SE532265C2 - Metod och system för styrning av en VTG-motor. - Google Patents

Description

532 255 dess varvtal. I en sådan operation gäller att ju mera sluten VTG desto större pumpningsförluster måste absorberas av motorn, med följd att motorvarvtalet minskar snabbare. Emellertid kan VTG ta upp tryckfall endast till en viss gräns. Följaktligen kan tryckskillnaden över VTG inte tillåtas överskrida ett visst värde som är specifikt för varje typ av VTG.

Genom kunskap om maximalt tillåten tryckskillnad över VTG och styrning av VTG till en så sluten position som möjligt utan att överskrida maximalt tillåtet tryck kommer VTG att bidra till minskning av motorns varvtal så snabbt som möjligt utan att skada VTG. Resultatet av en sådan styrstrategi är en mycket snabb retardation av motorvarvtalet, vilket i sin tur innebär att växlingen kan genomföras snabbare.

I ett uttöringsexempcl anpassas styrsystemet för att fastställa den effektiva flödesarean för VTG, och för att fastställa maximalt tillåten slutning för VTG. utgående från den fastställda effektiva flödesarean hos VTG. Detta tillåter snabb beräkning av optimal VTG-position, vilket gör styrmetoden snabb och noggrann.

I ett utföringsexempel har styrsystemet åtkomst till en lagrad tabell över VTG-positioner för olika effektiva flödesareor, så att maximalt sluten VTG-position kan fastställas direkt från tabellen, vilket ytterligare minskar tiden för att hitta optimal VTG-position.

I ett utföringsexempel anpassas styrsystemet för att upprepade gånger uppdatera maximalt sluten position för VTG under växling. Detta säkerställer att optimalt sluten position tillämpas under hela den period som växling pågår. Samtidigt säkerställs att VTG sluts till en position där VTG inte utsätts för fara.

I ett utföringsexempel sluts VTG en viss tid innan växlingen genomförs. Detta är gynnsamt därför att när växlingen inleds är motorbromsningen redan maximal och fullständig motorbromsning kan därmed upprätthållas under hela växlingsoperationen.

I ett ytterligare utföringsexempel kombineras rnotorbromsningsegenskaperna hos en VTG med en konventionell motorbromsningsanordning, som en avgasbroms.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas närmare i detalj genom icke-begränsande exempel och med referens till bifogade ritningar, där: 532 255 - Fi g. la är en generell delvy av en av en drivlina, inklusive en motor utrustad med turboladdare med VTG, - Fig. lb är en vy som illustrerar avgasflödet i motorn i fig. lai närmare detalj, - Fig. 2 är ett flödesschema som illustrerar de steg som utförs vid styrning av en VTG-utrustad motor som driver ett motorfordon i enlighet med ett första förverkligande, och - Fig. 3 är ett flödesschema som illustrerar de steg som utförs vid styrning av en VTG-utrustad motor som driver ett motorfordon i enlighet med ett andra förverkligande.

DETALJERAD BESKRIVNING I fig. la visas schematiskt valda delar av en drivlina 100 i ett motorfordon 10. Drivlinan som är avbildad i fig. 1 kan till exempel vara avsedd att ingåi en lastbil eller ett annat tungt fordon, såsom en buss eller liknande. 1 drivlinan 100 ingår en motor 101, t.ex. i form av en dieselmotor. Motom 101 innefattar en turboladdare som drivs av en turbin med Variable Turbine Geometry VTG 103. Motom är vidare kopplad till en växellåda 105, till exempel en växellåda anpassad för automatisk växling. Fordonet 10 kan även vara försedd med en avgasbroms så som visas i fig. lb.

Motorn 101 och växellådan 105 styrs av minst en styrenhet 107, som en elektronisk styrenhet (ECU). Styrenheten är anpassad för att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet, inklusive men inte begränsat till signaler som används för att styra växellådan och motorn.

Styrenheten 107 är vidare anpassad för att leverera styrsignaler till olika delar och komponenter av fordonet, som till exempel motom och växellådan.

Styrningen av olika delar och komponenter av fordonet styrs av förprogrammerade instruktioner lagrade i styrenheten. De förprogrammerade instruktionerna utgörs typiskt av ett datorprogram som exekveras av styrenheten. Genom att ändra instruktionema kan fordonets uppträdande i en specifik situation anpassas. Typiskt finns minneslagrade datorinstruktioner i form av en datorprogramprodukt 110, lagrad på ett läsbart digitalt lagxingsmedium 108, som ett minneskort, ett läsminne (ROM), ett arbetsminne (RAM), en EPROM, en EEPROM eller ett flashminne.

I fig. lb visas avgasflödet för motom som avbildas i fig. la i närmare detalj, varvid pilarna indikerar avgasernas flödesriktning. Följaktligen sitter VTG 103 nedströms motorn.

Uppströms VTG, t.ex. vid början av avgassystemet, sitter en första tryckgivarc 115. En andra 532 265 tryckgivare 116 sitter nedströms VTG 103. Dessutom term kan det finnas en avgasbroms 117 ytterligare nedströms den andra tryckgivaren 116.

I fig. 2, illustrerar ctt flödesschema proceduren för styrning av en motor med VTG i ett motorfordon i enlighet med ett förverkligande av föreliggande uppfinning. Följaktligen, i ett första steg 201, beräknar styrenheten maximalt tillåten slutning av VTG med hjälp av aktuella värden från tryckgivare före och efter VTG.

Trycket på turbinens lastsida kan också approximeras med omgivningstrycket eller, till exempel, med hjälp av modellen nedan för tryckfall i avgassystemet. f i .z Parn1+ zpam: l Paf I 2 + KresR Ten: m? Den slutna VTG-positionen kan t.ex. beräknas med hjälp av följande prediktionsberäkningar: ny! 2 A! -rí-ffb! . q/l fw nya] (1) QTeMR _ pbz vvhere Ar : A, *Ca- j/e = cp fCv f l 2 w,+1\ flm va, “fflllpa p 2 i i, l l ut » R ~ t r »å dlläf/k ll/ l p” l ' m, lrfil» <2) på! 'l r ïl+l _ 2 :ve-l Vlye ¶ else k j/ç +11.

Genom att lösa ekvation (1) för At får man At som funktion av följ ande variabler.

Arzf Genom att använda referensvärden för tryckvärden, och mätvärden för massflöde och avgastemperatur ger ekvation(3) gives den effektiva flödesarean för VTG som motsvarar önskat tryckfall över turbinen. Eftersom den effektiva flödesarean är en funktion av VTG- 532 255 positionen lagras VTG-positioner som motsvarar en viss effektiv flödesarea i en tabell (f2) i ECU.

VTG-position = fï (Af) Beskrivning variabler m, = massflöde genom turbín A , = turbínens eflektivaflödesarea A, = T värsníttsarea av flödesvägen Cd = F lödeskoejficíent Km = Inställbar modellparameter T em = avgastemperatur pm, = atmosfärstryck pa, = tryck efter turbin pb, = tryck ßre turbin cp = specifik värmekapací tet vid konstant tryck c., = specifik vármekapacítet vid konstant volym R = Ideal gaskonstant Beräkningarna som utförs i steg 201 förnyas kontinuerligt så att styrenheten alltid har tillgång till ett uppdaterat prognosvärde för graden av slutning hos VTG. När en växling skall genomföras och aktuell växel läggs ur är det önskvärt att snabbt minska motorvarvtalet till ett varvtal som är synkront med nästa växel, varefter den växeln kan läggas i. Ett högt avgastryck bidrar till att minska motorvarvtalet snabbt och minskar därmed väntetiden tills nästa växel kan läggas i. Därför är det gynnsamt att ha ett högt avgastryck när växling skall ske.

Följaktligen, när en växling initieras i ett andra steg 203 meddelas denna händelse till styrenheten. Signalen kan till exempel vara en triggsignal från en annan styrenhet som styr växellådan, vilken, då en växling initieras, även skickar en signal till styrenheten som styr VTG-positionen. 532 255 Styrenheten har åtkomst till data med avseende på aktuell maximalt sluten VTG-position och kan utfärda en styrsignal som styr VTG till motsvarande position, så att avgastrycket maximeras i ett tredje steg 205. Därefter kontrollerar proceduren om växlingen har utförts i ett fjärde steg 207. Om växlingen har utförts avslutas proceduren i ett femte steg 209 och styrningen av VTG utförs utgående från den styrstrategi som styrenheten är programmerad att följa.

Om växlingen däremot inte har genomförts i steg 207 fortsätter proceduren till ett sjätte steg 211, där VTG-beräkningarna, så som beskrivs ovan, uppdateras så att VTG kan styras vidare till maximalt sluten position. Proceduren återgår därefter till steg 205, vari VTG åter styrs till en position motsvarande resultatet av VTG-beräkningarna.

I fig. 3 illustrerar ett flödesschema proceduren för styming av VTG i ett motorfordon i enlighet med ett annat förverkligande av föreliggande uppfinning.

Eftersom det är önskvärt att avgastryeket är så högt som möjligt under växlingsfasen och eftersom det tar tid att bygga upp ett högt avgastryck kan det vara gynnsamt att börja bygga upp ett högt avgastryck innan den faktiska växlingen inleds. En sådan styrningsprocedur visas i fig. 3.

Följaktligen, i ett första steg 301, beräknar styrenheten maximalt tillåten slutning av VTG med hjälp av aktuella värden från tryckgivare uppströms och nedströms VTG. Trycket efter turbinen kan även approximeras med om givningstrycket eller någon annan approximation.

Den slutna VTG-positionen kan till exempel beräknas med hjälp av beräkningarna som beskrivits ovan, tillsammans med fig. 2. Beräkningarna som utförs i steg 301 fömyas kontinuerligt så att styrenheten alltid har tillgång till ett uppdaterat pro gnosvärde för graden av slutning hos VTG. När en växling skall genomföras och aktuell växel läggs ur är det önskvärt att snabbt minska motorvarvtalet till ett varvtal som är synkront med nästa växel, varefier den växeln kan läggas i. Ett högt avgastryck bidrar till att minska motorvarvtalet snabbt och minskar därmed väntetiden tills nästa växel kan läggas i. Därför är det gynnsamt att applicera ett högt avgastryck omedelbart innan en växling skall utföras, så att ett högt avgastryck kan genereras och appliceras omedelbart när en växling inleds. 532 255 Följaktligen, när en händelse som gör det sannolikt att en växling kommer att genomföras under den närmaste framtiden inträffar i ett andra steg 303 har styrenheten åtkomst till data med avseende på aktuell maximalt sluten VTG-position och kan utfärda cn styrsignal som styr VTG till motsvarande position, så att avgastrycket maximeras i ett tredje steg 305. I ett annat förverkligande kan, i stället för icke âterkopplande styrning av VTG-position, återkopplande reglering av avgastrycket tillämpas. Följaktligen, istället för att sluta VTG till den förväntade positionen styrs avgastryeket till det maximala tryck som VTG uppskattas tåla utan att drabbas av skador, för att säkerställa skadefn' drift av VTG.

Händelsen som triggar slutning av VTG kan till exempel vara ett minskat vridmomentbehov eller varje annan händelse som signalerar att växling sannolikt kommer att genomföras under den närmaste framtiden.

Därefter kontrollerar proceduren om växlingen har utförts i ett fjärde steg 307. Vidare, om slutning av VTG triggades och ingen växling utfördes mäter steg 307 även tiden mellan trigghändelsen och faktisk initiering av växling. Om ingen växling utförs inom en viss förutbestämd tid löper en timer i steg 307 ut. Om växlingen har utförts eller timem i steg 307 löper ut avslutas proceduren i ett femte steg 309 och styrningen av VTG utförs utgående från den styrstrategi som styrenheten är pro grammerad att följa.

Om växlingen däremot inte har genomförts i steg 307 och timem inte har löpt ut fortsätter proceduren till ett sjätte steg 311, där VTG-beräkningama, så som beskrivs ovan, uppdateras så att VTG kan styras vidare till maximalt sluten position. Proceduren återgår därefter till steg 305, vari VTG åter styrs till en position motsvarande resultatet av VTG-beräkningarna.

Dessutom, eftersom det är sannolikt att effektbehovet från motorn är högt efter avslutad växling kan det vara gynnsamt att hålla avgastrycket högt under en period efter avslutad växling. Följaktligen, genom att hålla VTG sluten under en viss tid efter avslutad växling upprätthålls ett högt avgastryck före turbinen, som kan användas för att mata turboladdaren och därmed öka effekten som levereras av motorn omedelbart efter en växling.

Metoden att ge en snabb motorretardation i samband med växling så som beskrivs här kan även kombineras med en konventionell avgasbroms om detta skulle visa sig vara gynnsamt i vissa tillämpningar. 532 285 Att använda VTG fór att få en snabb retardation av motorvarvtalet är gynnsamt av många olika skäl. Det uppstår ytterst lite buller när ett högt avgastryck byggs upp. VTG är dGSSUïOm relativt enkel att styra. Vidare tillåter ett högt avgastryck Före turbinen genereríng av hög effekt till turbokornpressorn.

Claims (4)

532 255 fx

1. -44” P ATENTKRAV l. En metod för styrning av en motor med intern förbränning (100), utrustad med en turboladdare med Variable Turbine Geometry (103) som driver ett motorfordon (10), där motorfordonet har en växellåda (105), kännetecknad av stegen: - detektering (203) av när en uppväxling av motorfordonet inleds, - fastställande av den effektiva flödesarean för Variable Turbine Geometry, - fastställande (201) av en maximalt tillåten sluten position för Variable Turbine Geometry utgående från fastställd effektiv flödesarea hos Variable Turbine Geometry. och - styrning (205) av Variable Turbine Geometry till sin maximalt tillåtna slutna position vid detektering av en växling.

2. Metoden enligt patentkrav 1, kännetecknad av stegen: - lagring av en tabell med Variable Turbine Geometry -positioner för olika effektiva flödesareor, - fastställande av maximalt sluten Variable Turbine Geometry-position som den position som motsvarar den effektiva flödesarean enligt tabellen.

3. Metoden enligt ett av patentkraven 1-2, kännetecknad av steget: - upprepad uppdatering av maximalt sluten position för Variable T urbine Geometry under växling. 4. Ett system for styrning av en motor med intern förbränning (100), utrustad med en turboladdare med Variable Turbine Geometry (103) som driver ett motorfordon (10), där motorfordonet har en växellåda (103), kännetecknat av: - en anordning (107) for detektering av när en uppväxling av motorfordonet inleds, - en anordning för fastställande av den effektiva flödesarean fór Variable Turbine Geometry, - en anordning (107) för fastställande av en maximalt tillåten sluten position för Variable Turbine Geometry utgående från fastställd effektiv flödesarea hos Variable Turbine Geometry, och 532 E55 lt- - en anordning (107) för styrning av Variable Turbine Geometry till sin maximalt tillåtna slutna position vid detektering av en växling. 5. Systemet enligt patentkrav 4, kännetecknat av: - en anordning för lagring av en tabell med Variable Turbine Geometry -positioner för olika effektiva flödesareor, - en anordning för fastställande av maximalt sluten Variable Turbine Geometry -position som den position som motsvarar den effektiva flödesarean enligt tabellen. 6. Systemet enligt ett av patentkraven

4. -5, kännetecknat av: - en anordning för upprepad uppdatering av maximalt sluten position for Variable Turbine Geometry under växling. 7. En datorprogramprodukt (110) för styrning av en motor med intern förbränning (100), utrustad med en turboladdare med Variable Turbine Geometry-teknik (103) och som driver ett motorfordon (10), vilket motorfordon är utrustat med en växellåda (105), kännetecknad av att datorprogramprodukten innehåller pro grainsegment som då de exekveras på en dator för styrning av motorn med intern förbränning får datorn att utföra stegen: - detektering av när en växling av motorfordonet inleds, - fastställande av den effektiva flödesarean för Variable Turbine Geometry, - fastställande av en maximalt tillåten sluten position för Variable Turbine Geometry utgående från fastställd effektiv flödesarea hos Variable Turbine Geometry, och - styrning av Variable Turbine Geometry till sin maximalt tillåtna slutna position vid detektering av en växling. S. Datorprogramprodukten enligt patentkrav 7, kännetecknad av programsegincnt för: - lagring av en tabell med Variable Turbine Geometry -positioner för olika effektiva flödesareor, - fastställande av maximalt sluten Variable Turbine Geometry -position som den position som motsvarar den effektiva flödesarean enligt tabellen. 9. Datorprogramproduktcn enligt ett av patentkraven 7-8, kännetecknad av programsegment för: 532 255 ll - upprepad uppdatering av maximalt sluten position for Variable Turbine Geornetry under växling. 10. Ett digitalt lagringsrnedium (108) på vilket lagras datorprogramprodukten enligt något av patentkraven 7-9.