SE534427C2 - Method and system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine - Google Patents

Method and system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
SE534427C2
SE534427C2 SE0801424A SE0801424A SE534427C2 SE 534427 C2 SE534427 C2 SE 534427C2 SE 0801424 A SE0801424 A SE 0801424A SE 0801424 A SE0801424 A SE 0801424A SE 534427 C2 SE534427 C2 SE 534427C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
valves
control unit
cylinders
phase
engine
Prior art date
Application number
SE0801424A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0801424L (en
Inventor
Ulf Carlsson
Mats Jaergenstedt
Original Assignee
Scania Cv Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scania Cv Ab filed Critical Scania Cv Ab
Priority to SE0801424A priority Critical patent/SE534427C2/en
Priority to PCT/EP2009/057332 priority patent/WO2009153233A1/en
Publication of SE0801424L publication Critical patent/SE0801424L/en
Publication of SE534427C2 publication Critical patent/SE534427C2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0253—Fully variable control of valve lift and timing using camless actuation systems such as hydraulic, pneumatic or electromagnetic actuators, e.g. solenoid valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F02D2041/0092—Synchronisation of the cylinders at engine start
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

The present invention relates to a method for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine, the said engine comprising a plurality of cylinders and at least one valve of each of the said cylinders, wherein a first control unit controls fuel injection into the said cylinders and a second control unit controls opening and/or closing of the said valves, wherein the method comprises the step of : by means of the said second control unit, controlling the said valves in a manner such that the first control unit can determine the phase of the four-stroke cycle of the said cylinder by determining a variation of rotation of a shaft of the said engine. The invention also relates to a device and a vehicle.

Description

534 427 Förutom sádana metoder med kamaxelstyrda ventiler finns det dock även motorer där ventilerna, istället för att vara kamaxelstyrda, öppnas och stängs med hjälp av hydrauliska och/eller elektromekaniska organ. 534 427 In addition to such methods with camshaft-controlled valves, however, there are also motors in which the valves, instead of being camshaft-controlled, are opened and closed by means of hydraulic and / or electromechanical means.

Oavsett vilken teknik som används är det viktigt att det hela tiden är känt i vilken takt av de fyra takterna en kolv i en cylinder befinner sig, dvs. det mäste vara möjligt att utan tvetydighet bestämma vilken av de tva cyklerna för en individuell kolv som utgör insug/kompression och vilken som utgör förbränning/avgas sä att insugningen av luft och utsläpp av avgaser är synkroniserat med bränsleinsprutningen.Regardless of which technology is used, it is important that it is always known at what rate of the four strokes a piston in a cylinder is, ie. it must be possible to determine without ambiguity which of the two cycles for an individual piston constitutes intake / compression and which constitutes combustion / exhaust so that the intake of air and emissions of exhaust gases are synchronized with the fuel injection.

Fyrtaktscykeln börjar vid den punkt där cylindern befinner sig vid sin övre dödpunkt (TDC), och denna position representerar fasvinkeln 0° av de 720° (tvà varv) som vevaxeln roterar under en fyrtaktscykel.The four-stroke cycle begins at the point where the cylinder is at its top dead center (TDC), and this position represents the phase angle 0 ° of the 720 ° (two turns) that the crankshaft rotates during a four-stroke cycle.

Med avseende pä motorer med kamaxeldrívna ventiler kan detta erhållas med hjälp av en pà kamaxeln anordnad sensor. Kamaxeln roterar med halva vevaxelns hastighet och genom kännedom om kamaxelns position kan det alltid bestämmas huruvida en cylinder befinner sig i t.ex. en kompressionstakt eller en avgastakt.With regard to motors with camshaft driven valves, this can be obtained by means of a sensor arranged on the camshaft. The camshaft rotates at half the speed of the crankshaft and by knowing the position of the camshaft it can always be determined whether a cylinder is in e.g. a compression rate or an exhaust rate.

Med avseende pä motorer utan kamaxel mäste dock fasvinkeln (t.ex. om vevaxeln befinner sig i det första eller andra varvet av fyrtaktscykeln) bestämmas pà ett annan sätt.However, in the case of motors without camshaft, the phase angle (eg if the crankshaft is in the first or second revolution of the four-stroke cycle) must be determined in a different way.

Om ventilerna och bränsleinjektorerna styrs med samma styrenhet kan denna styrenhet bestämma, t.ex. när motorn startas, att den första takten är en avgastakt som omedelbart följs av en kompressionstakt (eller vice versa), eftersom 534 427 styrenheten styr bàde ventilerna och bränsleinjektorerna. Det kan dock av olika skäl vara önskvärt att ha ventilstyrningen integrerad i en första styrenhet och bränsleinjektorstyrning i en andra styrenhet, t.ex. för att reducera styrenhetens belastning eftersom denna annars kan ha ett stort antal uppgifter att utföra, t.ex. om styrenheten utgörs av en motorstyrenhet.If the valves and fuel injectors are controlled with the same control unit, this control unit can determine, e.g. when the engine is started, that the first stroke is an exhaust stroke which is immediately followed by a compression stroke (or vice versa), since the control unit controls both the valves and the fuel injectors. However, for various reasons it may be desirable to have the valve control integrated in a first control unit and fuel injector control in a second control unit, e.g. to reduce the load on the control unit as this may otherwise have a large number of tasks to perform, e.g. if the control unit consists of a motor control unit.

Användning av tva styrenheter betyder dock att bada styrenheter másta ha samma syn pà vilken takt en TDC- kolvposition ska påbörja (dvs. insugning-kompression eller förbränning~avgas). Således är det nödvändigt att de två styrenheterna är ”synkroniserade” med varandra.However, the use of two control units means that both control units must have the same view of the rate at which a TDC piston position should begin (ie intake-compression or combustion ~ exhaust). Thus, it is necessary that the two control units are "synchronized" with each other.

Det finns ett flertal möjliga sätt att åstadkomma detta. T.ex. kan en styrenhet anordnas att vara masterstyrenhet och bestämma vilken av de tvà övre dödpunktspositionerna som ska tolkas som pabörjan av en insugning och sedan kommunicera detta meddelande till den andra styrenheten som utgör en slavstyrenhet. Nackdelen med en sådan lösning är dock att om informationen t.ex. sänds pà en fordonsstyrsystemdatabuss är dylika databussar ofta inte lämpliga för realtidskritisk data.There are several possible ways to accomplish this. For example. For example, one controller may be arranged to be the master controller and determine which of the two upper dead center positions is to be interpreted as the beginning of an intake and then communicate this message to the other controller which is a slave controller. The disadvantage of such a solution, however, is that if the information e.g. transmitted on a vehicle control system data bus, such data buses are often not suitable for real-time critical data.

Av denna anledning utgörs en alternativ lösning av att de tvà styrenheterna är anslutna till varandra, t.ex. medelst en detekterad signalförbindelse. Detta har ä andra sidan nackdelen att förutom att ge upphov till extra kostnader kan den extra kabeln gà sönder eller pá andra sätt felfungera.For this reason, an alternative solution is that the two control units are connected to each other, e.g. by means of a detected signal connection. On the other hand, this has the disadvantage that in addition to giving rise to extra costs, the extra cable can break or otherwise malfunction.

Således existerar det ett behov av en förbättrad metod för synkronisering av tvà styrenheter, varvid den första styrenheten styr öppning och stängning av ventiler medan den andra styrenheten styr bränsleinsprutning, i synnerhet med avseende pà motorer utan kamaxel. 534 427 SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en metod som löser ovannämnda problem. Detta syfte uppnàs med en metod enligt den kännetecknande delen av patentkrav 1.Thus, there is a need for an improved method of synchronizing two control units, the first control unit controlling the opening and closing of valves while the second control unit controls fuel injection, in particular with respect to engines without camshaft. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method which solves the above-mentioned problems. This object is achieved with a method according to the characterizing part of claim 1.

Uppfinningen har fördelen att genom att göra det möjligt att detektera fyrtaktscykelns fas genom att observera rotationsvariationen för en axel hos nämnda motor, såsom vevaxeln (t.ex. genom mätning pà svänghjulet), kan den första styrenheten bestämma fasen utan att fasinformation komuniceras mellan de tvà styrenheterna. Föreliggande är särskilt fördelaktig för användning vid en dieselmotor i ett tungt fordon.The invention has the advantage that by making it possible to detect the phase of the four-stroke cycle by observing the rotational variation of a shaft of said motor, such as the crankshaft (eg by measuring the flywheel), the first control unit can determine the phase without communicating phase information between the two the control units. The present is particularly advantageous for use with a diesel engine in a heavy vehicle.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 visar en exempelmotor vid vilken föreliggande uppfinning med fördel kan användas.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows an exemplary engine in which the present invention can be used to advantage.

Fig. 2 visar en graf över vevaxelvariationer under en fyrtaktscykel.Fig. 2 shows a graph of crankshaft variations during a four-stroke cycle.

Fig. 3 visar en exempelform enligt föreliggande uppfinning.Fig. 3 shows an exemplary form according to the present invention.

DETALJERAD BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFöRINGsFom/LER Sàsom nämnts ovan existerar motorer där ventiler istället för att vara kamaxelstyrda öppnas och stängs med hjälp av hydrauliska och/eller elektromekaniska organ. 534 427 Såsom också nämndes ovan är det ofta att föredra att styra bränsleinsprutning och ventiler vid en sådan motor genom användning av separata styrenheter.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS As mentioned above, motors exist where valves instead of being camshaft controlled are opened and closed by means of hydraulic and / or electromechanical means. 534 427 As also mentioned above, it is often preferable to control fuel injection and valves in such an engine by using separate control units.

I fig. 1 visas ett tvärsnitt av en exempelmotor där ventilerna styrs genom användning av elektromekaniska eller hydrauliska organ enligt föreliggande uppfinning. Figuren visar en kolv 102 bunden med en vevaxel 101. Kolven rör sig upp och ner i en fram och àtergáende rörelse i en cylinder 103 som svar pà en rotation av vevaxeln 101. Vid cylinderns 103 topp finns ventiler 105, 106. ventilen 105 kan öppnas för att möjliggöra insugning av luft i cylindern och ventilen 106 kan öppnas för att släppa ut avgaser som resulterar fràn förbränning i cylindern. En fordonsmotor innefattar ofta ett flertal cylindrar med associerade kolvar, genom t.ex. 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16. Den i fig. 1 visade motorn kan vara av godtycklig konfiguration även om endast en cylinder visas.Fig. 1 shows a cross section of an exemplary motor where the valves are controlled by using electromechanical or hydraulic means according to the present invention. The figure shows a piston 102 connected to a crankshaft 101. The piston moves up and down in a reciprocating motion in a cylinder 103 in response to a rotation of the crankshaft 101. At the top of the cylinder 103 there are valves 105, 106. the valve 105 can be opened to allow air to be sucked into the cylinder and the valve 106 can be opened to release exhaust gases resulting from combustion in the cylinder. A vehicle engine often includes a plurality of cylinders with associated pistons, by e.g. 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16. The engine shown in Fig. 1 can be of any configuration even if only one cylinder is shown.

Sàsom nämnts ovan styrs en förbränningsmotors ventiler vanligtvis med hjälp av en kamaxel som är anordnad att roteras synkroniserat med vevaxeln vid halva vevaxelns hastighet sä att ventilerna öppnas och stängs vid önskade tidpunkter med avseende pá kolvens 102 position.As mentioned above, the valves of an internal combustion engine are usually controlled by means of a camshaft which is arranged to be rotated synchronously with the crankshaft at half the speed of the crankshaft so that the valves are opened and closed at desired times with respect to the position of the piston 102.

Istället för att styras av en kamaxel kan dock den i fig. 1 visade motorventiler 105, 106 styras medelst elektromekaniska organ och/eller hydrauliska organ. Användning av ventiler som styrs elektroorganiskt eller hydrauliskt har t.ex. fördelen att ventilerna kan öppnas och stängas i olika utsträckning i beroende av aktuellt motorvarvtal och/eller motorlast. Sådana konfigurationer har även fördelen att de tidpunkter vid vilken ventilerna öppnas och stängs kan justeras, t.ex. baserat pá motorns aktuella körförhàllanden. 534 427 Fig. 1 visar även en styrenhet 110 för styrning av ventilernas 105, 106 (och motsvarande ventiler för motorns övriga cylindrar) operation, t.ex. genom styrning av lämpliga organ (ej visat) för öppning/stängning av nämnda ventiler. Fig. 1 visar även en styrenhet 111, vilken pá ett sedvanligt sätt styr bränsleinsprutningsmunstycken (ej visade) som används för att tillföra cylindrarna bränsle för efterföljande förbrännning. Styrenheten 111 kan t.ex. utgöras av den motorstyrenhet som ofta förekommer i ett fordon. Styrenheten 110, 111 utgör del av fordonsstyrsystemet. Fordonsstyrsystem i moderna fordon bestár vanligtvis av ett kommunikationsbussystem bestàende av en eller flera kommunikationsbussar för sammankoppling av olika pà fordonet lokaliserade elektroniska styrenheter och komponenter. Sàledes kan signaler till/frán ventilstyrorgan och insprutningsmunstycksstyrorgan t.ex. kommuniceras till/från styrenheterna 110, 111 med hjälp av lämplig kommunikationsbuss.However, instead of being controlled by a camshaft, the motor valves 105, 106 shown in Fig. 1 can be controlled by means of electromechanical means and / or hydraulic means. The use of valves that are controlled organically or hydraulically has e.g. the advantage that the valves can be opened and closed to varying degrees depending on the current engine speed and / or engine load. Such configurations also have the advantage that the times at which the valves are opened and closed can be adjusted, e.g. based on the current driving conditions of the engine. 534 427 Fig. 1 also shows a control unit 110 for controlling the operation of the valves 105, 106 (and corresponding valves for the other cylinders of the engine), e.g. by controlling suitable means (not shown) for opening / closing said valves. Fig. 1 also shows a control unit 111, which in a conventional manner controls fuel injection nozzles (not shown) which are used to supply fuel to the cylinders for subsequent combustion. The control unit 111 can e.g. consists of the engine control unit that is often present in a vehicle. The control unit 110, 111 forms part of the vehicle control system. Vehicle control systems in modern vehicles usually consist of a communication bus system consisting of one or more communication buses for interconnecting different electronic control units and components located on the vehicle. Thus, signals to / from valve control means and injection nozzle control means e.g. is communicated to / from the control units 110, 111 by means of a suitable communication bus.

Såsom nämnts ovan mäste, med avseende pà en motor utan kamaxel, de tvà styrenheterna 110, 111 komma överens om aktuell fas (fasvinkel) för vevaxeln, dvs. i vilket av de två varv av en fyrtaktscykel som en cylinder för närvarande opererar. Om ventilstyrenheten anser att en insugning är pà väg att ske, medan motorstyrenheten (injektorstyrenheten) anser att en förbränning är pà väg att ske kommer motorn att uppföra sig illa.As mentioned above, with respect to a motor without camshaft, the two control units 110, 111 must agree on the current phase (phase angle) of the crankshaft, ie. in which of the two revolutions of a four-stroke cycle a cylinder is currently operating. If the valve control unit considers that an intake is about to take place, while the engine control unit (injector control unit) considers that a combustion is about to take place, the engine will behave badly.

Vanligtvis är det tillräckligt att bestämma fasen för en cylinder, företrädesvis motorns första cylinder, eftersom de övriga cylindrarna i allmänhet opererar i fast relation till den första cylindern. Vid t.ex. en motor med àtta cylindrar 534 427 når de fyra första cylindrarna TDC med 90° rotationsförskjutning av vevaxeln. Var och en av de övriga cylindrarna (cylindrar 5-8) arbetar ofta i par med en av cylindrarna 1 - 4.It is usually sufficient to determine the phase of a cylinder, preferably the first cylinder of the engine, since the other cylinders generally operate in fixed relation to the first cylinder. At e.g. an engine with eight cylinders 534 427 reaches the first four cylinders TDC with 90 ° rotational displacement of the crankshaft. Each of the other cylinders (cylinders 5-8) often works in pairs with one of the cylinders 1 - 4.

Såsom nämnts ovan finns det många sätt på vilka kamaxelns fasvinkel kan kommuniceras mellan de två styrenheterna. Dessa metoder är dock kanske inte av ovanstående skäl fullt pålitliga, vilket är skälet till att en bestämning av fasvinkeln utgör föremål för föreliggande uppfinning.As mentioned above, there are many ways in which the phase angle of the camshaft can be communicated between the two control units. However, these methods may not be fully reliable for the above reasons, which is why a determination of the phase angle is the subject of the present invention.

Enligt föreliggande uppfinning kan båda styrenheter 110, 111, när fordonet ska startas, oberoende av varandra anta en fas, vilket således betyder att det finns möjlighet att styrenheterna antar olika faser. Denna fas verifieras sedan med hjälp av föreliggande uppfinning. Enligt uppfinningen styrs ventilerna av styrenheten 110 på ett sätt så att styrenheten 111 kan detektera den av ventilstyrenheten 110 inställda fasen genom att observera vevaxelns 101 rotationsuppträdande.According to the present invention, both control units 110, 111, when the vehicle is to be started, can independently assume one phase, which thus means that it is possible for the control units to assume different phases. This phase is then verified by the present invention. According to the invention, the valves are controlled by the control unit 110 in a manner so that the control unit 111 can detect the phase set by the valve control unit 110 by observing the rotational behavior of the crankshaft 101.

En exempelmetod enligt föreliggande uppfinning visas i fig. 3.An exemplary method according to the present invention is shown in Fig. 3.

Metoden startar i steg 301 där det bestäms, t.ex. av styrenheten lll, om fasbestämning erfordras t.ex. om fordonsmotorn ska startas (det är naturligtvis även möjligt att utföra nämnda bestämning även i andra situationer, t.ex. efter vissa tidsperioder eller om det finns någon indikation på att bestämningen om någon anledning kan vara fördelaktig att utföra). Detta kan t.ex. triggas av att styrenheten mottar ett meddelande om att startmotorn är på väg att aktiveras (t.ex. efter en förarbegäran) på en fordonskommunikationsbuss_ Om fasdetektering erfordras fortsätter metoden till steg 302, där vevaxelrörelsen övervakas av styrenheten 111. 534 427 Detta kan t.ex. àstadkomas pà ett sedvanligt sätt, t.ex. genom att detektera tänderna pä ett svänghjul där en tand har tagits bort för att möjliggöra identifiering av TDC.The method starts in step 301 where it is determined, e.g. of the control unit lll, if phase determination is required e.g. if the vehicle engine is to be started (it is of course also possible to perform said determination also in other situations, eg after certain time periods or if there is any indication that the determination may for some reason be advantageous to perform). This can e.g. is triggered by the control unit receiving a message that the starter motor is about to be activated (eg after a driver request) on a vehicle communication bus. . achieved in a customary manner, e.g. by detecting the teeth on a flywheel where a tooth has been removed to enable identification of TDC.

Svänghjulet är fixerat till vevaxeln och innefattar i allmänhet ett flertal tänder som möjliggör att vevaxelhastighetsvariationer, även inom ett enda vevaxelvarv, kan bestämas med hög noggrannhet genom användning av en lämplig sensor som detekterar de passerande tänderna.The flywheel is fixed to the crankshaft and generally includes a plurality of teeth which enable crankshaft speed variations, even within a single crankshaft revolution, to be determined with high accuracy by using a suitable sensor which detects the passing teeth.

Enligt föreliggande uppfinning detekteras fasen genom att detektera ett mönster i vevaxelns rotationsvariation och i en exempelutföringsform ástadkoms detta t.ex. genom att ventilstyrenheten, vid det första eller de första vevaxelvarven som orsakas av startmotorn, öppnar och stänger ventilerna 105, 106 som om motorn är startad medan ventilerna för alla andra cylindrar hàlls stängda. Detta får resultatet att vid insugnings-kompressionsfasen kommer cylinder 1 att ta in luft pá ett sedvanligt sätt och utföra en kompression pä ett sedvanligt sätt. Denna kompression kommer dock pà grund av tryckuppbyggnaden att ge upphov till en detekterbar inbromsning av vevaxeln. Omvänt kommer förbrännings-avgasfasen att uppvisa litet motstånd mot kolvrörelse eftersom avgasventilen (eller ventilerna) kommer att vara öppen.According to the present invention, the phase is detected by detecting a pattern in the rotational variation of the crankshaft and in an exemplary embodiment this is achieved e.g. by the valve control unit, at the first or the first crankshaft revolutions caused by the starter motor, opens and closes the valves 105, 106 as if the engine were started while the valves for all other cylinders are kept closed. This results in that during the suction-compression phase, cylinder 1 will take in air in a conventional manner and perform a compression in a conventional manner. However, due to the pressure build-up, this compression will give rise to a detectable deceleration of the crankshaft. Conversely, the combustion exhaust phase will have little resistance to piston movement because the exhaust valve (or valves) will be open.

Detta exemplifieras ytterligare i fig. 2 där en exempelvevaxelkaraktäristik visas för en fyrtaktscykel där ventilerna styrs enligt ovan och vid rotation av startmotorn med n rpm. För enkelhetens skull antas att kurvan börjar med kolven vid TDC. Under insugningen kommer vevaxelhastigheten att förbli väsentligen konstant, dvs n rpm. Under kompressionssteget kommer dock vevaxeln att inbromsas av det ökande cylindertrycket, och vid slutet av kompressionssteget 534 427 har vevaxelhastigheten reducerats till n2 rpm. I förbränningstakten utsätts kolven inte längre för det ökade mottrycket med resultatet att vevaxelhastigheten, trots att ingen förbränning faktiskt sker (i exempelutföringsformen pábörjar styrenheten lll inte bränsleinsprutning förrän fasen har bestämts). I en alternativ utföringsform kan dock styrenheten tillåtas att styra bränsleinsprutning enligt dess antagna fas, i vilket fall i den i fig. 2 visade karaktäristiken kan vara annorlunda om det även förekommer en förbränning), àtergàr till väsentligen n rpm (faktum är att även om det inte visas i figuren kommer hastigheten att nä en högre hastighet än n rpm pà grund av den i den komprimerade luften lagrade energin. Hastigheten skulle ha överskridit n rpm med ett än högre värde om det faktiskt hade skett en förbränning), där den förblir till nästa kompression (ej visad).This is further exemplified in Fig. 2 where an example crankshaft characteristic is shown for a four-stroke cycle where the valves are controlled as above and when rotating the starter motor by n rpm. For the sake of simplicity, it is assumed that the curve begins with the piston at TDC. During suction, the crankshaft speed will remain substantially constant, i.e. n rpm. During the compression stage, however, the crankshaft will be decelerated by the increasing cylinder pressure, and at the end of the compression stage 534 427, the crankshaft speed has been reduced to n2 rpm. At the rate of combustion, the piston is no longer subjected to the increased back pressure with the result that the crankshaft speed, even though no combustion actually takes place (in the exemplary embodiment, the control unit III does not start fuel injection until the phase has been determined). In an alternative embodiment, however, the control unit may be allowed to control fuel injection according to its assumed phase, in which case in the characteristic shown in Fig. 2 it may be different if there is also a combustion), returns to substantially n rpm (fact is that even if it not shown in the figure, the velocity will reach a higher velocity than n rpm due to the energy stored in the compressed air, the velocity would have exceeded n rpm by an even higher value if there had actually been a combustion), where it remains until the next compression (not shown).

Efter detektering av vevaxel (dvs svänghjul)-variationer (eller alternativt samtidigt med steget att detektera variationerna) bestäms fasen för fyrtaktscykeln. Detta kan t.ex. ástadkomas genom att detektera avvikelsen i den i fig. 2 visade vevaxelhastigheten eller genom att jämföra vevaxelns rotationshastighet vid TDC = l och TDC = 2 i fig. 2, vilket omedelbart avslöjar att TDC = l ska tolkas som 0° för 720°- cykeln, eftersom vevaxelns rotationshastighet kommer att vara lägre vid 360° (pà grund av den föregående kompressionen).After detecting crankshaft (ie flywheel) variations (or alternatively simultaneously with the step of detecting the variations), the phase of the four-stroke cycle is determined. This can e.g. achieved by detecting the deviation in the crankshaft speed shown in Fig. 2 or by comparing the rotational speed of the crankshaft at TDC = 1 and TDC = 2 in Fig. 2, which immediately reveals that TDC = 1 is to be interpreted as 0 ° for the 720 ° cycle, since the rotational speed of the crankshaft will be lower at 360 ° (due to the previous compression).

Således kan styrenheten 111, eller någon godtycklig styrenhet för den delen, detektera vevaxelns inbromsning som beror av kompressionen och därmed fastställa att den TDC som omedelbart följer kompressionen (retardationen) utgör 360°-positionen för 720°-cykeln. 534 427 Metoden fortsätter sedan till steg 304, där det bestäms om den bestämda fasen är densamma som den antagna fasen. Om så är fallet átervänder metoden till steg 301 och annars till steg 305 där den antagna fasen justeras enligt den bestämda fasen.Thus, the control unit 111, or any control unit for that matter, can detect the deceleration of the crankshaft due to the compression and thereby determine that the TDC immediately following the compression (deceleration) constitutes the 360 ° position of the 720 ° cycle. 534 427 The method then proceeds to step 304, where it is determined whether the determined phase is the same as the assumed phase. If so, the method returns to step 301 and otherwise to step 305 where the assumed phase is adjusted according to the determined phase.

Således tillhandahåller föreliggande uppfinning en enkel men samtidigt robust metod för att synkronisera fyrtaktsfasen för de tvà (eller fler om sà skulle vara fallet) styrenheterna sà att fasen för bränsleinsprutning kan inställas till att motsvara ventilstyrenhetens ventiloperation. Föreliggande uppfinning har även fördelen att ingen direkt signalering mellan motorstyrenhet och ventilstyrenhet erfordras, vilket även har fördelen att ingen detekterad signalförbindelse mellan de tva styrenheterna är nödvändig.Thus, the present invention provides a simple but at the same time robust method for synchronizing the four-stroke phase of the two (or more if so) control units so that the fuel injection phase can be set to correspond to the valve operation of the valve control unit. The present invention also has the advantage that no direct signaling between motor control unit and valve control unit is required, which also has the advantage that no detected signal connection between the two control units is necessary.

Företrädesvis vet motorstyrenheten vilken cylinder som har ventiler arbetande pá ett normalt sätt, även om styrenheten i mànga situationer kommer att kunna bestämma detta genom att notera vilken vevaxelposition som motsvarar TDC för en specifik cylinder.Preferably, the engine control unit knows which cylinder has valves operating in a normal manner, although in many situations the control unit will be able to determine this by noting which crankshaft position corresponds to the TDC for a specific cylinder.

Såsom inses av en fackman inom teknikomràdet finns det manga alternativa sätt pà vilka ventilöppning och stängning kan styras och som fortfarande möjliggör att fasen kan bestämmas.As will be appreciated by one skilled in the art, there are many alternative ways in which valve opening and closing can be controlled and which still allow the phase to be determined.

Istället för att styra ventilerna för cylinder l på ett sedvanligt sätt är det t.ex., och naturligtvis, även möjligt att styra ventilerna för godtycklig cylinder i syfte att åstadkomma fasdetekteringen, företrädesvis med en motorstyrenhet som vet vilken cylinder som har ventiler arbetande pá ett sedvanligt sätt. Även mer komplexa scheman för att styra ventilerna kan användas, t.ex. genom att styra ventiler för fler än en cylinder, endast en ventil för en cylinder, hålla alla eller en del av de övriga cylindrarnas 534 427 ll ventiler öppna, eller öppna de övriga cylindrarnas ventiler under respektive kompressionsfas.Instead of controlling the valves for cylinder 1 in a conventional manner, it is, for example, and of course, also possible to control the valves for any cylinder in order to effect the phase detection, preferably with a motor control unit which knows which cylinder has valves operating on a usual way. Even more complex schemes for controlling the valves can be used, e.g. by controlling valves for more than one cylinder, only one valve for one cylinder, keeping all or part of the valves of the other cylinders 534 427 III open, or opening the valves of the other cylinders during the respective compression phase.

Föreliggande uppfinning har även fördelen att ventilstyrenheten och motorstyrenheten vid motorstart individuellt kan inställa en TDC som ska betraktas som O°-fas, eftersom motorstyrenheten sedan omedelbart kan bestämma om dess antagande är korrekt och annars utföra ett fashopp för att synkronisera med ventilstyrenheten.The present invention also has the advantage that the valve control unit and the motor control unit at engine start can individually set a TDC to be considered as 0 ° phase, since the motor control unit can then immediately determine if its assumption is correct and otherwise perform a phase jump to synchronize with the valve control unit.

Claims (12)

10 15 20 25 30 534 427 12 P A T E N T K R A V10 15 20 25 30 534 427 12 P A T E N T K R A V 1. Metod för att bestämma fasen hos en fyrtakts förbränningsmotor, där nämnda motor innefattar ett flertal cylindrar (103) och åtminstone en ventil (105, 106) för var och en av nämnda cylindrar (103), varvid en första styrenhet (111)styr bränsleinsprutning i nämnda cylindrar (103) och en andra styrenhet (110), skiljd från nämnda första styrenhet (111), styr öppning och/eller stängning av nämnda ventiler (105, 106), innefattar steget att: k ä n n e t e c k n a d av att metoden - med hjälp av nämnda andra styrenhet (110), styra nämnda ventiler (105, 106) på ett sätt så nämnda första styrenhet (111) kan bestämma fasen för fyrtaktscykeln för nämnda cylindrar (103) genom bestämning av en rotationsvariatíon för en axel (101) hos nämnda motor, nämnda steg att styra nämnda ventiler (105, 106) består av steget att styra ventilen eller ventilerna för en av cylindrarna (103) enligt normal operation medan ventilerna för åtminstone en del av övriga cylindrar (103)styrs på ett sätt som avviker från normal operation.A method of determining the phase of a four stroke internal combustion engine, said engine comprising a plurality of cylinders (103) and at least one valve (105, 106) for each of said cylinders (103), a first control unit (111) controlling fuel injection into said cylinders (103) and a second control unit (110), separate from said first control unit (111), control opening and / or closing of said valves (105, 106), comprises the step of: characterized in that the method - by means of said second control unit (110), controlling said valves (105, 106) in such a way that said first control unit (111) can determine the phase of the four-stroke cycle of said cylinders (103) by determining a rotational variation of a shaft (101) of said engine, said step of controlling said valves (105, 106) consists of the step of controlling the valve or valves of one of the cylinders (103) according to normal operation while the valves of at least a part of the other cylinders (103) are controlled in a manner which deviates from normal operation. 2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ventilerna (104, 106)för nämnda åtminstone några andra cylindrar (103) hålls stängda eller öppna under nämnda bestämning av fasen.A method according to claim 1, characterized in that the valves (104, 106) of said at least some other cylinders (103) are kept closed or open during said determination of the phase. 3. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att bestämningen av rotationsvariationen för en axel hos nämnda motor utgör en bestämning av rotationsvariationen för en vevaxel (101). 10 15 20 25 30 534 427 13Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination of the rotational variation of a shaft of said motor constitutes a determination of the rotational variation of a crankshaft (101). 10 15 20 25 30 534 427 13 4. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda bestämning av rotationsvariationen för en axel (101)bestäms genom mätning av en rotationsvariation för ett svänghjul.A method according to any one of the preceding claims, characterized in that said determination of the rotational variation of a shaft (101) is determined by measuring a rotational variation of a flywheel. 5. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda första styrenhet (111) utgörs av en motorstyrenhet.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said first control unit (111) consists of a motor control unit. 6. System för att bestämma fasen hos en fyrtakts förbränningsmotor, där nämnda motor innefattar ett flertal cylindrar (103) och åtminstone en ventil (105, 106) för var och en av nämnda cylindrar (103), där systemet innefattar en första styrenhet (111) som är anordnad att styra bränsleinsprutning i nämnda cylindrar (103) och en andra styrenhet (110), skild från nämnda första styrenhet (111), som är anordnad att styra öppning och/stängning av nämnda ventiler (105, 106), k ä n n e t e c k n a t av att systemet innefattar organ för att: - med hjälp av nämnda andra styrenhet (110), styra nämnda ventiler (105, 106) på ett sätt så att nämnda första styrenhet (111) kan bestämma fasen för fyrtaktscykeln för nämnda cylindrar (103) genom bestämning av en rotationsvariation för en axel (101) hos nämnda motor, nämnda styrning av nämnda ventiler (105, 106) består av styrning av ventilen eller ventilerna för en av cylindrarna (l03)enligt normal operation medan ventilerna för åtminstone en del av de övriga cylindrarna (103) styrs på ett sätt som skiljer sig från normal operation.. av attA system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine, said engine comprising a plurality of cylinders (103) and at least one valve (105, 106) for each of said cylinders (103), the system comprising a first control unit (111 ) arranged to control fuel injection in said cylinders (103) and a second control unit (110), separate from said first control unit (111), which is arranged to control opening and / or closing of said valves (105, 106), k ä characterized in that the system comprises means for: - by means of said second control unit (110), controlling said valves (105, 106) in a manner so that said first control unit (111) can determine the phase of the four-stroke cycle of said cylinders (103) by determining a rotational variation for a shaft (101) of said engine, said control of said valves (105, 106) consists of controlling the valve or valves of one of the cylinders (10 3) according to normal operation while the valves of at least a part of the island the other cylinders (103) are controlled in a manner different from normal operation .. by 7. System enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t ventilerna (105, l06)för nämnda åtminstone en del andra 10 15 20 25 30 534 427 14 cylindrar (103) hålls stängda eller öppna under nämnda bestämning av fasen.System according to claim 6, characterized in that the valves (105, 106) for said at least some other cylinders (103) are kept closed or open during said determination of the phase. 8. System enligt något av kraven 6 - 7, k ä n n e t e c k - n a t av att bestämningen av rotationsvariationen för en axel hos nämnda motor utgör en bestämning av rotationsvariationen för en vevaxel (101).A system according to any one of claims 6 to 7, characterized in that the determination of the rotational variation of a shaft of said motor constitutes a determination of the rotational variation of a crankshaft (101). 9. System enligt något av kraven 6 - 8, k ä n n e t e c k - n a t av att nämnda bestämning av rotationsvariationen för en axel (101) bestäms genom mätning av en rotationsvariation för ett svänghjul.9. A system according to any one of claims 6 to 8, characterized in that said determination of the rotation variation of a shaft (101) is determined by measuring a rotation variation of a flywheel. 10. System enligt något av kraven 6 - 9, k ä n n e t e c k - n a t av att nämnda första styrenhet (111) utgörs av en motorstyrenhet.System according to any one of claims 6 - 9, characterized in that said first control unit (111) consists of a motor control unit. 11. Anordning för användning i ett system för att bestämma fasen hos en fyrtakts förbränningsmotor, där nämnda motor innefattar ett flertal cylindrar (103) och åtminstone en ventil (105, 106) för var och en av nämnda cylindrar (103), där anordningen är anordnad att styra öppning och/eller stängning av nämnda ventiler (105, 106), k ä n n e t e c k n a d av att anordningen innefattar organ för att: - styra nämnda ventiler (105, 106) på ett sådant sätt att fasen för fyrtaktscykeln för nämnda cylindrar (103) kan bestämmas genom bestämning av en rotationsvariation för en axel (101) hos nämnda motor, nämnda styrning av nämnda ventiler (105, 106) består av styrning av ventilen eller ventilerna för en av cylindrarna (103) enligt normal operation medan ventilerna för åtminstone en del av de övriga 534 427 15 cylindrarna (103) styrs på ett sätt som skiljer sig från normal operationAn apparatus for use in a system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine, said engine comprising a plurality of cylinders (103) and at least one valve (105, 106) for each of said cylinders (103), the apparatus being arranged to control the opening and / or closing of said valves (105, 106), characterized in that the device comprises means for: - controlling said valves (105, 106) in such a way that the phase of the four-stroke cycle of said cylinders (103 ) can be determined by determining a rotational variation of a shaft (101) of said engine, said control of said valves (105, 106) consists of controlling the valve or valves of one of the cylinders (103) according to normal operation while the valves of at least one part of the other 534 427 cylinders (103) is controlled in a manner different from normal operation 12. Fordon, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar ett system och/eller en anordning enligt något av kraven 6 - ll.Vehicle, characterized in that it comprises a system and / or a device according to any one of claims 6 - ll.
SE0801424A 2008-06-18 2008-06-18 Method and system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine SE534427C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0801424A SE534427C2 (en) 2008-06-18 2008-06-18 Method and system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine
PCT/EP2009/057332 WO2009153233A1 (en) 2008-06-18 2009-06-15 Method and system at a vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0801424A SE534427C2 (en) 2008-06-18 2008-06-18 Method and system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0801424L SE0801424L (en) 2009-12-19
SE534427C2 true SE534427C2 (en) 2011-08-16

Family

ID=40940531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0801424A SE534427C2 (en) 2008-06-18 2008-06-18 Method and system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine

Country Status (2)

Country Link
SE (1) SE534427C2 (en)
WO (1) WO2009153233A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2392820T3 (en) * 2002-07-31 2012-12-14 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Engine control device
JP4244774B2 (en) * 2002-11-29 2009-03-25 株式会社デンソー Vehicle control system
EP1803916B1 (en) * 2005-12-30 2009-03-04 Scania CV Aktiebolag (publ) A method and a system for synchronization

Also Published As

Publication number Publication date
SE0801424L (en) 2009-12-19
WO2009153233A1 (en) 2009-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6170322B1 (en) Stroke identifying unit of a four-stroke engine
US8631688B1 (en) System and method for detecting a fault in a pressure sensor that measures pressure in a hydraulic valve actuation system
JP4767312B2 (en) Device for determining cylinder deactivation
US20160116371A1 (en) Induction diagnostics for skip fire engine
CN103775223B (en) One stablizes the method burnt for identification
CN101440751A (en) Diagnostic system for valve actuation mechanism
US20080173079A1 (en) Method for detecting engine rotation direction
CN104929794A (en) Camshaft Position Determination
US10094304B1 (en) System and method for diagnosing a variable displacement engine
JP2006514222A (en) Method for control of direct injection in an internal combustion engine
CN101793215A (en) Asynchronous control of high-pressure pump for direct injection engines
CN1386972A (en) Method for control of engine to reduce exhaust gas during cold starting and idling of car
JP2002525494A (en) Device for detecting phase
EP3208451B1 (en) Device for stopping diesel engine
CN103628993B (en) Use the valve mechanism fault-indicating system and method for engine misfiring
CN102536471A (en) Stop control apparatus for internal combustion engine
TW201719011A (en) Process for managing the re-start of an internal combustion engine in a start and stop system
JP2008175174A (en) Internal-combustion engine
SE534427C2 (en) Method and system for determining the phase of a four-stroke internal combustion engine
CN104653319B (en) Method for determining the current cylinder stroke of a piston engine
US9359942B2 (en) Turbocharger waste gate
JP2001140691A (en) Method and device for detecting operation state of cylindeer of six or twelve-cylinder internal combustion engine
CN101397946B (en) Engine having stroke judgement unit
JP2008014194A (en) Engine control device
US11905902B2 (en) Method for managing start up of a four-stroke engine

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed