SE537304C2 - Förfarande för styrning av en motor med VTG-turboladdare - Google Patents

Description

537 304 BESKRIVNING Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och ett system som förbättrar styrningen av en förbränningsmotor med VTG.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och ett system som förbättrar styrningen av en förbränningsmotor med VTG och EGR.

Dessa syften, och andra, uppnås med ett förfarande, system och datorprogramprodukt såsom definierat i de bilagda patentkraven. Följaktligen, för att nå högre prestanda anpassas styrenheten som styr motorn till att styra en förbränningsmotor med VTG (Variable Geometry T urbine), så att när ett behov av högre vridmoment bestäms föreligga, motorn styrs i ett driftläge som ger högre laddningstryck, varvid VTG sluts för att generera ett högre turboladdningstryck. Därmed kan behovet av högre vridmoment uppfyllas snabbare och motorns respons förbättras.

I en annan utiöringsforrn anpassas en elektronisk styrenhet för att detektera ett behov av högre vridmoment, varvid fastställande av ett villkor som indikerar behov av ett högt vridmoment är uppfyllt medför att den elektroniska styrenheten (ECU) börjar sluta VTG till en position som ger maximal turbineffekt utan att överskrida nägra emissionsgränser. Därmed maximeras motorns respons och motorn kan omedelbart leverera maximalt vridmoment.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av icke-begränsande exempel och med hänvisning till de bilagda ritningama, på vilka: - Fig. 1 är en generell delvy av en av motor, inklusive en turboladdare med VTG och EGR.

- Fi g. 2 är ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid växling mellan olika driftlägen i enlighet med en första utföringsforrn.

- Fig. 3 är ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid växling mellan olika driftlägen i enlighet med en andra utföringsform.

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 537 304 fordon, såsom en buss eller liknande. Exempelmotom 100 i fig. 1 är en dieselmotor som är utrustad med turboladdare och som har fem cylindrar 105. Turboladdaren är en turboladdare av typ VTG (Variable Turbine Geometry). Turboladdaren har en kompressor 102 som drivs av en turbin 103. Så som anges ovan kan turbinen vara av godtycklig typ med Variable Turbine Geometry (VTG).

Dessutom är exempelmotorn utrustad med en EGR-ventil 107. EGR-ventilen 107 styr mängden avgas som återförs till luftintaget på motorn 100.

Motom styrs av en dator i form av en elektronisk styrenhet (ECU) 106. ECU 106 är ansluten till motorn fór att styra motorn. Dessutom levererar givare på motom sensorsigiaaler till ECU 106.

Utgående från sensorsignalema från motom och andra signaler från andra delar av motorfordonet som motom sitter i styr ECU 106 motom med hjälp av pro grammerade datorinstruktioner eller på liknande sätt. Typiskt finns programmerade datorinstruktioner i form av en datorprograrnprodukt 110, 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 visas ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid växling mellan olika driftlägen i enlighet med en första utföringsform. I ett forsta steg 201 ställs ECU in att styra motorn i enlighet med ett forsta regulj ärt driftläge. Sedan, i ett andra steg 203, kontrollerar ECU om villkoret fór byte av driftläge är uppfyllt. Villkoret för byte av driftläge är ett eller flera villkor som prediktera ett ökat vridmomentbehov inom den närmaste framtiden. Ett villkor som används för att prediktera ökat vridmoment kan till exempel vara en period av hög bränsletillfórsel, följd av låg bränsletillforsel. Ett annat förhållande som används för att prediktera ett ökat vridmomentbehov är om brånsleinsprutningshastigheten ökar till över ett forutbestämt tröskelvärde. Om en vridmomentökning predikteras i steg 203 övergår styrproceduren till ett tredje steg 205, och annars fortsätter ECU att styra motom i det första, reguljära, driftläget.

I det tredje steget 205 börjar ECU generera ett högre avgastryck genom att styra VTG till en mera sluten position, vid oförändrat motorvarvtal. På grund av det högre avgastrycket måste brånslemängden ökas något för att upprätthålla motorvarvtalet. Ju högre acceptabelt värde för tillkommande pumparbete, desto mera sluts VTG. En mera sluten VTG-position tillåter turbinen att leverera högre effekt från turbinen till kompressorn i turboladdaren, inom vissa 537 304 gränser. I detta driftläge kan styrsystemet ställas in att optimera laddningstrycket i förhållande till den extra bränslemängd som krävs för att upprätthålla det högre laddningstrycket, i enlighet med en fördefinierad styrstrategi.

EGR styrs med återkopplad reglering, medan VTG kan styras med värden lagrade i diagram- eller tabellform. Tabellvärdena väljs så att laddningstrycket är högre än i det första, reguljära, driftläget. För att generera det högre laddningstrycket krävs ett högre avgastryck, vilket innebär att motom måste utföra ett större pumparbete.

Därefter, i ett fjärde steg 207, kontrollerar ECU om ett villkor för att lämna driftläget med högre avgastryck är uppfyllt. Villkoret som används för att avsluta driftläget kan till exempel vara att mängden bränsle som sprutas in är högre än ett visst tröskelvärde eller att mängden bränsle som sprutas in är högre än ett visst tröskelvärde i kombination med en överskottsmängd luft, vilket t.ex. kan mätas med en massflödessensor i luftintaget. Driftläget med högt avgastryck kan även ställas in att avslutas efter en fördefinierad tid. Om villkoret för att avsluta driftläget är uppfyllt återgår proceduren till steg 201, där ECU styr motorn i enlighet med det första, reguljära, driftläget. Om villkoret för att avsluta driftläget däremot inte är uppfyllt fortsätter ECU att styra motom i ett driftläge med högt laddningstryck.

I fig. 3 visas ett flödesschema som illustrerar stegen i en stymingsprocedur vid växling mellan olika driftlägen i enlighet med en andra utföringsform. Först, i ett första steg 301, ställs ECU in att styra motom i enlighet med ett första regulj ärt driftläge. Sedan, i ett andra steg 303, kontrollerar ECU om villkoret för byte av driftläge är uppfyllt. Villkoret för byte av driftläge ställs in att vara detektering av ett högt vridmomentbehov. Villkoret som används för att detektera ett högt vridmomentbehov kan till exempel vara att mängden insprutat bränsle begränsas av massflödet av luft till cylindrama med mer än ett fördefinierat värde. Ett annat villkor som kan användas är att jämföra vridmomentbehovet med aktuellt vridmomentvärde.

Om skillnaden överstiger ett fördefinierat tröskelvärde bedöms villkoret enligt steg 303 vara uppfyllt. Om ett högt vridmomentbehov detekteras i steg 303 övergår styrproceduren till ett tredje steg 305, och annars fortsätter ECU att styra motom i det första, reguljära, driftläget.

I det tredje steget, 305 börjar ECU generera ett högre vridmoment genom att styra VTG till en mera sluten position. Följaktligen, uppnås ett högre laddningstryck genom att turbinvarvtalet ökas. Dänned kan mera bränsle tillföras cylindrama, vilket resulterar i ett högre vridmoment. l steg 305, styrs VTG till en position som ger maximal turbíneffekt. Denna position är beroende av aktuellt gasrnassflöde genom turbinen. Genom att lagra värden för olika 537 304 driftlägen i ett diagram eller en tabell i styrsystemet, kan styrsystemet anpassas att styra VTG till en position som genererar maximal turbineffekt för varje gasmassflöde genom turbinen.

Detta uppnås genom att avläsa aktuellt gasmassflöde och styra VTG till en position motsvarande maximal turbineffekt för det gasmassflöde som ges enligt den tabell som är lagrad i styrsystemet.

Följaktligen styrs EGR med äterkopplad reglering, medan VTG kan styras med värden lagrade i diagram- eller tabellfonn. Tabellvärdena väljs så att laddningstryeket maximeras.

För att generera det rnaximerade laddningstrycket krävs ett högre avgastryck, vilket innebär att motom måste utföra ett större pumparbete.

Därefter, i ett fjärde steg 307, kontrollerar ECU om ett villkor för att lämna driftläget med högre vridmoment är uppfyllt. Villkoret som används för att avsluta driftläget kan till exempel vara att mängden bränsle som sprutas in är lika med behovet av bränsle. Dessutom kan ett bi- villkor om lufiöverskott krävas för att avsluta driftläget med högt vridmoment, eller mängden bränsle som sprutas in i kombination med ett visst luftöverskott. Om villkoret för att avsluta driftläget är uppfyllt återgår proceduren till steg 301, där ECU styr motom i enlighet med det första, reguljära, driftläget. Om villkoret för att avsluta driftläget däremot inte är uppfyllt fortsätter ECU att styra motom i ett driftläge med högt avgastryck. Det högre avgastrycket bidrar då till att uppfylla behovet av högt vridmoment.

Claims (16)

537 304 PATENTKRAV

1. Förfarande för styrning av en förbränningsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motorn är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en turbin (103) av typ Variable Turbine Geometry, kännetecknat av stegen att: - bestämma (303) att det föreligger ett behov av högre vridmoment - övergå (305) till ett driftläge med högt laddningstryck, i vilket Variable Turbine Geometry sluts för att generera ett högre turboladdningstryck i beroende av att ett behov av högre vridmoment bestäms föreligga, varvid Variable Turbine Geometry styrs till en position som genererar maximal turbineffekt.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av steget att styra Variable Turbine Geometry till en position som genererar maximal turbineffekt genom att mäta aktuellt gasmassflöde genom turbinen och styra Variable Turbine Geometry till en position som genererar maximal turbineffekt enligt en tabell med motsvarande värden.

3. Förfarande enligt något av patentkraven 1-2, kännetecknat av steget att fastställa att ett behov av högt vridmoment föreligger när skillnaden mellan aktuellt vridmomentbehov överskrider aktuellt vridmoment med ett fördefmierat tröskelvärde.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknat av steget att lämna drifiläget med högt laddningstryck vid detektering av en fördefinierad händelse.

5. F örfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av steget att lämna driftläget med högre laddningstryck när mängden bränsle som sprutas in är lika med behovet av bränsle och/eller det föreligger ett visst massflöde av överskottslufi till cylindrarna.

6. System för styrning av en förbränningsmotor (100) vilken innehåller en turboladdare (103) med en turbin av typ Variable Turbine Geometry, för drivning av ett motorfordon (10), kännetecknad av: - organ (106) för att bestämma att det föreligger ett behov av högre vridmoment, 537 304 - organ (106) för att övergå till ett driftläge med högre laddningstryck i beroende av att ett högre vridmomentbehov bestäms föreligga, och - organ (106) för att sluta Variable Turbine Geometry, varvid Variable Turbine Geometry styrs till en position som genererar maximal turbineffekt.

7. System enligt patentkrav 6, kännetecknat av att organet for att styra Variable Turbine Geometry till en position som genererar maximal turbineffekt är anordnat att avläsa aktuellt gasmassflöde genom turbinen och styra Variable Turbine Geometry till en position som genererar maximal turbineffekt enligt en tabell med motsvarande värden.

8. System enligt något av patentkraven 6-7, kännetecknat av organ för att fastställa att ett behov av högt vridmoment föreligger när skillnaden mellan aktuellt vridmomentbehov överskrider aktuellt vridmoment med ett fórdefinierat tröskelvärde.

9. System enligt något av patentkraven 6-8, kännetecknat av organ för att lämna driftläget med högt laddningstryck vid detektering av en fördefinierad händelse.

10. l0. System enligt patentkrav 9, kännetecknat av att organet fór att lärnna driftläget med högre laddningstryck är anordnat att lämna detta drifiläge när mängden bränsle som sprutas in är lika med behovet av bränsle och/eller det föreligger ett visst massflöde av överskottslufl till cylindrarna.

11. ll. Datorprogram (110) för styrning av en förbränningsmotor (100) utrustad med en Variable Turbine Geometry (103) och som driver ett motorfordon (10), kännetecknat av att datorprogrammet innehåller programsegrnent som då de exekveras på en dator för styrning av förbränningsmotom får datorn att utföra stegen att: - bestämma eller motta en indikering om att det föreligger ett behov av högre vridmoment, och - övergå till ett drifiläge med högt laddningstryck, i vilket Variable Turbine Geometry sluts för att generera ett högre turboladdningstryck i beroende av ett indikerat behov av högre 537 304 vridmoment, varvid Variable Turbine Geometry styrs till en position som genererar maximal turbineffekt.

12. Datorprogram enligt patentkrav 11, kännetecknat av programsegment för att styra Variable Turbine Geometry till en position som genererar maximal turbineffekt genom att mäta aktuellt gasmassflöde genom turbinen och styra Variable Turbine Geometry till en position som genererar maximal turbineffekt enligt en tabell med motsvarande värden.

13. Datorprogram enligt något av patentkraven 11-12, kännetecknat av programsegment för att fastställa att ett behov av högt vridmoment föreligger när skillnaden mellan aktuellt vridmomentbehov överskrider aktuellt vridmoment med ett fördefinierat tröskelvärde.

14. Datorprogram enligt något av patentkraven 11-13, kännetecknat av programsegment för att lämna driftläget med högt laddningstryck vid detektering av en fördefinierad händelse.

15. Datorprogram enligt patentkrav 14, kännetecknat av programsegment för att lämna drifiläget med högre laddningstryck när mängden bränsle som sprutas in är lika med behovet av bränsle och/eller det föreligger ett visst massflöde av överskottslufi till cylindrarna.

16. Digitalt lagringsmedium (108) på vilket lagras datorprogrammet enligt något av i patentkraven 11-15.