SE533320C2 - Förfarande för bestämning av en alkoholhalt - Google Patents

Description

533 Båt? Motorstyrningen hos Flex-Fuel-fordon måste därför anpassa motorfunktionen, speciellt insprutningsfunktionen respektive de karaktäristiska insprutningsdia- grammen, till det motsvarande bränsleblandningsförhållandet. Därför är en säker igenkänning av det i tanken förhandenvarande bränsleblandningsförhållandet nödvändig. Därvid utgås ifrån att blandningsförhållandet i tanken endast kan för- ändras om en mängd bränsle tankats. Därför tillfaller tankningsigenkänning en bä- rande roll i ett Flex-Fuel-koncept.

Teknikens ståndpunkt är en igenkänning som detekterar nivåändringen vid ståen- de fordon (tankgivare, signal till klämma 15). En tankning vid löpande motor identi- fieras ej. Därvid är det av nackdel att den uppmätta nivån vid stående fordon mycket starkt beror på fordonets lutning. En förbättrad tankningsigenkänning be- skrivs i en parallellansökan av sökanden. \fid aktuella Flex-Fuel-system ställer separationen av förstyrningsfel (”Vorsteuer- fehler”) hos blandningsregleringen orsakad genom till exempel spridning hos in- sprutningsventilen eller läckage i sugröret, och användningen av alkoholhaltigt bränsle en stor utmaning. Genom en otillräcklig särskiljning består möjligheten att blandningsfel felaktigt tolkas som alkoholandel i bränslet och omvänt.

Det är därför en uppgift hos uppfinningen att tillhandahålla ett förfarande, vilket tillåter att särskilja ändringar av alkoholhalten i bränslet från förstyrningsfel vid blandningstillredningen.

Beskrivning av uppfinningen Fördelar hos uppfinningen Uppgiften löses därigenom att aktuella ändringar av alkoholhalten i bränslet utvär- deras ur ett signalförlopp hos en lambdasignal från avgassonden som följer ur en lambdareglering. Med detta förfarande kan en ändring av alkoholhalten, exempel- vis en etanol- eller metanolhalt, igenkännas i bränslet och ett entydigt villkor för en bränsleförändring härledas. Därtill kan med förfarandet blandningsfel särskiljas IJT tull DI! II-Cl PHJ 3 från en förändrad bränslesammansättning efter en tankning. Detta tillåter att ett tillförlitligt system avseende emissioner och diagnoser, kan erbjudas för markna- der med stränga rättsliga krav exempelvis Europa och USA.

En betydligt högre kvalitet vid bestämningen av alkoholhalten respektive vid fast- ställandet av en bränsleförändring kan uppnås när cylinderindividuella lambda- skillnader hos enstaka cylindrar, som följer från en enstaka cylinder- lambdareglering ("Einzelzylinder-Lambdaregelung”), utvärderas. Sådan enstaka cylinder-lambdareglering är känd inom teknikens ståndpunkt, till exempel ur DE 19737840 C2 eller ur DE 10131179 A1.

Därvid är det förutsett att de tidsliga förändringarna hos lambdasignalen eller den tidsliga följden av de cylinderindividuella lambdaskillnaderna hos de enstaka cy- lindrarna utvärderas. Därmed kan bränsleförändringen detekteras säkert vid en bränsleförändring med ändrad alkoholhalt. Det är speciellt fördelaktigt när, i bero- ende av volymen av bränslefördelningsskenan fram till insprutningsventilen hos den första cylindern och volymen av bränsleledningen och under beaktande av den aktuella motordriftpunkten som funktion av motorvarvtalet och den relativa lasten respektive fyllningen av cylindern, en tidpunkt bestäms när det nytankade bränslet anländer exempelvis vid insprutningsventilen hos den första cylindern.

Det är speciellt fördelaktigt om utvärderingen av lambdasignalen eller utvärdering- en av den tidsliga följden av de cylinderindividuella Iambdaskillnadema hos de en- staka cylindrarna startas efter ingången av en tankningssignal från en separat tankningsigenkänning. I föredragna varianter kan tankningsigenkänningen liksom nivåökningen vid stillastående fordon utvärderas liksom även vid löpande fordon, som det beskrivs i en parallellansökan av sökanden.

I föredragna förfarandevarianter är det förutsett att från utvärderingen av signalför- loppet hos lambdasignalen eller från utvärderingen av den tidsliga ordningsföljden av cylinderindividuella lambdaskillnader hos enstaka cylindrar härleds ett villkor för en bränsleförändring och/eller bestäms storleken av ändringen av alkoholhalten i bränslet, något som exempelvis kan ske genom jämförelse av lambdasignalerna med exempelvis driftpunktsberoende tröskelvärden. Alltefter signalskillnadernas storleksordning och tidsliga uppträdande kan en bränsleförändring detekteras och en motsvarande signal sättas därför eller så kan alkoholhalten härledas ur höjden av signaländringen. Dämted är det långtgående även möjligt att ett föreliggande blandningsfel kan detekteras när, exempelvis uppträdandet av lambdasignalernas signaländringar och dessas signalhöjd inte överensstämmer med ett signalmöns- ter för en bränsleförändring. Fördelaktigt är vidare möjligheten att använda de uppträdande signalmönstren hos avgassonden för diagnossyften för att exempel- vis igenkänna en felfunktion hos en avgassond.

Bestäms och lagras nya adaptionsvärden för en lambdareglering efter bestäm- ningen av ändringen av alkoholhalten kan därmed den ändrade stökiometrin hos det nya bränslet motsvarande beaktas vid blandningsbildningen, så att insprut- ningsfunktionen respektive de karaktäristiska insprutningsdiagrammen kan an- passas vid det nya bränsleblandningsförhållandet. Därigenom är en optimal lamb- dareglering möjlig även vid ändrade bränsleegenskaper.

I en föredragen förfarandevariant är det förutsett att innan utvärderingen av lamb- dasignalen eller före utvärderingen av den tidsliga ordningsföljden hos cyllnderin- dividuella lambdaskillnader hos enstaka cylindrar genomförs en utjämning vid konstant och homogen bränslesammansättning i bränslefördelningsskenan hos förbränningsmotorn och/eller vid felfri bränsleförsörjning. Därmed kan en norme- ring av de cylinderspecifika lambdasignalerna ske för utjämning av toleranser och/eller fel vid blandningsbildningen, exempelvis i insprutningsventilerna. Detta normerade värde kan då lagras som icke flyktigt adaptionsvärde och står därmed till förfogande för lambdaregleringen.

Genomförs en utjämning vid en stationär driftpunkt hos förbränningsmotorn innan utvärderingsförfarandet av lambasignalen, exempelvis vid tomgångsdrift av för- bränningsmotorn, så följer fördelen att inga dynamiska ändringar stör utjämnings- processen. Speciellt vid tomgång hos förbränningsmotorn är detta fallet.

Reduceras en genomblandning av bränslet i bränslefördelnlngsskenan genom in- förande av ett eller flera spjäll mellan cylindergrupper eller mellan de enstaka cy- lindrarna i bränslefördelningsskenan, kan ytterligare spridning och/eller fel vid in- sprutningsventilerna hos den enstaka cylindern detekteras med högre noggrann- het. Därvid kan det vara förutsett att, exempelvis vid en 4-cylindrig motor, ett spjäll är monterat i bränslefördelningsskenan mellan cylindrarna två och tre. Därmed kan blandning av bränsle med olika egenskaper genom exempelvis pulsering eller andra strömningseffekter långtgående förhindras, så att utvärderingsförfarandet inte störs. l en ytterligare föredragen variant kan det vara förutsett att volymen hos bränsle- fördelningsskenan förstöras genom en tillsatsvolym för åtminstone en cylinder el- ler en cylindergrupp hos förbränningsmotorn, exempelvis för de tredje och fjärde cylindrarna hos den 4-cylindriga motorn. Detta besitter fördelen att cylinder tre och fyra kan drivas längre med det fortfarande konstanta blandningsförhåilandet hos bränslet innan tankningsförloppet och därmed är en separation av tillkommande förändringsbränsle bättre möjlig. Bränslefördelningsskenans tillsatsvolym liksom bränslefördelningsskenans volymdel, vilken står i direkt förbindning med tillsatsvo- lymen, är utlagd på så sätt att totalvolylmen av detta avsnitt av bränslefördelnings- skenan står i relation till momentanförbrukningen vid utjämning, till exempel med tomgångsförbrukningen, så att en signifikant upplösning av den tidsligt ändrande lambdasignalen möjliggörs. l en föredragen användning är det förutsett att förfarandet med den tidigare be- skrivna varianten insätts vid förbränningsmotorer som kan drivas med ett bränsle med varierande alkoholhalt, som är fallet vid Flex-Fuel-fordon (FFV), och som uppvisar en insugningsrörsinsprutning eller en direkt bensininsprutning.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen förklaras närmare i det följande med hjälp av de i figurerna visade utföringsexemplen. De visar: Fig. 'l en förbränningsmotor som teknisk omgivning av det uppfinningsenliga förfa- randet, Fig. 2 i schematisk illustration ett flödesdiagram av förfarandet. 33%] Utförinqsforrner av uppfinningen Fig. 1 visar i schematisk framställning den tekniska omgivningen, i vilken det upp- finningsenliga förfarandet används. Skildrad är en förbränningsmotor 1 som upp- visar ett motorblock 20 som i det visade exemplet uppvisar fyra cylindrar 21...24, varvid avgasen från dessa fyra cylindrar 21 ...24 samlas ihop i ett avgassystem 30 i ett avgasgrenrör 31 och avleds till ett avgasefterbehandlingssystem.

Brukligt är, som kan igenkännas i fig. 1, att åtminstone en katalysator 34 är förut- sedd som avgasefterbehandlingssystem i avgassystemet 30, innan denna, i avga- sens strömningsriktning i avgaskanalen är anordnad respektive åtminstone en av- gassond 32, med vilken ett lambdavärde är bestämbart. Som utgångssignal från avgassonden 32 levererar avgassonden 32 en lambdasignal 33, som tillförs en utvärderingsenhet 50. Därtill kan ingångssidigt hos utvärderingsenheten 50 ytterli- gare en tankningssignal 14 vara påkopplad, vilken härleds från en separat här inte skildrad tankningsigenkänning.

Bränsletillförseln hos förbränningsmotom 1 sker medelst en bränsleförsörjning 10 (t.ex. en bränslepump), som tillför bränslet till en bränslefördelningsskena 11 (Fuel Rail). Bränsletillförseln är vid användningen av det uppfinningsenliga förfarandet utlagd som "returnless“, d.v.s. bränslefördelningsskenan 11 besitter ingen retur- ledning till tanken.

När nu en tankning sker med ett annat än itanken innehållande bränsle når bränslet med de ändrade egenskaperna, efter en tid beroende av volymen av bränsletilloppsledningen och driftpunkten hos förbränningsmotorn, först bränsle- fördelningsskenan 11 och anslutande efter varandra cylinder ett 21, sedan cylin- der två 22 och därefter cylinder tre 23 och därefter slutligen cylinder fyra 24, som matas med bränsle från bränslefördelningsskenan 11. Vid uppnående av det för- ändrade bränslet som beroende av sin sammansättning även besitter en annan stökiometri, inställer sig då lokalt först vid cylinder ett 21 ett annat lambdavärde.

Med tidslig fördröjning följer sedan lambdavärdesändringen vid de andra cylind- rarna 22...24. Dessa ändringar kan utvärderas ur lambdaregleringen. l en före- dragen utföringsform sker utvärderingen från cylinderspecifika lambdavärden som 5133 338 7 resulterar ur en lambdareglering av enstaka cylindrar. Denna tidsfördröjning kan sedan exempelvis utvärderas i utvärderingsenheten 50.

Mellan de båda första cylindrarna 21, 22 och cylindrarna tre och fyra 23, 24 kan, som visas i fig. 1, valfritt ett spjäll 12 vara förutsetti bränslefördelningsskenan 11, varvid tändningsordningen av cylindrarna 21 . ..24 måste beaktas. Spjället 12 kan exempelvis vara utformat som hålplåt i bränslefördelningsskenan 11 och förhind- rar en snabb genomblandning av det nya bränslet med de ändrade egenskaperna med det i bränslefördelningsskenan 11 fortfarande förhandenvarande bränslet till följd av pulsering eller andra strömningseffekter. Idealt sker utbredningen av väx- elbränslet efter varandra i flytriktningen i bränslefördelningsskenan 11 . Valfritt kan ytterligare spjäll 13 vara förutsedda i bränslefördelningsskenan 11 mellan den för- sta och andra cylindern 21, 22 och ytterligare mellan den tredje och fjärde cylin- dern 23, 24.

En konstruktiv valfri utvidgning skildrar utformningen av en tillsatsvolym 15 vid bränslefördelningsskenan 11 för ett cylinderpar, l det visade exemplet för cylinder tre och fyra 23, 24.

Fig. 2 visar ett flödesdiagram av det uppfinningsenliga förfarandet som bestånds- del av utvärderingsenheten 50.

Vid den uppfinningsenliga funktionaliteten handlar det om ett icke kontinuerligt för- löpande förlopp. Efter en start 51 sker aktiveringen först när en tankning av fordo- net fastställts med en tankningsavläsning 52. Är detta fallet, aktiveras utvärde- ringssystemet på så sätt att eventuellt en förändring av den i tanken hos fordonet befintliga bränslesammansättningen har ägt rum. l en beräkningsenhet 53 be- stäms, i beroende av volymen av bränslefördelningsskenan 11 fram till insprut- ningsventilen hos den första cylindern 21 och volymen av bränsleledningen och under beaktande av den aktuella motordriftpunkten som funktion av motorvarvtal och den relativa lasten respektive fyllning av cylindern genom integrering av in- sprutningsmängden, tidpunkten när det nytankade bränslet exempelvis inträffar vid insprutningsventilen hos första cylindern 21 I det följande sker i en lambdasignal-utvärderingsenhet 54, vid förväntat anträf- fande av det förändrade bränslet vid insprutningsventilen, en utvärdering av lamb- dasignalen 33 från avgassonden 32 inuti avgasgrenröret 31. Detta sker under be- aktande av tändningsföljden hos förbränningsmotorn 1. l den föredragna förfaran- devarianten sker utvärderingen cylinderspecifikt med en lambdareglering av en- staka cylinder Dessförinnan genomfördes i en normeringsenhet 58 en normering av lambdasig- nalen 33 och Iagrades som icke flyktigt adaptionsvärde.

För bildandet av dessa norrnerade värden förutsätts som begynnelsevillkor 40 ett konstant blandningsförhållande 43 i tanken liksom även en felfri bränsleförsörjning 41. Därtill kan det vara fördelaktigt att nyttja en stationär driftpunkt 42 som refe- rens för normeringen. I en variant kan exempelvis tomgången av förbränningsma- skinen 1 nyttjas därför.

Så snart lambdasignalen 33 från avgasgrenröret 31 respektive lambdasignalen för de enstaka cylindrarna 21 ...24 överskrider en fastläggbar tröskel, som sker me- delst en lambdasignalavläsning 55, igenkänner systemet en tankning med ett bränsle med ändrade egenskaper. Är detta fallet sätts i en utvärderingsenhet 56 ett tillståndsvillkor för ett igenkänt "förändrat bränsle i systemet". Därvid måste tändningsföljden och riktningen i vilken nytt bränsle genomflyter systemet beaktas.

Så snart villkoret " förändrat bränsle i systemet " föreligger, sker i en efterföljande beräknings- och Iagringsenhet 57 ett fixerande av adaptionsvärdena hos lambda- regleringen. De nu uppträdande ändringarna av stökiometrin vid blandningsbild- ningen lagras som nya alkoholvärden i systemet och används för anpassning av insprutningsmängden.

Utvärderingsförfarandet når sedan närmast slutet 59 och kan vid uppträdande av en ny tankningssignal 14 startas på nytt.

Det beskrivna förfarandet kan omsättas som mjukvaru- och/eller hårdvarulösning och vara åtminstone del av den överordnade motorstyrningen. Förfarandet kan E33 3223 9 insättas såväl i motorer med insprutning i insugningsröret (SRE) som även i moto- rer med direkt bensininsprutning (BDE).

Claims (10)

10 15 20 25 30 10 Patentkrav

1. Förfarande för bestämning av en alkoholhalt i bränslet av en förbränningsmotor (1), vid vilken bränslet tillförs de enstaka cylindrarna (21...24) hos förbränninge- motorn (1) över en bränsleförsörjning (10) över en bränslefördelningsskena (11) och avgasen från förbränningsmotorn (1) avleds över ett avgasgrenrör (31) hos ett avgassystem (30), varvid avgassystemet (30) uppvisar åtminstone en avgassond (32), och aktuella ändringar av alkoholhalten i bränslet utvärderas ur ett signalför- lopp hos en lambdasignal (33) från avgassonden (32), som resulterar från en lambdareglering kännetecknat av att cylinderindividuella lambdaskillnader hos de enstaka cylindrarna (21 ...24), som resulterar från en enstaka cylinder- lambdareglering, utvärderas.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den tidsliga ändringen av lamb- dasignalen (33) eller den tidsliga ordningsföljden av de cylinderindividuella lamb- daskillnaderna hos de enstaka cylindrarna (21...24) utvärderas.

3. Förfarande enligt något av kraven 1 eller 2, kännetecknat av att utvärderingen av lambdasignalen (33) eller utvärderingen av den tidsliga ordningsföljden av de cylinderindividuella lambdaskillnaderna hos de enstaka cylindrarna (21...24) star- tas efter ingång av en tankningssignal (14) från en separat tankningsigenkänning.

4. Förfarande enligt något av kraven 1 till 3, kännetecknat av att från utvärdering- en av signalförloppet hos lambdasignalen (33) eller från utvärderingen av den tids- liga ordningsföljden av de cylinderindividuella lambdaskillnaderna hos de enstaka cylindrarna (21...24) härleds ett villkor för en bränsleförändring och/eller bestäms storleken av ändringen av alkoholhalten i bränslet.

5. Förfarande enligt något av kraven 1 till 4, kännetecknat av att efter bestämning av ändringen av alkoholhalten bestäms och lagras nya adaptionsvärden för en lambdareglering. 10 15 20 5133 ÉÉÜ 11

6. Förfarande enligt något av kraven 1 till 5, kännetecknat av att innan utvärde- ringen av lambdasignalen (33) eller innan utvärderingen av den tidsliga ordnings- följden av de cylinderindividuella lambdaskillnaderna hos de enstaka cylindrarna (21...24) genomförs en utjämning vid konstant och homogen bränslesammansätt- ning i bränslefördelningsskenan (11) hos förbränningsmotorn (1) och/eller vid felfri bränsleförsörjning (10).

7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att utjämningen genomförs vid en stationär driftpunkt hos förbränningsmotorn (1).

8. Förfarande enligt något av kraven 1 till 7, kännetecknat av att en genombland- ning av bränslet i bränslefördelningsskenan (11) reduceras genom införande av ett eller flera spjäll (12, 13) mellan cylindergrupper eller mellan de enstaka cylind- rarna (21...24) i bränslefördelningsskenan (11).

9. Förfarande enligt något av kraven 1 till 8, kännetecknat av att för åtminstone en cylinder eller en cylindergrupp (23, 24) hos förbränningsmotorn (1) förstoras volymen av bränslefördelningsskenan (11) genom en tillsatsvolym (15).

10. Användning av förfarandet enligt kraven 1 till 9 vid förbränningsmotorer (1), som drivs med ett bränsle med varierande alkoholhalt och uppvisar en insugnings- rörsinsprutning eller en direkt bensininsprutning.