av en tabell som anger optimala EGR-ventilpositioner och/eller optimalt slutna Variable Turbine Geometry-positioner för olika drifttillstånd hos motorn - fastställande av aktuellt drifttillstånd hos motorn - styrning av Variable Turbine Geometry och/eller EGR-ventilpositionen till position(er) motsvarande motorns aktuella drifitillstånd enligt tabellen.

6. Systemet enligt patentkrav 4 eller 5, kännetecknat av: - en anordning for att avsluta driftläget att förebygga ett motriktat massflöde av gas genom kompressom när bränsletillfórseln inte längre minskar snabbare än en viss fordefinierad nivå.

7. En datorprogramprodukt (110) för styrning av en fórbränningsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motom är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en kompressor (l02) och där motorn vidare är utrustad med en kanal för att återföra avgaser till motorn, där mängden återfórda avgaser styrs av en EGR-ventil (107), vilken i sin tur styrs av en styrenhet (106), kännetecknad av att datorprogramprodukten innehåller programavsnitt som, då de exekveras på en dator, t.ex. styrenheten (106) för styrning av fórbränningsmotom med intern förbränning, får datorn att utföra steget: - detektering (301) av om brânsletilltörseln minskar snabbare än ett visst fórdefinierat tröskelvärde och om så är fallet övergå (303) till ett drifiläge där dels EGR-ventilen styrs till en mera öppen position och dels Variable Turbine Geometry styrs till en position som ger ett i huvudsak maximalt turbinvarvtal. 531 169 .í\

8. Datorprogramprodukt enligt patentkrav 7, kännetecknad av programsegment for: - lagring av en tabell som anger optimala EGR-ventilpositioner och/eller optimalt slutna Variable Turbine Geometry-positioner för olika drifttillstånd hos motorn - fastställande av aktuellt drifttillstånd hos motorn - styrning av Variable Turbine Geometry och/eller EGR-ventilpositionen till position(er) motsvarande motorns aktuella drifttillstånd enligt tabellen.

9. Datorprogramprodukt enligt patentkrav 7 eller 8, kännetecknad av prograrnsegment for: - avslutning av driftläget att förebygga ett motriktat massflöde av gas genom kompressom när bränsletillfórseln inte längre minskar snabbare än en viss fórdefinierad nivå.

10. Ett digitalt lagringsmedium (108) på vilket lagras datorprogramprodukten enligt något av patentkraven 7-9.