SE537308C2 - Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel - Google Patents

Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel Download PDF

Info

Publication number
SE537308C2
SE537308C2 SE1350511A SE1350511A SE537308C2 SE 537308 C2 SE537308 C2 SE 537308C2 SE 1350511 A SE1350511 A SE 1350511A SE 1350511 A SE1350511 A SE 1350511A SE 537308 C2 SE537308 C2 SE 537308C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
combustion
during
injection
nitrogen oxides
control
Prior art date
Application number
SE1350511A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1350511A1 (sv
Inventor
Ola Stenlåås
Kenan Muric
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 SE1350511A priority Critical patent/SE537308C2/sv
Priority to BR112015024995A priority patent/BR112015024995A2/pt
Priority to PCT/SE2014/050495 priority patent/WO2014175821A1/en
Priority to DE112014001776.0T priority patent/DE112014001776B4/de
Publication of SE1350511A1 publication Critical patent/SE1350511A1/sv
Publication of SE537308C2 publication Critical patent/SE537308C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
    • F02D35/026Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1461Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine
    • F02D41/1462Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine with determination means using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems
    • F02D41/3836Controlling the fuel pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/36Control for minimising NOx emissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809Common rail control systems
    • F02D41/3827Common rail control systems for diesel engines
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Sammandrag Foreliggande uppfinning hanfor sig till ett forfarande for styrning av en forbranningsmotor (101), varvid namnda forbranningsmotor (101) innefattar atminstone en forbranningskammare (201) och organ (202) for tillfOrsel av bransle till namnda forbranningskammare (201), varvid forbranning i namnda forbranningskammare (201) sker i forbranningscykler. Forfarandet är kannetecknat av att: under en forsta del av en forsta forbranningscykel, estimera ett forsta matt pa kvaveoxider (NO) resulterande vid forbranning under namnda forsta forbranningscykel, och baserat pa namnda forsta matt, reglera forbranning under en pafoljande del av namnda forsta forbranningscykel. Uppfinningen avser aven ett system och ett fordon.

Description

537 308 FORFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FORBRANNINGSMOTOR GENOM REGLERING AV FORBRANNINGEN I EN FORBRANNINGSKAMMARE UNDER PAGAENDE FORBRANNINGSCYKEL Uppfinningens omrAde Foreliggande uppfinning hanfor sig till forbranningsmotorer, och i synnerhet till ett forfarande far reglering av en fOrbranningsmotor enligt ingressen till patentkravet 1. Uppfinningen avser aven ett system och ett fordon, liksom ett datorprogram och en datorprogramprodukt, vilka implementerar forfarandet enligt uppfinningen.
Uppfinningens bakgrund NedanstAende bakgrundsbeskrivning utgor bakgrundsbeskrivning for uppfinningen, och behover sAledes inte nodvandigtvis utgora kand teknik.
PA grund av okade myndighetsintressen avseende fororeningar och luftkvalitet har utslapps (emissions) -standarder och utslappsbestammelser avseende utslapp frAn forbranningsmotorer framtagits i manga jurisdiktioner.
Dylika utslappsbestammelser utgor ofta kravuppsattningar vilka definierar acceptabla granser for avgasutslapp vid fordon utrustade med forbranningsmotorer. Exempelvis regleras ofta nivaer for utslapp av kvaveoxider (NO), kolvaten (HC) och kolmonoxid (CO). Dessa utslappsbestammelser kan aven t.ex. hantera forekomst av partiklar i avgasutslapp.
I en stravan att uppfylla dessa utslappsbestammelser behandlas (renas) de avgaser som orsakas av farbranningsmotorns forbranning. T.ex. kan en s.k. katalytisk reningsprocess utnyttjas, varfor ocksa avgasbehandlingssystem, sasom vid t.ex. fordon och andra farkoster, vanligtvis innefattar en eller flera katalysatorer och/eller andra komponenter. Tex. 1 537 308 innefattar avgasbehandlingssystem vid fordon med dieselmotor ofta partikelfilter.
Forekomsten av oonskade foreningar i det fran forbranningsmotorns resulterande avgasflodet orsakas i star utstrackning av forbrAnningsprocessen i forbranningsmotorns forbranningskammare, Atminstone delvis beroende pA den mangd bransle som AtgAr vid forbrAnningen. Av denna anledning, samt av det faktum att en mycket star del av framforallt tunga fordons driftsekonomi styrs av mangden forbrukat bransle, laggs Oven star moda pA att effektivisera forbranningsmotorns forbranning vid stravan att minska utslapp samt bransleforbrukning.
Sammanfattning av uppfinningen Det Or ett syfte med foreliggande uppfinning att tillhandahAlla ett forfarande for reglering av en forbranningsmotor. Detta syfte uppnas med ett forfarande enligt patentkrav 1.
Foreliggande uppfinning hanfor sig till ett forfarande fOr styrning av en forbranningsmotor, varvid namnda forbranningsmotor innefattar Atminstone en forbrAnningskammare och organ for tillforsel av bransle till namnda forbranningskammare, varvid forbranning i namnda forbranningskammare sker i forbranningscykler. Forfarandet Or kAnnetecknat av att: - under en forsta del av en forsta forbranningscykel estimeras ett fOrsta matt pA kvaveoxider NO resulterande vid forbranning under nAmnda forsta forbranningscykel, och - baserat pA namnda forsta matt, regleras forbranning under en pafoljande del av namnda forsta fOrbranningscykel.
SAsom har namnts ovan har fOrbranningsmotorns verkningsgrad star inverkan pA ett fordons totalekonomi, i synnerhet med 2 537 308 avseende pa tunga fordon. Av denna anledning är det ofta onskvart att forbranningen styrs pa ett satt som medfor en sa effektiv forbranning som mojligt.
Forbranningen kan aven styras med avseende pa onskade avgasegenskaper. T.ex. kan insprutningstidpunkt och/eller mangden insprutat bransle styras for att paverka farbranningens forlopp och dammed t.ex. avgasstrommens temperatur och/eller sammansattning. I vissa fall kan det t.ex. vara onskvart med en hogre avgastemperatur pa bekostnad av fOrbranningsmotorns verkningsgrad for att onskad funktion for en eller flera komponenter i efterbehandlingssystemet ska erhallas. Det kan Aven vara sá att den totala verkningsgraden, med aven avgasefterbehandlingen inraknad, kan forbattras aven vid en forsamring av forbranningsmotorns verkningsgrad, t.ex. pga. minskad atgang av reduktionsmedel, sasom t.ex. ureatillforsel for reducering av kvaveoxider NOR, dvs. kvavemomoxid NO respektive kvavedioxld NO2, vilka allmant innefattas i samlingsbegreppet kvaveoxider NOR, i avgasstrommen. Det kan aven vid vissa situationer vara acceptabelt med en forsamring av den totala verkningsgraden, t.ex. for att uppna nagot onskat forhallande i efterbehandlingssystemet.
Foreliggande uppfinning avser en reglering av forbranningsprocessen dar en pagaende forbranningscykels forlopp kan regleras under pagaende farbranning mot ett onskat resultat av forbranningen. I synnerhet styrs forbranningens forlopp med avseende pa en resulterande kvaveoxidhalt vid forbranningen.
Regleringen enligt fOreliggande uppfinning kan Astadkommas genom att under en forsta del av en forsta forbranningscykel estimera ett forsta matt pa kvaveoxider NOR, sAsom en halt och/eller en mangd/massa for resulterande kvavemonoxid (NO) 3 537 308 och/eller kvavedioxid (NO2), som resulterar ur forbranning under namnda fOrsta forbranningscykel, och - baserat pa namnda forsta matt, regleras forbranningen under en paftiljande del av namnda forsta forbranningscykel i syfte att under pagaende forbranningscykel paverka de resulterade kvaveoxiderna NOR.
Genom att forfara pa detta satt kan de vid forbranningen resulterande kvaveoxiderna NO regleras, sa att onskad reglering sasom t.ex. minimering av kvaveoxider NO i stor utstrackning kan erhallas vid forbranningen. T.ex. kan det vara onskvart att den totala mangden kvaveoxider NO maximalt uppgAr till flagon tillamplig mangd. T.ex. kan kvaveoxidutslappen regleras i syfte att ligga sA nara lagstiftningen som mojligt nar det galler kvaveoxidutslapp, med positive inverkan pa bransleforbrukningen som fOljd.
Alternativt kan det vara onskvart att i mojligaste man forsoka reducera/minimera de vid forbranningen resulterande kvaveoxiderna NOR. Enligt uppfinningen kan saledes de vid forbranning vanligen resulterande men ocinskade kvaveoxiderna NO regleras redan under forbranningsfOrloppet, t.ex. for att minska belastningen pa efterbehandlingssystem, och t.ex. i syfte att minska anvandning av reduktions (tillsats) -medel sasom ureainnehallande tillsatsmedel.
Regleringen enligt foreliggande uppfinning kan Astadkommas genom att under en forsta del av en forbranningscykel faststalla ett parametervarde representerande en storhet vid forbranningen, sasom t.ex. ett i forbranningskammaren radande tryck. Baserat pa detta parametervarde, sasom saledes t.ex. radande tryck, kan resulterande kvaveoxider NO under forbranningscykeln, inte bara fOr den redan forflutna delen av forbranningscykeln utan aven for den kommande delen av namnda forbranningscykel, estimeras, varvid forbranningen under 4 537 308 efterfoljande del av forbranningscykeln sedan kan regleras med avseende pa resulterande kvaveoxider NO., dar t.ex. forbranningen under efterfoljande del av namnda forbranningscykel kan regleras i syfte att jamfort med estimerade resulterande kvaveoxider NC. reducera de resulterande kvaveoxiderna NO sa att de under forbranningscykeln faktiskt resulterande kvaveoxiderna NO t.ex. kan reduceras i forhallande till estimerade kvaveoxider NO..
Vid regleringen av forbranningen kan forbranningen vara anordnad att regleras med avseende pa nagon tillamplig storhet, sasom t.ex. tryck och/eller temperatur forbranningskammaren, varvid de resulterande kvaveoxiderna NO kan regleras genom att reglera namnda storhet, sasom saledes t.ex. tryck och/eller temperatur, dar regleringen utfors baserat pa ett samband mellan trycket och/eller temperaturen under forbranningen och resulterande kvaveoxider NO.. Regleringen vara anordnad att styras baserat pa den temperatur och/eller tryckforandring som fOrbranningsfarloppet genomgar under forbranningscykeln, dvs. reglering kan utforas baserat pa hur forbranningstemperaturen varierar under forbranningen, dar forbranningen t.ex. i mojligaste man kan bringas att folja flagon tillamplig tryck-/temperaturkurva, varvid denna tryck/temperaturvariation styrs genom att paverka forbranningen under pagaende forbranningscykel sa att en onskad variation under forbranningen erhalls. Regleringen kan t.ex. vara anordnad att styras mot en empiriskt eller pa annat satt faststalld tryck-/temperaturkurva (spar), alternativt t.ex. mot en begransning av den maximala temperatur och/eller det maximala tryck som uppstar under forbranningen.
Styrningen av forbranningen kan aven vara anordnad att utforas individuellt for varje cylinder, och det är aven mojligt att 537 308 reglera en forbranning vid en efterfoljande forbranningscykel baserat pA information fran en eller flera tidigare forbranningsprocesser.
Denna typ av reglering har fordelen att t.ex. skillnader mellan olika cylindrar kan detekteras och kompenseras med hjalp av individuell justering av parametrar for en specifik cylinder, sasom oppningstid for insprutningsmunstycken etc. Det kan dock aven vara sá att olika styrning av olika cylindrar kan vara onskvard, t.ex. for att styra vissa cylindrar mot uppfyllande av nAgot kriterium, och andra cylindrar mot nagot annat tillampligt kriterium, vilket ocksa kan Astadkommas enligt uppfinningen. Vidare kan endast en eller en delmangd av cylindrarna vara anordnade att styras enligt uppfinningen, medan forbranningen i ovriga cylindrar kan utforas pA sedvanligt eller annat tillampligt satt.
Enligt en utforingsform faststalls ett insprutningsschema som resulterar i att Atminstone halften av onskat arbete utrattas for att sakerstalla att inte det utrattade arbetet kan regleras till alltfor lag nivA nar genererade kvaveoxider NO regleras.
Forfarandet enligt foreliggande uppf inning kan t.ex. implementeras med hjalp av en eller flera FPGA (Field-Programmable Gate Array)- kretsar, och/eller en eller flera ASIC (application-specific integrated circuit)-kretsar, eller andra typer av kretsar som kan hantera onskad berakningshastighet.
Ytterligare kannetecken for foreliggande uppfinning och fordelar darav kommer att framgA ur foljande detaljerade beskrivning av exempelutforingsformer och de bifogade ritningarna. 6 537 308 Kort beskrivning av ritningar Fig. 1A visar schematiskt ett fordon vid vilket foreliggande uppfinning kan anvandas.
Fig. 1B visar en styrenhet i styrsystemet for det i fig. lA visade fordonet.
Fig. 2visar forbranningsmotorn vid det i fig. lA visade fordonet mer i detalj.
Fig. 3visar ett exempelforfarande enligt foreliggande uppfinning.
Fig. 4visar ett exempel pa ett estimerat temperaturspar for en farbranning.
Fig. 5A-B visar ett exempel pa reglering vid situationer med fler an tre insprutningar.
Fig. 6visar ett exempel pa en MPC-reglering.
Fig. 7askadliggor ett alternativt forfarande for estimering av tryckfOrandring under en forbranningsprocess.
Detaljerad beskrivning av utforingsformer Fig. lA visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utforingsform av foreliggande uppfinning. Drivlinan innefattar en forbranningsmotor 101, vilken pa ett sedvanligt satt, via en pa forbranningsmotorn 101 utgaende axel, vanligtvis via ett svanghjul 102, ax forbunden med en vaxellada 103 via en koppling 106.
Forbranningsmotorn 101 styrs av fordonets styrsystem via en styrenhet 115. Likasa styrs kopplingen 106, vilken t.ex. kan utgoras av en automatiskt styrd koppling, och vaxelladan 103 av fordonets styrsystem med hjalp av en eller flera tillampliga styrenheter (ej visat). Naturligtvis kan fordonets drivlina aven vara av annan typ sasom t.ex. av en typ med 7 537 308 konventionell automatvaxellada eller av en typ med en manuellt vaxlad vaxellada etc.
En fran vaxelladan 103 utgaende axel 107 driver drivhjul 113, 114 pa sedvanligt satt via slutvaxel och drivaxlar 104, 105. I fig. lA visas endast en axel med drivhjul 113, 114, men pa sedvanligt satt kan fordonet innefatta fler an en axel forsedd med drivhjul, liksom aven en eller flera ytterligare axlar, sasom en eller flera stodaxlar. Fordonet 100 innefattar vidare ett avgassystem med ett efterbehandlingssystem 200 for sedvanlig behandling (rening) av avgasutslapp resulterande fran forbranning i forbranningsmotorns 101 forbranningskammare (t.ex. cylindrar).
Efterbehandlingssystem innefattar ofta nagon form av katalytisk reningsprocess, dar en eller flera katalysatorer anvands for rening av avgaserna. Fordon med dieselmotor innefattar aven ofta ett dieselpartikelfilter (Diesel Particulate Filter, DPF) for att fanga upp vid forbranning av bransle i forbranningsmotorns forbranningskammare bildade sotpartiklar. Vidare kan efterbehandlingssystem vid fordon av den visade typen innefatta en oxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC). Oxidationskatalysatorn DOC har flera funktioner, och anvands normalt primart for att vid efterbehandlingen av avgasstrommen oxidera kvarvarande kolvaten och kolmonoxid i avgasstrommen till koldioxid och vatten. Oxidationskatalysatorn kan aven t.ex. oxidera kvavemonoxid (NO) till kvavedioxid (NO2) Efterbehandlingssystem kan aven innefatta fler/andra typer av komponenter an vad som har exemplifierats ovan, liksom aven farre komponenter. T.ex. kan efterbehandlingssystemet 200 innefatta en nedstroms om partikelfiltret anordnad SCR (Selective Catalytic Reduction) -katalysator. SCRkatalysatorer anvander ammoniak (NH3), eller sammansattning ur 8 537 308 vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel for reduktion av mangden kvaveoxider NO i avgasstrommen.
Vidare är forbranningsmotorer vid fordon av den i fig. lA visade typen ofta fersedda med styrbara injektorer for att tillfora onskad branslemangd vid Onskad tidpunkt i forbranningscykeln, sasom vid en specifik kolvposition (vevvinkelgrad) i fallet med en kolvmotor, till forbranningsmotorns fOrbranningskammare.
I fig. 2 visas schematiskt ett exempel pA ett bransleinsprutningssystem fbr den i fig. 1A exemplifierade forbranningsmotorn 101. Bransleinsprutningssystemet utgors av ett s.k. Common Rail-system, men uppfinningen ar lika tillamplig vid andra typer av insprutningssystem. I fig. 2 visas endast en cylinder/forbranningskammare 201 med en i cylindern verkande kolv 203, men forbranningsmotorn 101 utgors i foreliggande exempel av en sexcylindrig fOrbranningsmotor, och kan allmant utgoras av en motor med ett godtyckligt antal cylindrar/forbranningskammare, sasom t.ex. ett godtyckligt antal cylindrar/forbranningskammare i intervallet 1-20 eller annu fler. FOrbranningsmotorn innefattar vidare Atminstone en respektive injektor 202 for vane forbranningskammare (cylinder) 201. Varje respektive injektor anvands saledes for insprutning/tillforsel av bransle i en respektive forbranningskammare 201. Alternativt kan tvA eller flera injektorer per fOrbranningskammare anvandas. Injektorerna 202 är individuellt styrda av respektive och vid respektive injektor anordnade aktuatorer (ej visat), vilka baserat pa mottagna styrsignaler, sAsom t.ex. fran styrenheten 115, styr Oppning/stangning av injektorerna 202.
Styrsignalerna for styrning av aktuatorernas oppning/stangning av injektorerna 202 kan genereras av nagon tillamplig 9 537 308 styrenhet, sAsom i detta exempel av motorstyrenheten 115. Motorstyrenheten 115 fasts-taller saledes den mangd bransle som faktiskt skall insprutas vid nagon given tidpunkt, t.ex. baserat pa radande driftsforhallanden hos fordonet 100.
Det i fig. 2 visade insprutningssystemet utgors alltsa av ett s.k. Common Rail-system, vilket innebar att samtliga injektorer (och darmed fOrbranningskammare) fOrsOrjs med bransle fran ett gemensamt bransleror 204 (Common Rail), vilket med hjalp av en branslepump 205 fylls med bransle fran en bransletank (ej visad) samtidigt som branslet i roret 204, ocksa med hjalp av branslepumpen 205, trycksatts till ett visst tryck. Det i det gemensamma roret 204 hogt trycksatta branslet insprutas sedan i forbranningsmotorns 101 forbranningskammare 201 vid oppning av respektive injektor 202. Flera oppningar/stangningar av en specifik injektor kan utforas under en och samma forbranningscykel, varvid saledes flera insprutningar kan utforas under en forbranningscykels forbranning. Vidare är varje forbranningskammare forsedd med en respektive trycksensor 206 for avgivande av signaler av ett i forbranningskammaren radande tryck till t.ex. styrenheten 115. Trycksensorn kan t.ex. vara piezo-baserad och bor vara sá pass snabb att den kan avge vevvinkelupplosta trycksignaler, sasom t.ex. vid var 10:e, var 5:e eller vane vevvinkelgrad eller annat tillampligt intervall, sasom t.ex. an oftare.
Med hjalp av system av den i fig. 2 visade typen kan forbranningen under en forbranningscykel i en forbranningskammare styras i stor utstrackning, t.ex. genom utnyttjande av multipla insprutningar, dar insprutningstidpunkter och/eller varaktighet kan regleras, och dar data fran t.ex. trycksensorerna 206 kan tas i beaktande vid regleringen. Enligt foreliggande uppfinning anpassas t.ex. insprutningstidpunkter och/eller varaktighet for respektive 537 308 insprutning och/eller insprutad branslemangd under pagaende forbranning baserat pa data fran den pagaende forbranningen i syfte att reglera forbranningen med avseende pa de kvaveoxider NO som genereras vid forbranningen. I fig. 3 visas ett exempelforfarande 300 enligt foreliggande uppfinning, dar forfarandet enligt foreliggande exempel är anordnat att utforas av den i fig. 1A-B visade motorstyrenheten 115.
Allmant bestar styrsystem i moderna fordon av ett kommunikationsbussystem bestaende av en eller flera kommunikationsbussar for att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) sasom styrenheten, eller controller, 115, och olika pa fordonet anordnade komponenter. Sasom at kant kan dylika styrsystem innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret for en specifik funktion kan vara uppdelat pa fler an en styrenhet.
For enkelhetens skull visas i fig. 1A-B, endast motorstyrenheten 115 i vilken fOreliggande uppfinning är implementerad i den visade utforingsformen. Uppfinningen kan dock aven implementeras i en for foreliggande uppfinning dedikerad styrenhet, eller helt eller delvis i en eller flera andra vid fordonet redan befintliga styrenheter. Med tanke pa den hastighet med vilken berakningar enligt foreliggande uppfinning utfors kan uppfinningen vara anordnad att implementeras i en styrenhet som ar sarskilt avpassad for realtidsberakningar av typen enligt nedan. Implementering av foreliggande uppfinning har visat att t.ex. ASIC- och FPGAlosningar at lampade for och val klarar av berakningar enligt foreliggande uppfinning.
Styrenhetens 115 (eller den/de styrenheter vid vilken/vilka foreliggande uppfinning är implementerad) funktion enligt foreliggande uppfinning kan, forutom att bero av sensorsignaler fran trycksensorn 202, t.ex. bero av signaler 11 537 308 fran andra styrenheter eller sensorer. Allmant galler att styrenheter av den visade typen normalt är anordnade att ta emot sensorsignaler fran olika delar av fordonet, liksom fran olika pa fordonet anordnade styrenheter.
Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgors typiskt av ett datorprogram, vilket nar det exekveras i en dator eller styrenhet astadkommer att datorn/styrenheten utfor onskad styrning, sasom forfarandesteg enligt foreliggande uppfinning.
Datorprogrammet utgor vanligtvis del av en datorprogramprodukt, dar datorprogramprodukten innefattar ett tillAmpligt lagringsmedium 121 (se fig. 1B) med datorprogrammet lagrat pa namnda lagringsmedium 121. Namnda digitala lagringsmedium 121 kan t.ex. utgoras av nagon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en harddiskenhet, etc., och vara anordnat i eller i forbindelse med styrenheten, varvid datorprogrammet exekveras av styrenheten. Genom att Andra datorprogrammets instruktioner kan saledes fordonets upptradande i en specifik situation anpassas.
En exempelstyrenhet (styrenheten 115) visas schematiskt i fig. 15, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en berakningsenhet 120, vilken kan utgoras av t.ex. nagon lamplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets for digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), en eller flera FPGA (Field-Programmable Gate Array)- kretsar eller en eller flera kretsar med en forutbestAmd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC).
BerAkningsenheten 120 är forbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahaller berakningsenheten 120 t.ex. den lagrade programkoden och/eller den lagrade data berakningsenheten 1 12 537 308 behover for att kunna utfora berakningar. Berakningsenheten 120 är aven anordnad att lagra del- eller slutresultat av berakningar i minnesenheten 121.
Vidare är styrenheten forsedd med anordningar 122, 123, 124, 125 for mottagande respektive sandande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehalla vagformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 for mottagande av insignaler kan detekteras som information for behandling av berakningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 for sandande av utsignaler ar anordnade att omvandla berakningsresultat fran berakningsenheten 120 till utsignaler fOr overforing till andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter for vilka signalerna är avsedda. Var och en av anslutningarna till anordningarna for mottagande respektive sandande av in- respektive utsignaler kan utgoras av en eller flera av en kabel; en databuss, sasom en CAN-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller nagon annan busskonfiguration; eller av en tradlos anslutning.
Ater till det i fig. 3 visade forfarandet 300 startar forfarandet i steg 301, dar det faststalls huruvida den uppfinningsenliga regleringen av forbranningsprocessen ska utforas. Den uppfinningsenliga regleringen kan t.ex. vara anordnad att utforas kontlnuerligt sá fort fOrbranningsmotorn 101 startas. Alternativt kan regleringen vara anordnad att utforas t.ex. sá lange som forbranningsmotorns fOrbranning inte ska regleras enligt nagot annat kriterium. T.ex. kan det finnas situationer dar det är onskvart att reglering utfors baserat pa andra faktorer an de vid forbranningen resulterande kvaveoxiderna NO i forsta hand. Enigt en utforingsform utfors samtidig reglering av forbranningen med avseende pa 13 537 308 resulterande kyaveoxider NO och atminstone en ytterligare reglerparameter. T.ex. kan en avvagning goras, dar reglerparametrarnas prioritering vid uppfyllnad av onskat regleringsresultat t.ex. kan vara anordnad att styras enligt nagon tillamplig kostnadsfunktion.
Forfarandet enligt foreliggande uppfinning utgors alltsa av ett forfarande for reglering av forbranningsmotorn 101 under det att forbranning sker i namnda forbranningskammare 201 i forbranningscykler. Sasom är }cant är termen fbrbranningscykel definierad som de steg en forbranning vid en forbranningsmotor innefattar, sasom t.ex. tvataktsmotorns tva takter respektiye fyrtaktsmotorns fyra takter. Termen innefattar aven cykler dar inget bransle faktiskt insprutas, men dar forbranningsmotorn anda drivs Yid nagot varytal, sasom ay fordonets drivhjul via driylinan vid t.ex. slapning. Dvs. aven om ingen insprutning av bransle utfors sker fortfarande en fOrbranningscykel for t.ex. vane tva vary (vid fyrtaktsmotor), eller t.ex. vane vary (tvataktsmotor), som fOrbranningsmotorns utgaende axel roterar. Det motsyarande galler ayen andra typer av forbranningsmotorer.
I steg 302 faststalls huruvida en forbranningscykel har eller kommer att paborjas, och nar sa är fallet fortsatter forfarandet till steg 303 samtidigt som en parameter i representerande insprutningsnummer satts lika med ett.
I steg 303 faststalls ett insprutningsschema, t.ex. pa ett helt konventionellt satt baserat pa t.ex. ett onskat utrattat arbete. Alternativt kan t.ex. ett insprutningsschema faststallas som forvantas resultera i en under forbranningen onskad generering ay kyaveoxider NOR, sasom t.ex. ett insprutningsschema som forvantas resultera i maximalt en viss mangd kvaveoxider NOR, eller allmant en minimering av 14 537 308 genererade kvaveoxider NO under farbranningscykelns forbranning.
Allmant galler att tillforseln av bransle bade avseende mangd och pa vilket satt, dvs. de en eller flera bransleinsprutningar som ska utforas under forbranningscykeln normalt är pa forhand definierade, t.ex. i beroende av det arbete (vridmoment) som fOrbranningsmotorn ska utratta under forbranningscykeln, eftersom forandring av det faststallda insprutningsschemat inte utfors under en pagaende forbranningscykel enligt kand teknik. FOrutbestamda insprutningsscheman kan t.ex. finnas tabellerade i fordonets styrsystem for ett stort antal driftsfall, sasom olika motorvarvtal, olika begarda arbeten, olika forbranningslufttryck etc., dar tabellerad data t.ex. kan ha framtagits genom tillampliga prov/matningar vid t.ex. utveckling av forbranningsmotor och/eller fordon, varvid tillampligt insprutningsschema kan valjas utifran radande forhallanden.
Enligt en utforingsform kan insprutningsscheman finnas framtagna, t.ex. genom tillampliga, sasom empiriska, prov/matningar, dar flera insprutningsscheman kan finnas definierade for ett specifikt driftsforhallande och for att resultera i ett visst utrattat arbete, men dar olika insprutningsscheman kan vara framtagna for att uppfylla olika ytterligare kriterier, sasom t.ex. ett kriterium for de under forbranningen resulterande kvaveoxiderna NOR, och/eller andra parametrar. NOx-emissioner kan saledes ha uppmatts for olika insprutningsscheman och sedan inmatats i fordonets styrsystem, varvid ett insprutningsschema initialt kan faststallas genom tabelluppslagning eller pa annat tillampligt satt baserat pa t.ex. ett borvarde for NOx-emissioner. Saledes kan kvaveoxidbestamningar vara utforda pa forhand for ett stort 537 308 antal driftsfal1, dar dessa bestamningar kan anvandas vid val av insprutningsschema.
Enligt en utforingsform tillampas dock alltsa initialt ett insprutningsschema som faststalls baserat pa t.ex. enbart begart arbete.
Dessa insprutningsscheman kan utgoras av insprutningarnas antal respektive egenskaper i form av t.ex. tidpunkt (vevvinkellage) for start av insprutning, insprutningens langd, insprutningstryck och/eller mangd etc., och alltsa finnas lagrade ftir ett stort antal driftsfall i fordonets styrsystem, och t.ex. vara framraknade/uppmatta med malet att uppfylla nagot kriterium, sasom ett visst utrattat arbete, en viss resulterande avgastemperatur eller annat tillampligt kriterium.
Enligt en utforingsform av uppfinningen kan insprutningsschemat aven vara anordnat att innan forbranningen paborjas, dvs. redan innan en forsta bransleinsprutning utfors, faststallas genom tillampliga berakningar, sasom t.ex. enligt nedan, dar t.ex. olika pa forhand definierade insprutningsscheman kan jamforas med varandra for att faststalla ett mest fordraget insprutningsschema, och dar t.ex. onskat utrattat arbete och/eller onskade emissioner (sasom t.ex. hog/lag andel kvaveoxider NOR) kan utgora parametrar vid berakningarna.
Enligt foreliggande utforingsform tillampas i steg 303 ett dylikt forutbestamt insprutningsschema, dar detta forutbestamda insprutningsschema valjs baserat pa nagot tillampligt satt enligt ovan, t.ex. genom tabel1uppslagning, dar enligt ovan olika insprutningsscheman kan, men behover inte, finnas definierade dar olika mangder kvaveoxider NO forvantas vid forbranningen samtidigt som t.ex. samma arbete 16 537 308 pa forbranningsmotorns utgaende axel utrattas, men dar insprutningsschemat alltsa aven kan vara anordnat att t.ex. enbart ta onskat utrattat arbete i beaktande, varvid reglering av genererade kvaveoxider NO kan vara anordnad att utforas forst efter det att en forsta insprutning eller forsta del av en insprutning har utforts.
Eftersom specifika antagna forhallanden sannolikt resulterar i samma foredragna insprutningsschema vane gang kan det vara fordelaktigt att infor en forbranningscykel valja ett insprutningsschema genom flagon typ av uppslagning och darmed minska berakningsbelastningen, varvid berakning t.ex. enligt nedan saledes kan utfors forst efter det att insprutning har paborjats. Forutom nedanstaende exempel pa hur insprutningsschemat kan faststallas kan alternativt andra modeller med motsvarande funktion tillampas.
Den mangd kvaveoxider NO som onskas, eller maximalt onskas, vid forbranningen kan faststallas pa nagot tillampligt satt, t.ex. av en overgripande funktion som begar flagon tillamplig niva for NOx-emissioner. Denna niva kan t.ex. representeras av en begaran am minimerade NOx-emissioner, men aven av en begaran am hogre NOx-emissioner, t.ex. om detta av flagon anledning bedoms vara onskvart for efterfoljande reaktioner i efterbehandlingssystemet, eller t.ex. en niva som motsvarar lagstadgade nivaer for kvaveoxidutslapp.
Bransleinsprutning utfors alltsa normalt enligt ett insprutningsschema dar ett flertal insprutningar kan vara anordnade att utforas under en och samma fOrbranningscykel. Detta medfor att insprutningarna kan vara fOrhallandevis korta. T.ex. forekommer insprutningssystem med 5- bransleinsprutningar/forbranning, men antalet bransleinsprutningar under en forbranningscykel kan aven vara 17 537 308 betydligt storre an sá, sAsom t.ex. i storleksordningen 100 bransleinsprutningar. Antalet mojliga insprutningar styrs allmant av snabbheten hos de organ med vilka insprutning utfors, dvs. i fallet med Common Rail -system hut snabbt injektorerna kan oppnas stdngas.
Enligt foreliggande exempel utfors Atminstone tvA bransleinsprutningar inspi under en och samma forbranningscykel, men sasom hat ndmnts och sasom framgar nedan kan flera insprutningar vara anordnade att utforas, liksom dven endast en.
En forsta insprutning inspi utfors, och i steg 304 faststdlls huruvida namnda forsta insprutning inspi har utforts, och om sA at fallet fortsatter forfarandet till steg 305, dar det faststdlls huruvida samtliga insprutningar i hat utforts.
Eftersom sA annu inte at fallet i fOreliggande exempel fortsdtter forfarandet till steg 306 samtidigt som i raknas upp med ett for nasta insprutning. I steg 306 faststalls rAdande tryck i forbranningskammaren genom utnyttjande av trycksensorn 206. Vidare kan, genom utnyttjande av trycksensorn 206, rAdande tryck i forbranningskammaren faststdllas vasentligen kontinuerligt, sAsom med tillampliga intervall, t.ex. varje 0,1-10 vevvinkelgrader.
Forbranningsforloppet kan allmant beskrivas med den tryckforandring i forbrdnningskammaren som forbrdnningen ger upphov till. Tryckforandringen under en forbranningscykel kan representeras med ett tryckspAr, dvs. en representation av hut trycket i forbrdnningskammaren varierar under forbranningen. SA lange som forbranningen fortskrider sAsom forvantat kommer trycket i forbranningskammaren att vara lika med det initialt forvantade eller estimerade. SA snart forbranningen avviker frAn forvantad forbranning kommer dock trycket att avvika frAn 18 537 308 det estimerade trycket. Dessutom kommer forbranningen under efterfoljande del av forbranningscykeln, och darmed temperaturutveckling, att paverkas.
I steg 306 faststalls trycket pfq,1 i namnda forbranningskammare 201 for en radande vevvinkelgrad pi efter det att namnda forsta insprutning har utforts med hjalp av namnda trycksensor 206, och i steg 307 utvarderas insprutningsschemat och forandras vid behov genom att estimera forvantade genererade kvaveoxider NO under forbranningscykeln, vilket kan utfOras med hjalp av tillampliga berakningar, dar ett satt att utfora berakningen exemplifieras nedan. Alternativt kan andra modeller med motsvarande funktion tillampas.
Allmant (jailer att kvaveoxider NO vid en forbranningsprocess i huvudsak bildas av tre olika anledningar. Dels kan branslet innefatta kvave, varvid kvave kommer att frigoras vid forbranning och atminstone bilda kvavgas N2 samt kvaveoxider NOR. Denna typ av NOx-bildning kan vid vissa typer av forbranning och i beroende av typ av bransle sta for en stor del av den totala mangden kvaveoxider NO som genereras vid forbranningen. Sasom forklaras nedan kan denna typ av NOR- bildning dock bortses ifran vid normal forbranning enligt t.ex. dieselcykeln. En annan kalla till NOR-bildning utgors av s.k. prompt NOR-bildning, men denna kan allmant bortses ifran da inverkan är liten i forhallande till ovriga kallor. En tredje kalla, som vid normal forbranning ocksa utgOr den huvudsakliga orsaken till NOR-bildning vid forbranning vid hoga forbranningstemperaturer, utgOrs av termisk bildning av NOR, vilken kan sta for i storleksordningen 90-95% eller an mer av NOR-bildningen under forbranningscykeln. Det är ocksa framst denna typ av NOR-bildning som kan paverkas genom att paverka forbranningen, varfor NOR-reglering kan utforas med gott 19 537 308 resultat genom att enbart ta termisk NOx-bildning i beaktande, vilket ocksa utfors i det foljande.
NOx-bildningen är ants& starkt beroende av forbranningstemperaturen, och sjalva bildandet av termisk NO kan pa valkant satt beskrivas t.ex. enligt tre huvudreaktioner (den utokade Zeldovich mekanismen): N2 + 0 . NO + N N + 02 . NO + 0( 1 ) N + OH — NO + H , dar saledes reaktionshastigheten är starkt temperaturberoende, och dar Aven temperaturberoendet i sig ar kant, varvid medelst kannedom am (substans)mangden for de ingAende substanserna samt temperatur mangden bildade kvaveoxider NOx kan estimeras.
Enligt foreliggande uppfinning estimeras NOx-bildningen genom utnyttjande av ovanstAende kemiska samband, ekv. (1), och genom utnyttjande av en estimering av ytterligare forbranningsdata. Berakningen erfordrar alltsá aven kannedom am tillganglig mangd kvavgas N2 respektive syrgas 02 samt aven kannedom am tillgAng till vate H. Dessa kan erhAllas ur forbranningens forbranningskemi, vilken är kand for fackmannen, och vid vilken tillford mangd bransle respektive forbranningsluft samt ev. avgasaterforing är kand, varvid i kombination med det faktum att branslets sammansattning normalt är kand mangderna for de i ekv. (1) ingAende substanserna kan beraknas.
Det erfordras Aven en estimering av forbranningens temperatur for att mangden genererade kvaveoxider NO ska kunna estimeras eftersom reaktionshastigheten är temperaturberoende. Likas6 erfordras en estimering av tryck och/eller temperatur i 537 308 forbrdnningskammaren for att medelst forbranningskemin kunna estimera frigjord kvavgas respektive syrgas vid forbrdnningen.
Forbrdnningen kan, sasom är kant for fackmannen, modelleras enligt ekv. (2): dQ = Kcaltbrate (Q fuel — Q)(2) dar Kcalibrate anvands for att kalibrera modellen. Kcalibrate UtgOrs av en konstant som vanligtvis är i storleksordningen 0-1, men kan aven vara anordnad att anta andra varden, och vilken faststdlls individuellt cylinder for cylinder eller for en viss motor eller motortyp, och beror i synnerhet pa utformningen av injektorernas munstycken (spridare). dQ kan aven modelleras pa annat tillampligt satt, t.ex. genom att aven ta med andra parametrar, sasom t.ex. turbulens vid brdnsletillforseln, ddr denna kan vara modellerad pa tillampligt satt.
Qm4 utgor energivardet for insprutad branslemdngd, och Q utgor forbrand energimangd. Forbranningen dQ är saledes proportionell mot insprutad branslemangd minus hittills forbrukad branslemdngd. Forbranningen dQ kan alternativt modelleras genom utnyttjande av annan tilldmplig modell, ddr man t.ex. aven kan ta hansyn till andra parametrar. T.ex. kan forbranningen aven utgora en funktion som beror av en modell av turbulens vid tillforsel av luft/bransle, vilket kan paverka fOrbranningen i olika grad i beroende av tillford mangd luft/brdnsle.
Betraffande bransleinjektionerna kan dessa t.ex. modelleras som en summa av stegfunktioner: 21 537 308 U =— (tmj. start )3 — (P(t (tin]. end )k)(3) k =0 Bransleflodet matt i tillford massa m vid en insprutning k, dvs. hur branslet kommer in i forbranningskammaren under tidsfonstret u nar insprutningen utfors, uttryckt i den tid som forloper under det vevvinkelgrad p -intervall som injektorn ax oppen, for en specifik injektion k kan modelleras som: dm = f (m)u(4) dar m utgor insprutad branslemangd, och f(m) t.ex. beror av insprutningstryck etc. f(m) kan t.ex. vara uppmatt eller estimerat pa forhand pa kant satt.
Energivardet 0 LHV for branslet, sAsom diesel eller bensin, finns allmant angivet, varvid sadan allman angivelse kan anvandas. Energivardet kan aven finnas specifikt angivet av t.ex. branslets tillverkare, eller vara approximerat for t.ex. ett land eller en region. Energivardet kan aven vara anordnat att uppskattas av fordonets styrsystem. Med energivardet kan ekv. (2) losas, och varmefrigorelsen allteftersom forbranningen fortskrider darned bestammas. Saledes kan aven varmefrigorelsen for kommande del av forbranningscykeln estimeras genom att utfora berakningarna for forvantade kommande insprutningar.
Vidare kan, genom utnyttjande av en prediktiv varmefrigorelse (heat release) -ekvation, tryckforandringen i forbranningskammaren , t.ex. estimeras som: 22 537 308 d(dQydV\ (y — 1) Pthp y — 1P &pi k V cl(P () , dar p utgor vevvinkelgrad, dvs. tryckforandringen uttrycks i vevvinkelgrader, vilket innebar en eliminering av forbranningsmotorvarvtalsberoendet vid berakningarna. y utgor en parameter som estimeras pa forhand, alternativt satts till C„ ett fixerat varde. y utgor varmekapacitetskvoten, dvs. . C C, och/eller C; finns framtagna och tabellerade for olika molekyler, och genom att forbranningskemin ar kand kan dessa tabellerade varden anvandas tillsammans med forbranningskemin for att darmed berakna vardera molekyls (t.ex. vatten, kvave, syre etc.) inverkan pa t.ex. det totala Cp-vardet, varvid detta kan bestammas for berakningarna ovan med god noggrannhet. Alternativt kan Cp och eller Cy approximeras pa tillampligt satt.
Integrering av ekv. (5) medfor foljande resultat: dQ y dn(y-1\ckp P = PinitialdP = PinitialfyP clip) v ) Pjnjgjai utgor ett initialt tryck, vilket innan komprimeringens borjan t.ex. kan utgoras av omgivningstrycket vid forbranningsmotorer utan turbo, eller ett radande forbranningslufttryck vid en motor med turbo. Nar estimering utfors vid en senare tidpunkt under forbranningscykeln, kan Pinithd Utgoras av det da radande och med hjalp av trycksensorn 206 faststallda trycket, sasom trycket pf Vid estimering av mangden bildade kvaveoxider NO erfordras kannedom om sjalva forbranningens temperatur. Temperaturen är hogre i den del av forbranningskammaren dar forbranning pAg&r, och forbranningskammaren kan betraktas sasom bestaende av tva zoner, dar forbranning sker i ena zonen, med hog temperatur i denna zon som foljd, medan ingen forbranning, med lagre resulterande temperatur, sker i den andra zonen.
Tryckforandringen p som funktion av vevvinkelgrad p i en cylinder (forbranningskammare) for en fOrbranningscykel kan estimeras enligt ekv. (6) ovan. Vidare kan, genom utnyttjande av estimerat tryck, temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning sker estimeras med hjalp av estimerat tryck samt genom utnyttjande av ekv. (7), da temperaturen for den del av forbranningskammaren dar ingen forbranning sker uttryckas som: T„,1 = T„ " Pn+1) P n (7) dar 7,„0 kan utgora motsvarande forbranningslufttemperatur for den tidpunkt/vevvinkelposition dar Pinhtial faststalls ovan, och dar n, n+1, etc. utgor pa varandra foljande tidpunkter eller vevvinkelpositioner. 24 537 308 C (t)C K= y =P =P C(t) Cp - R , dar Cp och/eller C„ och darmed K, kan faststallas enligt vad som har angivits ovan.
Genom utnyttjande av ekv. (7) kan saledes temperaturen for den del av fOrbranningskammaren dar ingen forbranning pagar faststallas, dar denna temperatur dock paverkas av pagaende forbranning genom varmefrigOrelsens inverkan pa trycket som i sin tur paverkar temperaturen enligt ekv. (7). Nar sedan en forbranning sker kommer varmefrigorelsen att ge upphov till en temperaturokning i den/de delar av forbranningskammaren dar forbranning sker. Denna temperaturokning, vilken adderas till den enligt ekv. (7) faststallda temperaturen for att erhalla forbranningstemperaturen, kan beraknas ur sambandet: dQ = mC pdT(8) , dar dQ utgor varmefrigorelsen, vilken kan faststallas enligt ovan. m utgors av forbrand massa (dvs. bransle + luft + EGR som ingar i forbranningen), vilken ocksa faststalls enligt ovan, Cp, dvs. specifik varmekapacitet, som ocksa kan beraknas enligt ovan. dT utgOr temperaturokningen som fas av forbranningen vid given forbrand massa och vid givet Cp-varde.
Genom utnyttjande av ekv (8) kan saledes dT och darmed LT faststallas, varvid den av forbranningen genererade okningen vid varje tidpunkt/vevvinkelposition kan adderas till den obranda zonens temperatur som ges av ekv. (7) for att erhalla 537 308 forbranningstemperaturen. Ett exempel pa variationen for fOrbranningstemperaturen fOr en fOrbranningscykel visas i fig. 4.
Nar estimering utfors vid en senare tidpunkt under forbranningen, sasom t.ex. efter det att en forsta bransleinsprutning har utforts, kan p,osattas till det tryck som erhalls medelst trycksensorn 206, varvid estimering av en nastkommande insprutning kan utforas med ett starttryck som tar faktisk utveckling av tidigare forbranning med i berakningen, varvid en mer korrekt estimering for efterfoljande forbranning kan utforas. Det estimerade temperatursparet for forbranningen kan alltsa t.ex. se ut som temperatursparet i fig. 4. Sasom inses kan dock temperatursparet anta i princip godtyckligt utseende beroende pa hur stor branslemangd som insprutas och nar.
Nar forbranningstemperaturen har estimerats kan saledes koncentrationer och/eller absoluta mangder av framforallt N2 och 02 beraknas genom utnyttjande av forbranningskemin, varvid sedan, genom utnyttjande av ekv. (1) samt dess forbranningstemperaturberoende, genererade kvaveoxider NO kan estimeras for hela forbranningscykeln, dvs. aven for den del som ligger efter vevvinkellaget pl. Den forsta insprutningen kommer ants& att ge upphov till en forbranning, och darmed en varmefrigorelse och en tryckokning. Om forbranningen skulle ha forflutit precis sasom estimerat skulle temperaturutvecklingen vara lika med den initialt forvantade. Det verkliga fOrbranningstemperatursparet kommer dock med stor sannolikhet att avvika fran det predikterade temperatursparet under forbranningens gang pa grund av varmefOrluster, avvikelser fran den modellerade forbranningen, etc. Harmed kommer Aven de faktiskt genererade kvaveoxiderna NOx att avvika fran forvantad mangd kvaveoxider NOx (enligt ovan behover ingen sadan 26 537 308 estimering ha utforts infor den forsta insprutningen), och ju storre temperaturavvikelsen blir, desto storre kommer sannolikt aven avvikelsen mellan estimerade och faktiskt genererade mangder kvaveoxider NO att vara.
Eftersom tryck/temperatur i forbranningskammaren efter det att den forsta insprutningen inspl har utforts, sasom vid vevvinkelpositionen (1)1 i fig. 4, kan skilja sig fran de forhallanden som forvantas enligt det valda insprutningsschemat kommer ocksa forhallandena i forbranningskammaren vid tidpunkten for nastkommande insprutning insp2 med star sannolikhet att skilja sig fran predikterade forhallanden, varfor ocksa efterfoljande forbranning med stor sannolikhet kommer att avvika fran den predikterade forbranningen am det tidigare faststallda insprutningsschemat fortfarande skulle anvandas.
Saledes är det inte ails sakert att onskade kvaveoxidnivaer kommer att uppnas under forbranningscykeln vid bransleinsprutning enligt den kanda tekniken. Darmed är det heller inte sakert att det är det ursprungligen faststallda insprutningsschemat som utgor det mast foredragna insprutningsschemat vid stravan att uppna onskade kvaveoxidnivaer.
Det är av denna anledning den uppfinningsenliga regleringen av forbranningen utfors, och enligt foreliggande uppfinning kan den mangd kvaveoxider NO som kommer att genereras under pafoljande del av forbranningscykeln paverkas efter det att den forsta insprutningen inspi har utforts.
I steg 307 fasts-tails darfor ett insprutningsschema pa nytt i syfte att reglera genereringen av kvaveoxider NOR, sasom t.ex. med mnet att forsoka minimera de genererade kvaveoxiderna NO 27 537 308 under forbranningscykeln, eller under aterstaende del av forbrdnningscykeln.
Vid faststallandet av insprutningsschema kan de ovanstaende berakningarna utforas for ett flertal insprutningsscheman, varvid sedan ett insprutningsschema valjs som forvantas resultera i att genererade kvaveoxider NO uPPfyller onskat villor.
Vid berakningarna kan ett flertal pa forhand faststallda insprutningsscheman jamforas med varandra, alternativt kan berakningar utforas for olika insprutningar dar insprutningsparametrar sAsom t.ex. insprutningstidpunkt/langd successivt forandras. Vid utvardering av olika insprutningsscheman kan det aven vara fordelaktigt att utfora reglering med bivillkoret att utrattat arbete pa forbranningsmotorns utgaende axel bibehalls, eftersom annars sannolikheten är stor att endast litet eller inget arbete kommer att utrattas i den man enbart de genererade kvaveoxiderna NO minimeras, varvid den verkningsgraden betraffande generering av kvaveoxider NO optimeras pa bekostnad av lag uteffekt. Enligt en utforingsform kan regleringen saledes ses som ett minimeringsproblem som utgors av att finna en reglering som resulterar i att sá liten mangd kvaveoxider NO som mojligt genereras for ett visst av forbranningsmotorn utrattat arbete.
Reglering av forbranningstemperaturen i forbranningskammaren kan saledes t.ex. utforas genom att reglera bransleinsprutningen, och genom att i steg 307 utfora estimering av genererade kvaveoxider NO for ett antal olika insprutningsscheman med varierande insprutningstidpunkter /insprutningslangder /antal insprutningar kan saledes ett insprutningsschema faststallas som i tillamplig eller sa hog 28 537 308 grad som mojligt minimerar vdrmeforlusterna under forbrdnningen.
Saledes kan i steg 307 faststdllas ett insprutningsschema, sasom ett insprutningsschema bland ett flertal definierade insprutningsscheman, som bdst minimerar genererade kvdveoxider NO eller uppfyller annat kriterium avseende kvdveoxiderna NOR, ddr detta insprutningsschema vidare kan faststdllas individuellt cylinder for cylinder, t.ex. baserat pa sensorsignaler fran atminstone en trycksensor i respektive forbrdnningskammare.
Ndr insprutningsschema har valts i steg 307 atergar forfarandet alltsa till steg 304 for utforande av ndsta insprutning, varvid dven denna ger upphov till en forbrdnning, och ddrmed en vdrmefrigorelse och temperaturspar, som med stor sannolikhet kommer att avvika fran det som precis har estimerats i steg 307. Detta betyder ocksa att forbrdnningen dven vid efterfoljande insprutningar sannolikt kommer att paverkas av radande forhallanden i forbrdnningskammaren ndr insprutningen paborjas.
Regleringen upprepas sedan under pagaende forbrdnningscykel for att vid behov fordndra insprutningsschemat under pagaende forbrdnning om de i forbrdnningskammaren faktiskt rAdande forhallandena avviker frAn predikterade forhallanden. Genom att kontinuerligt faststdlla trycket i forbrdnningskammaren genom utnyttjande av tryckgivaren 206 kan faktisk tryckutveckling kontinuerligt jdmforas med estimerad tryckutveckling, varvid forfarandet dven kan innefatta att under en pagaende insprutning initiera ett faststdllande av nytt insprutningsschema vid behov.
Saledes kan i steg 307, efter det att en efterfoljande insprutning har utforts, Ater en ny insprutningsstrategi for 29 537 308 aterstaende insprutningar beraknas, varvid fOrfarandet sedan atergar till steg 304 for utforande av efterfoljande bransleinsprutning enligt den nya insprutningsstrategi som framraknats i steg 307, fortfarande med hansyn tagen till det arbete som ska utforas under forbranningen, vilket normalt styrs av nagon overordnad process, t.ex. som svar pa en begaran om en viss drivkraft fran fordonets forare alternativt annan funktion i fordonets styrsystem, sasom t.ex. en farthallarfunktion. Regleringen kan saledes vara anordnad att utforas efter varje insprutning i, och nar sedan samtliga insprutningar i har utforts atergar forfarandet Iran steg 305 till steg 301 for reglering av en efterfoljande fOrbranningscykel.
Vid de ovanstaende berakningarna anvands efter varje insprutning i aktuell tryckbestamning p,pigenom utnyttjande av trycksensorn 206 som p,0 enligt ovan for att anyo estimera temperaturforandringen under forbranningen vid estimering av mangden genererade kvaveoxider NO for att faststalla ett nytt insprutningsschema utefter de nu radande forhallandena i forbranningskammaren, men nu saledes med data som erhallits ytterligare en bit in i forbranningen. Dvs. p(piefter den forsta forbranningen och pa motsvarande satt faststallda p(pi for efterfoljande insprutningar, varvid saledes pn=0 forandras vid berakningar under forbranningscykeln, och varvid bransleinsprutningen anpassas efter radande forhallanden efter varje insprutning, med foljd att insprutningsschemat kan forandras efter varje insprutning. Samtidigt kan de hittills ackumulerade genererade kvaveoxiderna NO estimeras med god noggrannhet genom utnyttjande av de kontinuerligt erhallna trycksignalerna fran trycksensorn 206, och darmed det faktiska trycksparet istallet for det estimerade under den del av forbranningscykeln som redan har forflutit, varvid den 537 308 hittills genererade mangden aven kan utgOra parameter vid val av insprutningsschema. Om t.ex. endast en liten mangd kvaveoxider NO hittills har bildats kan t.ex. en storre forvantad mangd for efterfoljande del av forbranningen atminstone i vissa situationer accepteras.
Hittills har hela insprutningsscheman fOr resterande fOrbranning utvarderats, men utvarderingen kan aven vara anordnad att utforas for enbart den kommande insprutningen efter en foregaende insprutning, varvid senare insprutningar kan hanteras efterhand med en fly insprutning vane gang forfarandet nar steg 307. Det i steg 307 valda insprutningsschemat kan alltsa utgoras av enbart den nastkommande insprutningen.
Foreliggande uppfinning tillhandahaller saledes ett forfarande som anpassar forbranningen allteftersom forbranningen fortskrider, och innefattar allmant att baserat pa ett forsta parametervarde som faststalls efter det att en forsta del av forbranningen har genomforts reglera efterfoljande del av forbranningen under en och samma forbranningscykel, varvid forbranningen regleras med avseende pa de kvaveoxider NO som genereras under fOrbranningsprocessen.
Enligt foreliggande uppfinning anpassas saledes forbranningen under pagaende forbranning baserat pa avvikelser fran den predikterade forbranningen, och enligt en utforingsform varje gang en insprutning inspi har utforts sá lange som ytterligare insprutningar ska utforas.
Enligt det ovan beskrivna forfarandet har insprutningsschemat vid forbranningscykelns borjan faststallts baserat pa tabellerade varden, men enligt en utforingsform kan insprutningsstrategin redan innan bransleinsprutningen paborjas faststallas pa ovan beskrivna satt, varvid suedes 31 537 308 aven den fOrsta insprutningen utfOrs enligt ett enligt oven faststallt insprutningsschema.
Vidare kan forfarandet vara anordnat att avbrytas nar temperaturen i forbranningskammaren har uppnatt maximal temperatur under forbranningen, da vasentligen all kvaveoxidgenerering kommer att ha utforts fram till denna tidpunkt, varfOr efterfOljande reglering istallet t.ex. kan utforas helt enligt valt insprutningsschema, alternativt utforas baserat pa nagot annat tillampligt kriterium.
Vidare har regleringen hittills beskrivits pa ett satt dar egenskaperna for en nastkommande insprutning faststalls baserat pa radande forhallanden i forbranningskammaren efter den foregaende insprutningen. Regleringen kan dock aven vara anordnad att utforas kontinuerligt, varvid tryckbestamningar kan utforas med hjalp av trycksensorn aven under pagaende insprutning, och varvid insprutningsschemat kan beraknas och korrigeras Andra fram till dess att nasta insprutning paborjas. Alternativt kan till och med den pagaende insprutningen paverkas av framraknade forandringar i insprutningsschemat aven vid de fall ett flertal kortare insprutningar utfors. Insprutningen kan Aven utgoras av en enda langre insprutning, varvid forandringar av pagaende insprutning kontinuerligt kan utforas, t.ex. genom s.k. rate shaping, t.ex. genom att forandra oppningsarea hos insprutningsmunstycket och/eller det tryck med vilket bransle insprutas baserat pa estimeringar och uppmatta tryckvarden under insprutningen. Vidare kan bransletillforsel under forbranningen innefatta endast tva bransleinsprutningar, dar t.ex. endast den andra eller bada insprutningarna regleras t.ex. med hjalp av rate shaping. Rate shaping kan aven tillampas vid fallet dar tre eller fler insprutningar utfors. 32 537 308 Ju fler bransleinsprutningar som utfors under en forbranningscykel, desto fler parametrar kan forandras, samtidigt som utrattat arbete ska bibehallas. Vid ett stort antal insprutningar kan darfor regleringen bli forhallandevis komplex, eftersom ett stort antal parametrar kan varieras och darmed skulle behova utvarderas. T.ex. kan ett mycket stort antal insprutningar vara anordnade att utforas under en och samma forbranningscykel, sasom ett tiotal, eller t.o.m. ett hundratal insprutningar.
Vid dylika situationer kan det finnas flera ekvivalenta insprutningsstrategier, som ants& resulterar i vasentligen samma mangd genererade kvaveoxider NOR. Detta introducerar en oonskad komplexitet i berakningarna.
Enligt en utforingsform tillampas en reglering dar den i tiden narmast narliggande insprutningen/injektionen betraktas som en separat insprutning, och darefter foljande bransleinsprutningar som en enda ytterligare "virtuell" insprutning. Detta exemplifieras i fig. 5A, dar insprutningen 501 motsvarar inspi enligt ovan, insprutningen 502 motsvarar insp2 enligt ovan, och dar resterande insprutningar 503-50 behandlas som en enda virtuell insprutning 506, dvs. insprutningen 506 behandlas som en insprutning med en branslemangd vasentligen motsvarande den sammanlagda branslemangden for insprutningarna 503-505, och dar fordelning kan ske mellan insprutningen 502 och den virtuella insprutningen 506. Genom att forfara pa detta satt behover en bransleforskjutning mellan insp2 och efterfOljande insprutningar, t.ex. for att tidigarelagga eller senarelagga en framraknad mangd bransle (den totala mangden bransle som ska insprutas kan vara vasentligen konstant, dock vid behov med hansyn tagen till verkningsgradsforandringar, sá att onskat arbete fortfarande utrattas) inte fOrdelas specifikt 33 537 308 mellan insprutningarna 503-505, utan fordelning sker i detta skede mellan insprutning 502 respektive den "virtuella" insprutningen 506.
Nar sedan insprutningen 502 har genomforts upprepas forfarandet precis som ovan, med ny bestamning av insprutningsschema for att reglera de genererade kvaveoxiderna NO men da med insprutningen 503 som separat insprutning, se fig. 5B, och insprutning 504, 505 utgor tillsammans en virtuell insprutning vid fordelning enligt ovan.
I fig. 5A utgors den virtuella insprutningen 506 av tre insprutningar, men sasom inses kan den virtuella insprutningen 506 fran borjan innefatta fler an tre insprutningar, sasom 10- tals insprutningar eller 100-tals insprutningar, i beroende av hur manga insprutningar som avses att utforas under forbranningscykeln, varvid forfarandet upprepas till dess att samtliga insprutningar har utforts.
Enligt en utforingsform nyttjas t.ex. en MPC (Model Predictive Control)-reglering vid reglering enligt uppfinningen. Ett exempel pa en MPC-reglering visas i fig. 6, dar referenskurvan 603 motsvarar forvantad utveckling for genereringen av kvaveoxider NO under forbranningscykeln. Kurvan 603 representerar saledes utvecklingen for de ackumulerade genererade kvaveoxiderna NO som efterstravas under forbranningscykeln. Denna kurva kan t.ex. utgoras av en under forbranningscykeln realistiskt uppnabar (t.ex. lagsta eller annan onskad) niva for de genererade kvaveoxiderna NO vid aktuell last och radande varvtal, och kan med fordel faststallas pa forhand, t.ex. genom tillampliga berakningar och/eller matningar pa motortypen, varvid dessa data kan lagras i styrsystemets minne som funktion av t.ex. varvtal och last. Detta medfor ocksa att forbranningen inte behOver styras 34 537 308 enbart mot en vid vane tillfalle radande generering av kvaveoxider NOR, utan kan aven vara anordnad att styras mot en forvantad total utveckling for mangden genererade kvaveoxider NOR, sasom t.ex. kurvan 603 i fig. 6, varvid varje insprutning kan ha som syfte att resultera i en hittills ackumulerad mangd kvaveoxider NO som vid flagon given tidpunkt uppgar till motsvarande punkt pa kurvan 603. Kurvan 603 kan i en utforingsform utgoras av en kurva representerande forvantade genererade kvaveoxider NO vid vane punkt, dvs. inte en ackumulerad mangd kvaveoxider NOR, varvid den genererade mangden kvaveoxider NO kan regleras mot denna borvardeskurva istallet.
Den heldragna kurvan 602 fram till tiden k representerar den faktiskt genererade mangden kvaveoxider NO fram till tiden k och som har framraknas enligt ovan med hjalp av faktiska data fran den vevvinkelupplosta tryckgivaren. Kurvan 601 representerar predikterad utveckling for de genererade kvaveoxiderna NO baserat pa vald insprutningsprofil, och utgor saledes den utveckling for genereringen av kvaveoxider NO som forvantas. Streckade insprutningar 605, 606, 607 representerar den predikterade styrsignalen, dvs. den insprutningsprofil som forvantas tillampas, och 608, 609 representerar redan utforda insprutningar.
Den predikterade insprutningsprofilen uppdateras med tillampliga mellanrum, sasom t.ex. efter vane utford insprutning eller under pagdende insprutning, for att ná slutvardet som efterstravas och som ges av referenskruvan 603, och dar nasta insprutning faststalls baserat pa radande forhallanden i forhallande till den estimerade genereringen av kvaveoxider NOR. 537 308 Uppfinningen har ovan exemplifierats pa ett satt dar en trycksensor 206 anvands for att faststalla ett tryck i forbranningskammaren, och med hjalp av vilket temperatur och kvaveoxidgenerering enligt ovan kan estimeras. Ett alternativ till att anvanda trycksensorer kan istallet utgoras av nyttjande av en (eller flera) andra sensorer, sasom t.ex. hogupplosta jonstromsensorer, knacksensorer eller tojningsgivare, varvid trycket i forbranningskammaren kan modelleras genom utnyttjande av sensorsignaler fran dylika sensorer. Det är aven mojligt att kombinera olika typer av sensorer, t.ex. for att erhalla en sakrare estimering av trycket i forbranningskammaren, och/eller anvanda andra tillampliga sensorer, dar sensorsignalerna omraknas till motsvarande tryck for anvandning vid reglering enligt ovan.
Regleringen enligt uppfinningen kan aven innefatta att forutom att utfora en estimering av ett flertal majliga regleringsalternativ baserat enbart pa genererade kvaveoxider NOR, aven utvardera regleringsalternativ baserat pa andra kriterier. T.ex. kan reglering utforas baserat pa en kostnadsfunktion for olika reglerparametrar.
T.ex. kan i de fall flera insprutningsscheman/regleralternativ uppfyller uppsatta villkor andra parametrar anvandas for att valja vilket av dessa som ska anvandas. Det kan aven finnas andra anledningar till att samtidigt reglera aven baserat pa andra parametrar. T.ex. kan insprutningsschema, forutom baserat pa genererade kvaveoxider NOR, delvis valjas aven baserat pa ett eller flera av perspektiven tryckforandringshastighet, varmeforlust, avgastemperatur, utrattat arbete i forbranningskammaren, eller tryckamplitud vid forbranningen som ytterligare kriterium, dar sadan bestamning kan utforas enligt nagon av de nedan angivna parallella patentansokningarna. Specifikt visas i den 36 537 308 parallella ansokan "FORFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FORBRANNINGSMOTOR I" (svensk patentansokan, ansokningsnummer: 1350506-0) ett forfarande for att baserat pa en estimerad maximal tryckforandringshastighet reglera efterfoljande forbranning.
Vidare visar den parallella ansokan "FORFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FORBRANNINGSMOTOR II" (svensk patentansokan, ansokningsnummer: 1350507-8) ett forfarande for att under en forsta forbranningscykel reglera en pafOljande del av forbranning under namnda forsta forbranningscykel med avseende pa en vid namnda efterfoljande forbranning resulterande temperatur.
Vidare visar den parallella ansokan "FORFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FORBRANNINGSMOTOR III" (svensk patentansokan, ansokningsnummer: 1350509-4) ett forfarande for att under en forsta forbranningscykel reglera forbranning under en pafoljande del av namnda forsta forbranningscykel med avseende pa ett vid forbranningen utrattat arbete.
Vidare visar den parallella ansokan "FORFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FORBRANNINGSMOTOR IV" (svensk patentansokan, ansokningsnummer: 1350510-2) ett forfarande for att under en forsta forbranningscykel reglera forbranning under en pafoljande del av namnda forsta forbranningscykel med avseende pa en representation av en vid namnda forbranning resulterande varmeforlust.
Vidare visar den parallella ans6kan "FORFARANDE OCH SYSTEM FOR REGLERING AV EN FORBRANNINGSMOTOR V" (svensk patentansokan, ansokningsnummer: 1350508-6) ett forfarande for att baserat pa en estimerad maximal tryckamplitud reglera efterfoljande forbranning. 37 537 308 Vidare har i ovanstaende beskrivning ett exempelforfarande for att estimera temperaturforandring under forbranningscykeln tillampats. Sasom inses kan dven andra tillampliga metoder for att estimera tryck och/eller temperatur och/eller genererade kvaveoxider NO an de i foreliggande beskrvning exemplifierade tillampas.
Vidare har i ovanstaende beskrivning endast brdnsleinsprutning reglerats. Istallet for att reglera mangden tillfort bransle kan forbrdnningen vara anordnat att regleras med hjdlp av t.ex. avgasventiler, varvid insprutning kan utforas enligt forutbestdmt schema, men ddr avgasventilerna anvdnds for att reglera trycket i forbranningskammaren och darmed aven temperaturen.
Vidare kan regleringen utforas med nagon tillamplig typ av regulator, eller t.ex. med hjalp av tillstAndsmodeller och tillstAndsAterkoppling (exempelvis linjar programmering, LQGmetoden eller liknande).
Det uppfinningsenliga forfarandet for reglering av forbrdnningsmotorn kan dven kombineras med sensorsignaler frAn andra sensorsystem dar upplosning pA vevvinkelnivA inte är tillgdnglig, sasom t.ex. annan tryckgivare, NOx-sensorer, NH3- sensorer, PM-sensorer, syresensorer och/eller temperaturgivare etc., vilka insignaler t.ex. kan anvandas som inparametrar vid estimering av t.ex. forvamtat tryck/temperatur genom utnyttjande av datadrivna modeller helt eller delvis istdllet for modeller av ovan beskrivna typ.
Vidare har foreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock Aven tilldmplig vid godtyckliga farkoster/processer dar kvaveoxidreglering enligt ovan är tilldmplig, s&som t.ex. vatten- eller luftfarkoster med forbranningsprocesser enligt ovan. 38 537 308 Det skall ocksa noteras att systemet kan modifieras enligt olika utforingsformer av forfarandet enligt uppfinningen (och vice versa) och att foreliggande uppfinning inte pa n&got vis är begransad till de ovan beskrivna utforingsformerna av forfarandet enligt uppfinningen, utan avser och innefattar alla utforingsformer mom de bifogade sjalvstandiga kravens skyddsomfAng. 39

Claims (41)

537 308 Patentkrav 1. Forfarande for styrning av en forbranningsmotor (101), varvid namnda forbranningsmotor (101) innefattar atminstone en forbranningskammare (201) och organ (202) for tillforsel av bransle till namnda forbranningskammare (201), varvid forbranning i namnda forbranningskammare (201) sker i forbranningscykler, varvid forfarandet är kinnetecknat av att:
1. under en forsta del av en forsta forbranningscykel faststalla ett forsta parametervarde representerande en storhet vid forbranning i namnda forbranningskammare, och baserat pA namnda forsta parametervarde estimera ett forsta matt pa kvaveoxider (NO) resulterande vid forbranning under Atminstone en del av namnda forsta forbranningscykel, och 2. baserat pa namnda forsta matt, reglera forbranning under en pafoljande del av namnda forsta forbranningscykel.
2. Forfarande enligt krav 1, varvid namnda estimerade forsta matt utgor en estimerad kvaveoxid (N0x)-ha1t for de vid forbranningen resulterande avgaserna.
3. Forfarande enligt nagot av kraven 1-2, vidare innefattande att: 1. vid namnda reglering, reglera forbranningen mot en forstaniva for de under namnda forsta forbranningscykel genererade kvaveoxiderna (1\10x).
4. Forfarande enligt nagot av kraven 1-3, vidare innefattande att: 1. vid namnda reglering, reglera forbranningen mot en minimering av de under namnda forsta forbranningscykel genererade kvaveoxiderna (N0x). 537 308
5. Forfarande enligt nagot av kraven 1-4 vidare innefattande att: 1. genom utnyttjande av ett forsta sensororgan faststalla ett fOrsta parametervarde representerande en storhet vid fOrbranning i namnda forbranningskammare (201), och 2. baserat pa namnda forsta parametervarde, estimera namnda forsta matt pa kvaveoxider (NO) resulterande vid forbranning under namnda forsta forbranningscykel.
6. Forfarande enligt krav 5, varvid namnda forsta parametervarde representerar ett i namnda forbranningskammare (201) radande tryck.
7. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att: 1. estimera en forvantad forbranningstemperaturforandring under namnda pafoljande del av namnda forsta fOrbranningscykel, och estimera mangden resulterande kvaveoxider (NO) atminstone delvis baserat pa namnda forvantade forbranningstemperaturforandring under namnda pafoljande del av namnda forsta forbranningscykel.
8. FOrfarande enligt krav 7, varvid namnda forbranningstemperaturforandring i namnda forbranningskammare (201) estimeras atminstone delvis genom estimering av en varmefrigorelse under namnda forbranning.
9. Forfarande enligt krav 7 eller 8, vidare innefattande att estimera mangden tillganglig kvavgas (N2) respektive mangden tillganglig syrgas (02) atminstone delvis genom utnyttjande av en branslemangd for tillforsel till namnda forbranning, varvid mangden genererade kvaveoxider (N0x) 41 537 308 estimeras atminstone delvis baserat pa ndmnda tillgangliga mangder kvavgas respektive syrgas.
10. Forfarande enligt nagot av kraven 7-9, varvid en estimerad forbrdnningstemperaturfordndring vid namnda reglering estimeras atminstone delvis baserat pA en estimerad tryckforandring i namnda forbranningskammare (201).
11. Forfarande enligt nAgot av kraven 7-10, vidare innefattande att estimera ndmnda forbranningstemperatur som en summa av en estimering av en av forbranning orsakad temperaturokning i forhAllande till en forsta temperatur, och en estimering av nathnda forsta temperatur, ddr namnda forsta temperatur utgOr en estimerad temperatur for oforbrdnd gas i namnda forbranningskammare.
12. Forfarande enligt krav 8, vidare innefattande att estimera namnda varmefrigorelse genom utnyttjande av en branslemangd for tillforsel till namnda forbranning.
13. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att estimera mangden genererade kvaveoxider (NO.) Atminstone delvis genom utnyttjande av en Zeldovichmekanism.
14. Forfarande enligt nAgot av foregaende krav, vidare innefattande att estimera mangden genererade kvaveoxider (NO.) Atminstone delvis genom utnyttjande av en eller flera av: datadriven modell, empirisk modell, fysikalisk modell.
15. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att faststalla Atminstone en reglerparameter for reglering av namnda efterfoljande forbranning, varvid 42 537 308 namnda reglerparameter utgor en reglerparameter dar estimerad mangd genererade kvaveoxider (NO) vid forbranningen vid reglering enligt namnda reglerparameter farvantas understiga en forsta mangd genererade kvaveoxider (N0x).
16. Forfarande enligt nagot av foregAende krav, vidare innefattande att: - vid faststallande av en reglerparameter for reglering av namnda efterfoljande forbranning baserat pa namnda forsta matt pa kvaveoxider (NO), faststalla en reglerparameter som forvantas resultera i begart, eller atminstone halften av begart, arbete vid namnda forbranning.
17. Forfarande enligt nagot av foregAende krav, vidare innefattande att reglera forbranning under namnda pafoljande del av namnda forsta forbranningscykel genom reglering av mangden bransle for tillforsel till namnda forbranningskammare (201).
18. Forfarande enligt nAgot av foregaende krav, vidare innefattande att: - estimera en forvantad mangd genererade kvaveoxider (NO) for Atminstone tva regleralternativ for namnda efterfoljande forbranning genom utnyttjande av namnda forsta parametervarde, och - valja ett regleralternativ bland namnda flertal regleralternativ for reglering av forbranningen under namnda efterfOljande forbranning baserat pa namnda forvantade mangder genererade kvaveoxider (N0x).
19. Forfarande enligt krav 18, vidare innefattande att: - faststalla huruvida nagot av namnda regleralternativ utgor ett regleralternativ dar estimerad mangd genererade 43 537 308 kvaveoxider (NO) vid reglering enligt namnda regleralternativ understiger en forsta mangd, och - om sA är fallet, valja ett regleralternativ dar estimerad mangd genererade kvaveoxider (NO) understiger namnda forsta mangd.
20. Forfarande enligt krav 18 eller 19, vidare innefattande att valja det regleralternativ som forvantas resultera i lagst genererad mangd kvaveoxider (NO) under namnda efterfoljande forbranning.
21. Forfarande enligt nagot av kraven 18-20, varvid namnda regleralternativ utgOrs av alternativ for tillforsel av bransle under namnda pafoljande del av namnda forbranningscykel.
22. Forfarande enligt nagot av kraven 18-21, varvid namnda till namnda forbranningskammare (201) tillforda bransle regleras genom styrning av bransleinsprutning medelst Atminstone en bransleinjektor.
23. Forfarande enligt nagot av kraven 18-22, varvid Atminstone en bransleinsprutning utfors under namnda pafOljande del av namnda forbranningscykel, varvid vid namnda reglering branslemangd for insprutning och/eller insprutningslangd och/eller insprutningstryck och/eller tid mellan insprutningar regleras for namnda bransleinsprutning.
24. Forfarande enligt nAgot av kraven 18-23, varvid atminstone tva bransleinsprutningar utfors under namnda pafoljande del av namnda farbranningscykel, varvid namnda forbranning regleras aven efter namnda forsta av namnda tva insprutningar av bransle. 44 537 308
25. Forfarande enligt nagot av kraven 18-24, varvid vid reglering av namnda forbranning Atminstone tre bransleinsprutningar utfors under namnda pafoljande del av namnda forbranningsprocess, varvid vid reglering av en fbrsta av namnda Atminstone tre insprutningar, AterstAende insprutningar behandlas som en enda sammanlagd insprutning.
26. Forfarande enligt nAgot av kraven 18-25, varvid reglering av forbranningen under namnda pAfOljande del av namnda fOrsta forbranningscykel utfors Atminstone delvis genom reglering av insprutning av bransle till namnda forbranningskammare (201) under en pAgAende bransleinsprutning.
27. Forfarande enligt nagot av kraven 18-26, vidare innefattande att vid reglering av insprutning av bransle till namnda forbranningskammare (201) forandra en fOrdelning av branslemangder mellan atminstone tvA bransleinsprutningar.
28. Forfarande enligt nagot av kraven 18-27, varvid namnda reglering pAborjas efter det att en forsta insprutning Atminstone har pAborjats, men innan bransleinsprutning under namnda forsta forbranningscykel har avslutats.
29. Forfarande enligt nAgot av foregAende krav, vidare innefattande att utfora en forsta bransleinsprutning till namnda forbranningskammare (201) under namnda forsta del av namnda forsta forbranningscykel, och Atminstone en andra bransleinsprutning under namnda pafoljande del av namnda forbranningscykel, varvid reglerparametrar for namnda andra bransleinsprutning faststalls efter det att namnda forsta bransleinsprutning Atminstone delvis har utforts. 537 308
30. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att: 1. faststalla huruvida temperaturen vid namnda forbranning under namnda forbranningscykel har uppnatt maximal temperatur under namnda forbranningscykel, och 2. avbryta namnda forfarande nar maximal temperatur har uppnatts.
31. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att, nar namnda forsta matt pa resulterande kvaveoxider (NO) estimeras for namnda forbranning: 1. avbryta estimering nar estimering har utforts fram till en punkt dar en maximal temperatur under forbranningen forvantas.
32. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, vidare innefattande att reglera fOrbranning under namnda pafoljande del av namnda forsta forbranningscykel genom reglering av en eller flera vid namnda forbranningskammare (201) verkande ventiler.
33. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda reglering utfors for ett flertal pa varandra foljande forbranningscykler.
34. Forfarande enligt nAgot av foregaende krav, varvid namnda fOrsta parametervarde representerande en storhet vid forbranning i namnda forbranningskammare (201) faststalls Atminstone vid vane vevvinkel, vane tiondel av vane vevvinkel eller varje hundradel av vane vevvinkel.
35. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda forsta parametervarde faststalls genom utnyttjande av en eller flera ur gruppen: cylindertryckgivare, knackgivare, tojningsgivare, varvtalsgivare, jonstromsgivare. 46 537 308 36. Forfarande enligt nagot av foregaende krav, varvid namnda forsta matt pa kvaveoxider (NO) resulterande vid forbranning under namnda forsta forbranningscykel utgors av ett matt pa resulterande kvavemonoxid (NO) och/eller kvavedioxid (NO2). 37. Datorprogram innefattande programkod, vilket nar namnda programkod exekveras i en dator astadkommer att namnda dator utfor forfarandet enligt nAgot av patentkrav 1-
36.
37.
38. Datorprogramprodukt innefattande ett datorlasbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 37, varvid namnda datorprogram ax innefattat i namnda datorlasbara medium.
39. System for styrning av en forbranningsmotor (101), varvid namnda forbranningsmotor (101) innefattar atminstone en forbranningskammare (201) och organ (202) for tillforsel av bransle till namnda forbranningskammare (201), varvid forbranning i namnda forbranningskammare (201) sker i fOrbranningscykler, varvid forfarandet är lannetecknat av att systemet innefattar: - organ (115) anordnade att under en forsta del av en fOrsta forbranningscykel faststalla ett forsta parametervarde representerande en storhet vid forbranning I namnda forbranningskammare, och baserat pa namnda forsta parametervarde estimera ett forsta matt pa kvaveoxider (NO) resulterande vid forbranning under Atminstone en del av namnda forsta forbranningscykel, och - organ (115) anordnade att baserat pa namnda forsta matt, reglera fOrbranning under en paftiljande del av namnda forsta forbranningscykel.
40. System enligt krav 39, kannetecknat av att namnda forbranningsmotor utgors av nagon ur gruppen: fordonsmotor, marinmotor, industrimotor. 47 537 308
41. Fordon (100), kannetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 39. 48
SE1350511A 2013-04-25 2013-04-25 Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel SE537308C2 (sv)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1350511A SE537308C2 (sv) 2013-04-25 2013-04-25 Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
BR112015024995A BR112015024995A2 (pt) 2013-04-25 2014-04-24 método e sistema para controle de um motor de combustão interna
PCT/SE2014/050495 WO2014175821A1 (en) 2013-04-25 2014-04-24 Method and system for control of an internal combustion engine
DE112014001776.0T DE112014001776B4 (de) 2013-04-25 2014-04-24 Verfahren und System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1350511A SE537308C2 (sv) 2013-04-25 2013-04-25 Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1350511A1 SE1350511A1 (sv) 2014-10-26
SE537308C2 true SE537308C2 (sv) 2015-04-07

Family

ID=51792224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1350511A SE537308C2 (sv) 2013-04-25 2013-04-25 Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel

Country Status (4)

Country Link
BR (1) BR112015024995A2 (sv)
DE (1) DE112014001776B4 (sv)
SE (1) SE537308C2 (sv)
WO (1) WO2014175821A1 (sv)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE539031C2 (sv) * 2013-04-25 2017-03-21 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor genom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE537313C2 (sv) * 2013-04-25 2015-04-07 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE537190C2 (sv) * 2013-04-25 2015-03-03 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE537305C2 (sv) 2013-04-25 2015-03-31 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE539296C2 (sv) * 2013-04-25 2017-06-20 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor genom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
EP3336335B1 (en) * 2016-12-15 2021-01-27 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Method of operating a gaseous fuel internal combustion engine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7603226B2 (en) * 2006-08-14 2009-10-13 Henein Naeim A Using ion current for in-cylinder NOx detection in diesel engines and their control
DE102006044866B4 (de) * 2006-09-22 2008-11-20 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Einspritzsignalen für ein Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors
SE534864C2 (sv) * 2007-03-15 2012-01-24 Scania Cv Ab Arrangemang och förfarande hos en dieselmotor
DE102008004221A1 (de) * 2008-01-14 2009-07-16 Robert Bosch Gmbh Bestimmung einer während des Betriebs einer Brennkraftmaschine auftretenden NOx- und Rußemission
FR2945319B1 (fr) * 2009-05-11 2016-03-18 Renault Sas Systeme et procede de commande de la combustion dans un moteur a combustion interne.
JP5006947B2 (ja) * 2010-01-14 2012-08-22 本田技研工業株式会社 プラントの制御装置
WO2012002962A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 International Engine Intellectual Property Company, Llc System and method of generating selective catalyst reduction dosing estimate for a diesel engine
SE539031C2 (sv) * 2013-04-25 2017-03-21 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor genom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE537313C2 (sv) * 2013-04-25 2015-04-07 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE537190C2 (sv) * 2013-04-25 2015-03-03 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE537305C2 (sv) * 2013-04-25 2015-03-31 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE539296C2 (sv) * 2013-04-25 2017-06-20 Scania Cv Ab Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor genom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014175821A1 (en) 2014-10-30
DE112014001776T5 (de) 2016-02-25
SE1350511A1 (sv) 2014-10-26
BR112015024995A2 (pt) 2017-07-18
DE112014001776B4 (de) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1256577C (zh) 用于汽车的控制设备
SE537308C2 (sv) Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE543192C2 (sv) Förfarande och avgasbehandlingssystem för behandling av en avgasström
US10690075B2 (en) Control unit for a combustion engine
CN111140389B (zh) 一种汽油机催化器清氧方法
SE539215C2 (sv) Reglering av en temperatur i ett avgassystem
SE1351154A1 (sv) Reglering av en koncenration/fraktion av ingående ämnen i enavgasström
SE536798C2 (sv) Förfarande och system för reduktion av en beläggning i ett efterbehandlingssystem
SE539296C2 (sv) Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor genom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE1350509A1 (sv) Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE1351158A1 (sv) Reglering av en koncenration/fraktion av ingående ämnen i enavgasström
SE1350506A1 (sv) Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE1350510A1 (sv) Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotoriv
US9151230B2 (en) Method for controlling a diesel engine system
SE537305C2 (sv) Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotorgenom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel
SE539219C2 (sv) Reglering av en temperatur i ett avgassystem
CN109519292A (zh) 柴油发动机微粒过滤器再生系统和方法
SE1350993A1 (sv) Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor
EP3942170A1 (en) A method and a control system for controlling an internal combustion engine
EP3601759A1 (en) Method and system for control of at least one of a dosage device and an engine
WO2013187856A1 (en) System and method of controlling fuel injection pressure in an engine having an in-cylinder pressure sensor
SE1450254A1 (sv) Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor
KR20170088992A (ko) 내연 기관의 연료 계량 시스템 작동 방법 및 장치
SE539092C2 (sv) Reglering av en koncentration/fraktion av ingående ämnen i en avgasström
SE535802C2 (sv) Förfarande och system vid regenerering av ett partikelfilter för avgasrening

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed