SE539031C2 - Förfarande och system för reglering av en förbränningsmotor genom reglering av förbränningen i en förbränningskammare under pågående förbränningscykel - Google Patents

Description

FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR GENOM REGLERING AV FÖRBRÄNNINGEN I EN FÖRBRÄNNINGSKAMMARE UNDER PÅGÅENDE FÖRBRÄNNNINGSCYKEL Uppfinningens område Föreliggande uppfinning hänför sig till förbränningsmotorer, och i synnerhet till ett förfarande för reglering av en förbränningsmotor enligt ingressen till patent kravet. 1. Uppfinningen avser även ett system och ett fordon, liksom ett datorprogram och en datorprogramprodukt, vilka implementerar förfarandet enligt uppfinningen.

Uppfinningens bakgrund Nedanstående bakgrundsbeskrivning utgör bakgrundsbeskrivning för uppfinningen, och behöver således inte nödvändigtvis u t g o r a k. ä nd te k n i k , Beträffande fordon i allmänhet och åtminstone i viss mån tunga fordon i synnerhet sker ständigt en utveckling i jakt. på bränsleeffektivitet och minskade avgasutsläpp. På grund av t.ex, ökade myndighetsintressen avseende föroreningar och luftkvalitet i t.ex. stadsområden har utsläppsstandarder och regler framtagits i många jurisdiktioner. Vid framförande av tunga fordon, såsom lastfordon, bussar och dyi. har också fordonsekonomin med tiden fått ett allt större genomslag på lönsamheten i den verksamhet där fordonet används. Förutom fordonets anskaffningskostnad utgörs de huvudsakliga utgiftsposterna för löpande drift av lön till fordonets förare, kostnader för reparationer och underhåll samt bränsle för framdrivning av fordonet. Således är det inom vart och ett av dessa områden viktigt att i möjligaste män försöka reducera kostnaden.

Beträffande utsläppsbestämmelser utgör dessa ofta kravuppsättningar vilka definierar acceptabla gränser för avgasutsläpp vid fordon utrustade med förbränningsmotorer. Exempelvis regleras ofta nivåer för utsläpp av kväveoxider (N0X) f kolväten (HC) och kolmonoxid (CO) . Dessa utsläppsbestämmelser kan även t.ex, hantera förekomst av partiklar i avgasutsläpp.

I en strävan att uppfylla dessa utsläppsbestämmelser behandlas (renas) de avgaser som orsakas av förbränningsmotorns förbränning. T.ex. kan en s.k. katalytisk reningsprocess, innefattande en eller flera katalysatorer, nyttjas. Behandlingen av avgaser kan även innefatta andra komponenter, såsom t.ex. partikelfilter.

Förekomsten av oönskade föreningar i det från förbränningsmotorns resulterande avgasfiödet orsakas i stor utsträckning av förbränningsprocessen i förbränningsmotorns förbränningskammare, åtminstone delvis beroende pä den mängd bränsle som åtgår vid. förbränningen. Av denna anledning, samt av det faktum att en mycket stor del av framförallt tunga fordons driftsekonomi enligt ovan styrs av mängden förbrukat bränsle, läggs även stor möda pä att effektivisera förbränningsmotorns förbränning vid. strävan att minska, utsläpp samt bränsleförbrukning.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för reglering av en förbränningsmotor. Detta syfte uppnäs med ett förfarande enligt patentkrav 1.

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för reglering av en förbränningsmotor, varvid nämnda förbränningsmotor innefattar åtminstone en förbränningskammare och organ for tillförsel av bränsle till nämnda förbränningskammare, varvid förbränning i nämnda förbränningskammare sker i förbränningscykler.

Under en första del av en första förbränningscykel fastställs, med hjälp av ett första sensororgan, ett första parametervärde representerande en storhet vid förbränning i nämnda f ö r b r ä nningskammare, och - baserat på nämnda första parametervärde, reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel, varvid vid nämnda reglering av förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel förbränningen regieras med avseende på en representation av en vid nämnda förbränning resulterande värmeförlust.

Såsom har nämnts ovan har förbränningsmotorns verkningsgrad stor inverkan på ett fordons t otalekonom, i, i synnerhet med. avseende på tunga fordon. Av denna anledning är det ofta önskvärt att förbränningen styrs på ett sätt som medför en så effektiv förbränning som möjligt.

Styrningen av förbränningen kan vara anordnad att utföras individuellt för varje cylinder, och det är även möjligt att reglera en förbränning vid en efterfö1jande förbränningscykel baserat, på information från en eller flera tidigare förbränningsprocesser.

Föreliggande uppfinning avser en reglering av förbränningsprocessen där förhållanden under en pågående förbränningscykels förlopp kan fastställas, varvid reglering kan utföras under pågående förbränning i syfte att styra förbränningen mot ett önskat resultat.

Vid. förbränning i en förbränningsmotor kommer en del av den vid förbränningen frigjorda energin att resultera i ett på förbränningsmotorns utgående axel uträttat arbete, dvs. den kraft som kan användas för framdrivning av fordonet. Vidare kommer en del av förbränningens energi att åtgå till uppvärmning av de vid förbränningen resulterande avgaserna, och en av den vid förbränningen frigjorda energin kommer att åtgå i rena värmeförluster, dvs. till uppvärmning av-förbränningsmotorn. Dessa värmeförluster har flera nackdelar. Dels sänker värmeförlusterna förbränningsmotorns verkningsgrad, med ökad bränsleförbrukning, och därmed associerad bränslekostnad., som. följd. Dels måste den. uppvärmning av förbränningsmotorn som uppstår tas om hand av fordonets kylsystem, med därmed associerad belastning på detta. Vidare reduceras den tillgängliga värmeenergin i förbränningens avgaser, värmeenergi som mänga gånger kan vara önskvärd, t.ex. för uppvärmning av avgasbehandlingskomponenter såsom katalysatorer, partikelfilter etc.

Enligt föreliggande uppfinning styrs därför förbränningens förlopp med avseende på den värmeförlust som uppstår vid. förbränningen, dvs. den energi som inte åtgår till arbete eller uppvärmning av avgaser, och regleringen kan t.ex. styras mot en minimering av den resulterande värmeförlusten som uppstår under förbränningen.

Regleringen enligt föreliggande uppfinning åstadkoms genom att under en första del av en förbränningscykel fastställa ett parametervärde avseende en storhet vid förbränningen, såsom t.ex. ett i förbränningskammaren förhärskande tryck.

Baserat på detta parametervärde, såsom t,ex. ett rådande tryck, kan sedan förbränningen under en efterföljande del av förbränningscykeln regleras med avseende på den värmeförlust som uppstår. Förbränningen kan t.ex. regleras genom att fastställa en insprutningsstrategi for tillämpning vid efterföljande insprutning, varvid, vid. fastställandet av insprutningsstrategi den resulterande värmeförlusten kan estimeras, varvid en insprutningsstrategi, såsom t.ex. en insprutningsstrategi av ett flertal insprutningsstrategier, kan väljas baserat på en estimerad värmeförlust för respektive i n s p r u t. n i n g s s t r a t e g i .

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan. t..ex. implementeras med hjälp av en eller flera FPGA (Field-Programmable Gate Array)- kretsar, och/eller en eller flera ASIC (application-specif ic integrated circu.it)-kretsar, eller andra typer av kretsar som. kan hantera önskad b e r ä k n i n g s h a s t i g h e t.

Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och fördelar dä.ravr kommer att framgå ur följande detaljerade beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade ritningarna.

Kort beskrivning av ritningar Fig. 1A visar schematiskt ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning kan användas.

Fig. IB visar en styrenhet i styrsystemet för det i fig. 1 visade fordonet.

Fig. 2 visar förbränningsmotorn vid det i fig, 1 visade fordonet mer i detalj.

Fig. 3 visar ett exempelförfarande enligt föreliggande uppfinning, Fig. 4 visar ett exempel på ett estimerat tryckspår för en förbränning, samt ett faktiskt tryckspår fram till en första vevvinkelposition. Fig. 5.A-B visar ett. exempel, på reglering vid situationer med fler än tre insprutningar.

Fig. 6 visar ett. exempel, på en MPC-reglering.

Detaljerad beskrivning av utföringsformer Fig-. 1A visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utf öringsform. av föreliggande uppfinning. Drivlinan, innefattar en förbränningsmotor 101, vilken på ett sedvanligt sätt, via en på förbränningsmotorn 101 utgående axel, vanligtvis via ett svänghjul 102, är förbunden, med en växellåda 103 via en koppling 106.

Förbränningsmotorn 101 styrs av fordonets styrsystem via. en styrenhet. 115. Likaså styrs kopplingen 106, vilken t.ex. kan utgöras av en automatiskt styrd koppling, och växellådan 103 av fordonets styrsystem med hjälp av en eller flera tillämpliga styrenheter (ej visat}. Naturligtvis kan fordonets drivlina även vara av annan typ såsom t..ex. av en typ med konventionell automatväxellåda eller av en typ med en manuellt växlad växellåda etc.

En från växellådan 103 utgående axel 107 driver drivhjul 11.3, 114 på sedvanligt sätt via slutväxel och drivaxlar 104, 105. I fig. 1A visas endast en axel med drivhjul 113, 114, men på sedvanligt sätt kan fordonet innefatta fler än en axel försedd med. drivhjul, liksom även en eller flera ytterligare axlar, såsom en eller flera stödaxlar. Fordonet 100 innefattar vidare ett avgassystem med ett efterbehandlingssystem 200 för sedvanlig behandling (rening) av avgasutsläpp resulterande från förbränning i förbränningsmotorns 101 förbränningskammare (t.e x. cy1indra r) .

Vidare är förbränningsmotorer vid fordon av den i fig. 1A visade typen ofta försedda med styrbara injektorer för att tillföra önskad, bränslemängd vid önskad, tidpunkt i f ö r b r ä n n i n g s c y k e .1 n, s å s o m v i d. e n s p e c i f i k k o .1 vp o s i t. i o n (vevvinkelgrad) i fallet med en kolvmotor, till förbränningsmotorns förbränningskammare.

I fig. 2 visas schematiskt ett exempel på ett bränsleinsprutningssystem för den i fig. 1A exemplifierade förbränningsmotorn 101, Bränsleinsprutningssystemet utgörs av ett. s.k. Common Rail-system, men uppfinningen är lika tillämplig vid andra typer av insprutningssystem. I fig. 2 visas endast en cylinder/förbränningskammare 201 med en i cylindern verkande kolv 20.3, men förbränningsmotorn 101 utgörs i föreliggande exempel av en sexcylindrig förbränningsmotor, och kan allmänt utgöras av en motor med ett godtyckligt antal cylindrar/förbränningskammare, såsom t,ex. ett godtyckligt antal cylindrar/förbränningskammare i intervallet 1-20 eller ännu fler. Förbränningsmotorn innefattar vidare åtminstone en respektive injektor 202 för varje förbränningskammare (cylinder) 201. Varje respektive injektor används således för insprutning (tillförsel) av bränsle i en respektive förbränningskammare 201. Alternativt kan två eller flera injektorer per förbränningskammare användas. Injektorerna 202 är individuellt styrda av respektive och vid respektive injektor anordnade aktuatorer (ej visat), vilka baserat på mottagna styrsignaler, såsom. t.ex. frän styrenheten 115, styr öppning/stängning av injektorerna 202.

Styrsignalerna för styrning av aktuatorernas öppning/stängning av injektorerna 202 kan genereras av någon tillämplig styrenhet, såsom i detta exempel av motorstyrenheten 115. Motorstyrenheten 11.5 fastställer således den mängd bränsle som. faktiskt skall insprutas vid någon given tidpunkt, t..ex. baserat på rådande driftsförhållanden hos fordonet 100.

Det i fig. 2 visade insprutningssystemet utgörs alltså av ett s.k. Common Ra.il-syst.em, vilket innebär att samtliga injektorer (och därmed förbränningskammare) försörjs med bränsle från ett gemensamt bränslerör 204 (Common Rail), vilket med hjälp av en bränslepump 205 fylls med bränsle från en bränsletank (ej visad) samtidigt, som bränslet i röret 204, också med hjälp av bränslepumpen 205, trycksätts till ett visst tryck. Det i det gemensamma röret 204 högt trycksatta bränslet insprutas sedan i förbränningsmotorns 101 förbränningskammare 201 vid. öppning av respektive injektor 202. Flera öppningar/stängningar av en specifik injektor kan utföras under en och samma förbränningscykel., varvid således flera insprutningar kan utföras under en förbränningscykels förbränning. Vidare är varje förbränningskammare försedd med en respektive trycksensor 206 för avgivande av signaler av ett i förbränningskammaren rådande tryck, till t..ex. styrenheten 115. Trycksensorn kan t.ex. vara piezo-baserad och bör vara så pass snabb att den kan avge vevvinkelupplösta trycksignaler, såsom t. ex. vid varje vevvinkelgrad eller än oftare.

Med hjälp av system av den i fig. 2 visade typen kan förbränningen under en förbränningscykel i en förbränningskammare styras i stor utsträckning, t.ex. genom utnyttjande av multipla insprutningar, där insprutningstidpunkter och/eller varaktighet kan regleras, och där data frän t.ex. trycksensorerna 206 kan tas i beaktande vid regleringen.

Enligt föreliggande uppfinning anpassas t.ex. insprutningstidpunkter och/eller varaktighet för respektive insprutning och/eller insprutad, bränslemängd under pågående förbränning baserat, på data från den pågående förbränningen. Såsom har nämnts ovan kommer den vid förbränning i en förbränningsmotor frigjorda energin delvis att resultera i ett uträttat arbete, men också resultera i uppvärmning av avgaser och värmeförluster i form av uppvärmning av förbränningsmotorn. Enligt uppfinningen regleras förbränningen med avseende på den värmeförlust som uppstår vid förbränningen, såsom t.ex. medelst en reglering som syftar till att minimera värmeförlusterna vid förbränningen, samtidigt som önskat arbete fortfarande uträttas.

I fig. 3 visas ett exempelförfarande 300 enligt föreliggande uppfinning, där förfarandet enligt föreliggande exempel är anordnat att utföras av den i fig. 1A-B visade motorstyrenheten 115.

Allmänt består styrsystem i moderna fordon av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) såsom styrenheten, eller controller, 115, och olika på fordonet anordnade komponenter. Såsom är känt kan dylika styrsystem innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat på fler än en styrenhet.

För enkelhetens skull visas i fig. 1A-B, endast motorstyrenheten 115 i vilken föreliggande uppfinning är implementerad i den visade utföringsformen. Uppfinningen kan dock även implementeras i en för föreliggande uppfinning dedikerad styrenhet, eller helt eller delvis i en eller flera andra vid fordonet redan befintliga styrenheter. Med tanke på den hastighet med vilken beräkningar enligt föreliggande uppfinning utförs kan uppfinningen vara anordnad att implementeras i en styrenhet som. är särskilt avpassad för realtidsberäkningar av typen enligt nedan. Implementering av föreliggande uppfinning har visat att t.ex. ASIC- och FPGA-lösningar är lämpade för och väl klarar av beräkningar enligt före.1 iggande uppfinning.

Styrenhetens 115 (eller den/de styrenheter vid vilken/vilka föreliggande uppfinning är implementerad) funktion enligt föreliggande uppfinning- kan, förutom att bero av sensorsignaler frän trycksensorn 202, t.ex. bero av signaler från andra styrenheter eller sensorer. Allmänt gäller att styrenheter av den visade typen normalt är anordnade att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet, liksom, från o1i k a p ä f o rdonet an ordnade styrenheter.

Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt av ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator eller styrenhet åstadkommer att. da torn/ styrenheten utför önskad styrning, såsom förfarandesteg enligt föreliggande uppfinning.

Datorprogrammet utgör vanligtvis del av en datorprogramprodukt, där datorprogramprodukten innefattar ett tillämpligt lagringsmedium 121 (se fig. IB) med datorprogrammet lagrat på nämnda lagringsmedium 121. Nämnda digitala lagringsmedium 1.21 kan t. ex. utgöras av någon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Prog.ramma.ble Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc, och vara anordnat i eller i förbindelse med styrenheten, varvid datorprogrammet exekveras av styrenheten. Genom att ändra datorprogrammets instruktioner kan således fordonets uppträdande i en specifik situation anpassas.

En exempelstyrenhet (styrenheten 115) visas schematiskt i fig. IB, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta en beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av t.ex. någon lämplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets för digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), en eller flera FPGA (Field-Programmable Gate Array)- kretsar eller en eller flera kretsar med en förutbestämd specifik funktion (Application Specific Integratea Circuit, ASIC). Beräkningsenheten 120 är förbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 120 t.ex. den lagrade programkoden och/eller den lagrade data beräkningsenheten 120 behöver för att kunna utföra beräkningar. Beräkningsenheten 120 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 121.

Vidare är styrenheten försedd med anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 för mottagande av insignaler kan detekteras som information för behandling av beräkningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla beräkningsresultat från beräkningsenheten 1.20 till utsignaler for överföring t.i 1.1 andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter för vilka signalerna är avsedda. Var och en av anslutningarna till anordningarna för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös ans lutning. Åter till det i fig. 3 visade förfarandet 300 startar förfarandet i steg 301, där det fastställs huruvida den u pfinnin.gsen.liga. regleringen av förbränningsprocessen ska utföras. Den uppf inningsenliga regleringen kan t..ex. vara anordnad att utföras kontinuerligt så fort förbränningsmotorn 101 startas. Alternativt kan regleringen vara anordnad att utföras t. ex. så länge som förbränningsmotorns förbränning inte s k a r e g ler a s e n .1 i g t nå g o t annat kriterium. T . e x . kan det finnas situationer där det är önskvärt att reglering utförs baserat på andra faktorer än värmeförluster i första hand. Enigt en utf öringsform utförs samtidig reglering av-förbränningen med avseende på värmeförluster och åtminstone en ytterligare reglerparameter. T. ex. kan en avvägning göras, där reglerparametrarnas prioritering vid uppfyllnad av önskat regleringsresultat t.ex. kan vara anordnad att styras enligt någon tillämplig kostnadsfunktion.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning utgörs alltså av-ett förfarande för reglering av förbränningsmotorn 101 under det att. förbränning sker i nämnda förbränningskammare 201 i förbränningscykler. Såsom är känt är termen förbränningscykel definierad som de steg en förbränning vid en förbränningsmotor innefattar, såsom t.ex. tvåtaktsmotorns två takter respektive fyrtak t smo torns fyra takter. Termen, innefattar även cykler där inget bränsle faktiskt insprutas, men där förbränningsmotorn ändå drivs vid något varvtal, såsom av fordonets drivhjul via drivlinan vid t.ex, släpning. Dvs. även om ingen insprutning av bränsle utförs sker fortfarande en förbränningscykel, för t.. e x . varje t. v å v a r v (v i d f y r t a k t. s nio tor), e 1 ler t.. e x . v ar je varv (tvåtaktsmotor), som förbränningsmotorns utgående axel roterar. Det motsvarande gäller även andra typer av-förbränningsmotorer .

I steg 302 fastställs huruvida en förbränningscykel har eller kommer att påbörjas, och när så är fallet fortsätter förfarandet till steg- 303 samtidigt som en parameter i representerande insprutningsnummer sätts lika med ett.

I steg 303 fastställs ett insprutningsschema som förväntas resultera i en under förbrännings cykeln önskad, värmeförlust, såsom t.ex. ett insprutningsschema som förväntas minimera den resulterande värmeförlust under förbränningscykelns förbränning.

Allmänt gäller att tillförseln av mängden bränsle både avseende mängd och på vilket sätt, avs. de en eller flera bränsleinsprutningar som ska utföras under förbränningscykeln normalt, är på förhand, definierade, t. ex. i beroende av det. arbete (vridmoment) som förbränningsmotorn ska uträtta under förbränningscykeln, eftersom förändring av det fastställda insprutningsschemat inte utförs under en pågående förbränningscykel, enligt känd teknik. Förutbestämda insprutningsscheman kan t.ex. finnas tabellerade i fordonets styrsystem för ett stort antal driftsfall, såsom olika motorvarvtal, olika begärda arbeten, olika förbränningslufttryck etc, där tabellerad data t.ex. kan ha framtagits genom tillämpliga prov/mätningar vid t.ex. utveckling av förbränningsmotor och/eller fordon, varvid tillämpligt insprutningsschema kan väljas utifrån rådande förhållanden, och där insprutningsschemat kan väljas t.ex. baserat pä en önskan om liten värmeförlust.

Dessa insprutningsscheman kan utgöras av insprutningarnas antal respektive egenskaper i form av t.ex. tidpunkt (vevvinkelläge) för start av insprutning, insprutningens längd., insprutningstryck etc, och alltså finnas lagrade för ett stort, an t. a .1 d r i f t. s f a 1.1 i f ordonets s t. yrsystem, o c h t.. e x . vara framräknade/uppmätta med målet att resultera i en minimal värmeförlust.

Enligt föreliggande utföringsform tillämpas därför i steg 303 ett dylikt förutbestämt insprutningsschema, där detta förutbestämda insprutningsschema således väljs baserat på rådande förhållanden och önskat av förbränningsmotorn uträttat arbete, och t.ex. genom tabelluppslagning.

Enligt en utföringsform fastställs insprutningsschemat helt enligt t.ex. de nedan visade beräkningarna, där t.ex. olika på förhand definierade insprutningsscheman kan jämföras med varandra för att fastställa ett mest fördraget insprutningsschema, men i det nedan exemplifierade bera.kningsexem.plet tillämpas dock beräkningarna först efter det att insprutning har påbörjats under förbränningscykeln. Eftersom specifika antagna förhållanden sannolikt resulterar i samma föredragna insprutningsschema varje gång kan det vara fördelaktigt att inför en förbränningscykel välja ett insprutningsschema genom någon typ av uppslagning och därmed minska beräkningsbelastningen, varvid beräkning enligt nedan således utförs först efter det att insprutning har påbörjats. Förutom nedanstående exempel på hur insprutningsschemat kan fastställas kan alternativt andra modeller med motsvarande funktion tillämpas.

Enligt föreliggande utföringsform fastställs således i steg 303 ett förutbestämt insprutningsschema vid förbränningscykelns början, varvid reglering enligt uppfinningen utförs först efter det att bränsleinsprutning har påbörjats under förbränningscykeln, såsom först efter det att åtminstone en insprutning har utförts under förbränningscykeln, eller efter det att. en insprutning åtminstone har påbörjats.

Bränsleinsprutning utförs alltså normalt enligt ett förutbestämt schema, där ett flertal insprutningar kan vara anordnade att utföras under en och samma förbränningscykel. Detta medför att insprutningarna kan vara förhållandevis korta. T.ex. förekommer insprutningssystem med 5-10 b r ä n s 1 e i n s p r u t n i n g a r / f ö r b r ä n n i n g, me n a n t. a .1 e t. bränsleinsprutningar kan även vara betydligt större än så, såsom t.ex. i storleksordningen 100 bränsleinsprutningar under en förbränningscykel. Antalet möjliga insprutningar styrs allmänt av snabbheten hos de organ med vilka insprutning utförs, dvs. i fallet med Common Rail -system av hur snabbt injektorerna kan öppnas stängas.

Enligt föreliggande exempel utförs åtminstone två bränsleinsprutningar inspx under en och samma förbränningscykel, men såsom har nämnts och såsom framgår nedan kan flera insprutningar vara anordnade att utföras, li k s o m ä v en e n d. ast en.

Insprutningsschemat är således i föreliggande exempel fastställt på förhand i syfte att erhålla någon viss v a rmeför1ust, s åsom t. e x , e n under rådande förhå11anden minimal, avs. vid rådande förbränningsmotorarbete så liten som möjlig, värmeförlust under förbränningen. En första insprutning inspiutförs, och i steg 304 fastställs huruvida nämnda första ins rutning inspihar utförts, och om så är fallet fortsätter förfarandet till steg 305, där det fastställs huruvida samtliga insprutningar i har utförts. Eftersom så ännu inte är fallet i föreliggande exempel-fortsätter förfarandet till steg 306 sam.tid.igt som i räknas upp med ett för nästa insprutning. Vidare fastställs genom utnyttjande av trycksensorn 206 kontinuerligt, såsom med tillämpliga intervall, t.ex. varje 0,1-10 vevvinkelgrader, rådande tryck i förbränningskammaren.

Förbränningsförloppet kan allmänt beskrivas med den tryckförändring i förbränningskammaren som förbränningen ger upphov7 till. Tryckförändringen under en förbränningscykel kan representeras med ett tryckspår, dvs. en representation av hur trycket i förbränningskammaren varierar under förbränningen. Så länge som förbränningen fortskrider såsom förväntat kommer trycket i förbränningskammaren att vara lika med det initialt estimerade, men så snart trycket avviker från det estimerade trycket kommer den faktiska värmeförlust som hittills har uppstått att avvika från den estimerade värmeförlusten, dessutom kommer efterföljande del av förbränningscykeln, och d a. r me d v ä r me f o r 1 ust, att p å ve r k a s .

Om förbränningen efter den första insprutningen inspi således har förflutit precis såsom, förväntat kommer förhållandena i förbränningskammaren att motsvara de med insprutningen avsedda förhållandena, likaså kommer den hittills resulterande tryckförändringen (tryckspåret enligt nedan) i förbränningskammaren att motsvara den förväntade tryckförändringen fram till denna punkt. Så snart förhållandena avviker från de avsedda förhållandena kommer dock tryckförändringen under förbränningen att avvika från den förväntade tryckförändringen. Likaså kommer även efterföljande del av förbränningen att påverkas eftersom de i förbränningskammaren rådande förhållandena, t.ex, med avseende på tryck/temperatur, vid nästa insprutning inte kommer att motsvara förväntade förhållanden. Såsom förklaras nedan råder ett direkt samband mellan trycket i förbränningskammaren och de resulterande värmeförlusterna, varför avvikelser i. tryck även kommer att resultera i avvikelser från förväntade värmeförluster.

I praktiken kommer också de verkliga tryckförändringarna under förbränningen (tryckspåret) med stor sannolikhet att avvika från det predikterade tryckspåret under förbränningens gång på grund av t,ex. avvikelser från den modellerade förbränningen, etc. Detta åskådliggörs i fig. 4, där ett predikterat tryckspår 401 för ett exempelinsprutningsschema visas (mycket schematiskt), dvs. det förväntade tryckspåret för förbränningskammaren när insprutning utförs enligt den valda insprutningsprofilen. Denna prediktering av tryckspåret kan t.ex. utföras såsom beskrivs nedan.

I fig. 4 visas även ett faktiskt tryckspår 402 fram till vevvinkelpositionen cpi, vilken utgör rådande position efter det. att nämnda första förbränning har utförts. I steg 306 fastställs trycket p<pi i förbränningskammaren genom utnyttjande av trycksensorn 206 efter det att den första insprutningen inspi har utförts, vid vevvinkelpositionen cpi, Företrädesvis fastställs trycket i förbränningskammaren väsentligen kontinuerligt, såsom t,ex. vid varje vevvinkelgrad, varje tiondels vevvinkelgrad eller med annat lämpligt intervall under hela förbränningen. Såsom kan ses i fig. 4 avviker det faktiska tryckspåret fram till cpifrån det estimerade tryckspåret 401, likaså avviker det faktiska trycket. proi vid cpi från det estimerade trycket p<pi_estenligt tryckspåret 401. Det ovanstående innebär att den hittills resulterande värmeförlusten med stor sannolikhet också har avvikit från förväntad, värmeförlust fram till vevvinkelpositionen cpi.

Eftersom trycket p(pii förbränningskammaren efter det att den första insprutningen inspi har utförts skiljer sig från motsvarande estimerade tryckP(pi_estvid vevvinkelpositionen cpikommer förhållandena i förbränningskammaren vid tidpunkten för nästkommande insprutning insp?att skilja sig frän prediktera.de förhållanden, varför också efterföljande förbränning kommer att avvika frän den predikterade förbränningen om det. tidigare fastställda insprutningsschemat fortfarande skulle användas. Således är det inte alls säkert att önskad minimering av värmeförlusterna kommer att uppnås under förbränningscykeln. Därmed är det heller inte säkert att det är det. ursprungligen fastställda insprutningsschemat som utgör det mest föredragna insprutningsschemat vid strävan att uppnå önskad värmeförlust.

I steg 307 fastställs därför ett insprutningsschema på nytt i syfte att minska värmeförlusterna, såsom t.ex. med målet att försöka minimera värmeförlusterna under förbränningscykeln, eller återstående del av förbränningscykeln. Regleringen kan t.. e x . utföras enligt de nedan vis a d. e b erä k n in g arna, alternativt enligt andra tillämpliga beräkningar med motsvarande syfte, och upprepas enligt nedan under pågående förbränningscykel för att vid behov förändra insprutningsschemat. under pågående förbränning om de i förbränningskammaren faktiskt rådande förhållandena avviker från predikterade förhållanden, såsom efter varje insprutning, eller under pågående insprutning.

Vid. estimeringen av värmeförluster enligt, uppfinningen tillämpas en modell, vilken som beskriver de värmeförluster som uppstår under förbränningen. Denna modell kem vara av olika typ, och t.ex. utgöras av en datadriven modell — j'( Qh!,//) där Qh,utgör den energi som åtgår i värmeförlust,dt" ~ ' och daruutgör styrvariabel, såsom t.ex. bränsletillförseln till förbränningen), dvs. en modell som framtagits genom att fastställa resultat för ett stort antal inparametrar, varvid --------sedan kam tabelleras för ett stort antalförhållanden, dt såsom olika last, varvtal, lufttryck etc., såsom är känt för fackmannen inom teknikområdet.

Ett annat alternativ, vilket också utgör det alternativ som tillämpas i föreliggande exempel, är nyttjande av en fysikalisk modell över värmeförlusterna vid förbränning i förbränningskammaren. Denna modell kan utgöras av någon tillämplig modell, och enligt föreliggande exempel tillämpas den för fackmannen välkända Woschni-mode11en över värmeförlusterna(heat loss,hl)vid förbränning i en förbränningsmotor.

Värmeförlusterna vid en förbränningsprocess beskrivs i huvudsak av temperatur och tryck i förbränningskammaren (i detta fall cylindern), samt gasrörelsen. Temperatur och tryck är dock relaterade till varandra via allmänna gaslagen, vilket enligt nedan gör det möjligt att beskriva värmeförlusterna som funktion av tryck utan explicit kännedom om temperaturen.

Enligt Woschni kan den vid förbränningen frigjorda värmen modelleras som: Image available on "Original document" Image available on "Original document" Beräkning av parametrarna finns allmänt väl beskrivna i den kända tekniken, varför vissa endast beskrivs kortfattat här, där: B =cylinderdiameter, p= cylindertryck, T= temperatur i cylindern, w= karakteristisk gashastighet, när approximerad tillC1Sp Sp =kolvens medelhastighet i cylindern, vilken t.ex, kan finnas tabellerad i styrsystemet för olika motorvarvtal, alternativt framräknas med hjälp av motorvarvtal och kolvens s1aglängd, Ciutgör en definierad koefficient som enligt ett exempel kan sättas till 2,28 med tillägg av ett k o 1 vm e d. e 1 h a s t. i g h e t s b e r o e n a e . K o e f f i c ienten bestäms / k a 1 .i b r eras såsom är känt allmänt enligt vad som angivits av Woschni.

S{ q>)= väggarea (cylindervägg samt arean för förbränningskammarens avgränsning "uppåt" respektive "nedåt") i förbränningskammaren som. funktion av vevvinkel, och AT utgör temperaturskillnaden mellan temperaturen för gasen i förbränningskammaren och förbränningskammarens väggtemperatur, Enligt ekv, (i) råder det således ett explicit samband mellan värmeförlusten vid förbränningen och medeltemperaturen för förbränningsgaserna. Detta explicita temperatursamband kan elimineras vid estimering av värmeförlusten genom utnyttjande av allmänna gaslagen: Image available on "Original document" Ekv. (2) kan skrivas om med vevvinkelberoende ((/?), varvid förbränningsgasens temperaturTkan uttryckas som: Image available on "Original document" Säleds kan ekv, (1) skrivas om med hjälp av ekv. (3) enligt: Image available on "Original document" V(( p),dvs, förbränningskammarens volym som funktion av vevvinkel, kan med fördel finnas tabellerad i styrsystemets minne alternativt beräknas på tillämpli<g>t sätt, varvidäven — dv- ^ ~ Jd( psom nyttjas nedan kan beräknas.

Substansmängdenn,dvs. substansmängden gas i förbränningskammaren, kommer att ändras med tiden (vevvinkeln) allteftersom förbränningen fortskrider. Substansmängdennändras i och med de kemiska reaktioner som sker under förbränningen. Denna förändring- är dock normalt endast någon eller några enstaka procent, varför enligt en utföringsform substansmängdennkan antas utgöras av substansmängden innan förbränning, varvid således substansmängdenn{( p)kan antagas vara konstant. Enligt en utföringsform kan dock även substansmängdens förändring under förbränningen estimeras för att ge en noggrannare estimering av värmeförlusterna under förbränningen. Detta beskrivs nedan.

Beträffande cy1inderväggens temperaturTwaUkan denna med god approximation antas vara konstant och fastställas på något tillämpligt sätt, såsom t.ex, med tillämplig temperatursensor, varvidATkan estimeras enligt: Image available on "Original document" Med parametrar enligt ovan kan värmeförlusterna således estimeras som funktion av vevvinkel enligt ekv. (4), där redan uppkomna värmeförluster kan estimeras genom utnyttjande av sensorsignaler från trycksensorn.

Estimeringen av de totala, eller de för kommande del av förbränningscykeln förväntade, värmeförlusterna under förbränningen erfordrar såled.es kännedom om tryckets p variation under förbränningen. Trycket kan p fastställas genom utnyttjande av nämnda trycksensor, varvid kontinuerliga sensorsignaler kan ge uppmätta värden för p vid tillämpligt dQ täta interval.i/vevvrnkelgrader för att uppskatta — för den deld(p av förbränningen som redan har förflutit, och varvid en faktisk värmeförlust kan estimeras för den del av-förbränningen som redan har förflutit baserat pä. faktiska tryckdata. Tryckförändringen uttrycks i vevvinkelgrader cp, vilket innebär en eliminering av förbränningsmotorvarvtalsberoenaet vid beräkningarna.

Föreliggande uppfinning strävar dock efter att aktivt reglera, såsom t.ex, i syfte att minimera eller mot annan tillämplig nivå reglera, värmeförluster vid förbränningen, vilket kan utföras genom att prediktera det förväntade tryckspåret i förbränningskammaren för efterföljande del av förbränningscykeln, varvid även den förväntade -värmeförlusten för hela förbränningen estimeras.

Detta betyder också att den förväntade värmeförlusten kan estimeras för ett flertal olika scenarier vid förbränningen, såsom olika insprutningsscheman, där respektive insprutningsschema kommer att ge upphov till ett specifikt. tryckspår, såsom t.ex. det i fig. 4 visade tryckspåret, vilket estimeras för det specifika insprutningsschemat.

Vid estimering av tryckspåret kan en modell av förbränningen nyttjas, och, såsom är känt för fackmannen, kan förbränningen modelleras enligt ekv. (6): Image available on "Original document" , därKcaubrateanvänds för att kalibrera modellen.KcaUbrateutgörs av en konstant som vanligtvis är i storleksordningen 0-1, men kan även vara anordnad att. anta andra värden, och vilken fastställs individuellt cylinder för cylinder eller för en viss motor eller motortyp, och beror i synnerhet på utformningen av injektorernas munstycken (spridare).

Qfue! utgör energivärdet för insprutad bränslemängd,Qutgör förbränd energimänga. FörbränningendQär således proportionell mot insprutad bränslemängd minus hittills förbrukad bränslemänga. FörbränningendQkan alternativt modelleras genom utnyttjande av annan tillämplig modell, där t.ex. även andra parametrar kan tas hänsyn till. T.ex. kan förbränningen även utgöra en funktion som beror av en modell över den turbulens som uppstår vid tillförsel, av luft/bränsle, vilket kan påverka förbränningen i olika grad i beroende av tillföra mängd luft/bränsle.

Beträffande bränsleinjektionerna kan dessa t..ex. modelleras som en summa av stegfunktioner: Image available on "Original document" Bränsleflodet mätt i tillförd massanivid en insprutningk,dvs. hur bränslet kommer in i förbränningskammaren under tidsfönstretunär insprutningen utförs, uttryckt i den tid som förlöper under det vevvinkelgrad( p-intervall som injektorn är öppen, för en specifik injektionkkan modelleras som: Image available on "Original document" där m utgör insprutad bränslemänga, och f (m) t. ex. beror a.v insprutningstryck etc. f(m) kan t.ex. vara uppmätt eller estimerat på förhand.

EnergivärdetQLHvför bränslet, såsom diesel eller bensin, finns allmänt angivet, varvid, sådan allmän angivelse kan användas. Energivärdet kan även finnas specifikt angivet av t.ex. bränslets tillverkare, eller vara approximerat for t.ex. ett land eller en region. Energivärdet kan även vara anordnat att uppskattas av fordonets styrsystem. Med. energivärdet, kan ekv. (6) lösas och värmefrigörelsenQallteftersom förbränningen fortskrider bestämmas.

Vidare kan, genom utnyttjande av en prediktiv värmefrigörelseekvation, där en del av den frigjorda värmeenergin kommer att åtgå till önskat arbete och en del-utgöras av värmeförluster, tryckförändringen i förbränningskammaren under hela förbränningen estimeras som: Image available on "Original document" , där v allmänt utgör värmekapacitetskvoten, avs.y = —— = , c; cv r därCoch/eller C., finns allmänt framtagna och tabellerade för olika molekyler, och genom att förbränningskemin är känd kan dessa tabellerade värden användas tillsammans med förbränningskemin för att därmed beräkna vardera molekyls (t.ex. vatten, kväve, syre etc.) inverkan pä t.ex. det totala C -värdet, varvid detta kan bestämmas för beräkningarna ovan med god noggrannhet, på förhand eller under t.ex. pågående förbränning. Alternativt kanCoch ellerC\approximeras på tillämpligt sätt.

Integrering av ekv. (9) medför följande resultat: Image available on "Original document" Pinitaiutgör ett initialt tryck, vilket innan påbörjan av förbränningens komprimeringssteg t.ex. kan utgöras av omgivningstrycket vid förbränningsmotorer utan turbo, eller ett rådande förbränningslufttryck vid en motor med turbo. När estimering utförs vid en senare tidpunkt under förbränningscykeln, såsom estimering i steg 307 efter det att en insprutning har utförts, kan injitaiutgöras av det då rådande och med hjälp av trycksensorn 206 fastställda trycket, dvs. p,:pii föreliggande exempel. Således kan trycket p i förbränningskammaren estimeras for hela förbränningen, dvs. en förväntad kurva motsvarande kurvan 401 i fig. 4 kan estimeras, varvid således även värmeförlusten för hela förbränningen kan estimeras genom nyttjande av ovanstående ekvationer.

Värmeförlusten kommer såled.es att. bero av tryckspåret, vilket, i sin tur beror av hur bränsle tillförs förbränningen. Principiellt kan minimeringsproblemet vid minimering av-värmeförluster formuleras som en minimering av ekv, (11): Image available on "Original document" , där IVO representerar öppning av inloppsventil och EVO representerar öppning av avgasventil. Det är således primärt trycket i förbränningskammaren som utgör reglervariabel vid minimering av ekv. (11). Cylindergeometrin, inklusive cylinderdiametern, ar fixerad., och gashastigheten kan vara svår att reglera under pågående förbränning. Substansmängden är förhållandevis konstant under förbränningen (och kem enligt ovan enligt en utföringsform antagas vara konstant) och dessutom, olämplig som åtminstone ensam reglerparameter eftersom substansmängden till stor del styrs av tillfört bränsle, som i sin tur tills stor del styrs av begärt arbete.

Minimering av ekv. (1.1) utgör således ett. minimeringsproblem som utgörs av att finna ett tryckspår som resulterar i så låga värmeförluster som möjligt. Detta dock med bivillkoret att uträttat arbete på förbränningsmotorns utgående axel bibehålls, eftersom annars sannolikheten är stor att endast litet eller inget arbete kommer att uträttas i den mån enbart värmeförlusten minimeras, varvid den termiska verkningsgraden optimeras på bekostnad av låg uteffekt.

Reglering av trycket i förbränningskammaren kan således t.ex. utföras genom att reglera bränsleinsprutningen, och genom att i steg 307 utföra estimering av värmeförlusterna för ett antal olika insprutningsscheman med varierande insprutningstidpunkter /insprutningslängder /antal insprutningar kan således ett insprutningsschema fastställas som i tillämplig eller så hög grad som möjligt minimerar värmeförlusterna, eller reglerar dessa mot annan tillämplig nivå, under förbränningen.

Således kan i steg 307 fastställas ett insprutningsschema, såsom ett insprutningsschema bland ett flertal definierade insprutningsscheman, som bäst minimerar värmeförlusterna enligt ovanstående ekvationer, där detta insprutningsschema kan fastställas individuellt cylinder för cylinder baserat på sensorsignaler från åtminstone en trycksensor i respektive förbränningskammare.

Beträffande nämnda insprutningsscheman kan det t.ex. finnas ett flertal på förhand definierade insprutningsscheman, varvid beräkningar av ovanstående typ kan utföras för vart och ett av dessa tillgängliga insprutningsscheman. Alternativt kan beräkningarna utföras för de insprutningsscheman som av någon anledning- mest sannolikt anses resultera i låg/önskad värmeförlust.

Hittills har hela insprutningsscheman för resterande förbränning utvärderats, men minimeringen kan även vara anordnad att utföras för enbart, den kommande insprutningen efter en föregående insprutning, varvid senare insprutningar kan hanteras efterhand. Det i steg 30 7 valda insprutningsschemat kan således utgöras av enbart den nästkommande insp.rutningen .

När insprutningsschema har valts i steg 307 återgår förfarandet till steg 304 for utförande av nästa, ins rutning, varvid även denna ger upphov till en förbränning, och därmed en värmefrigöreise och ett tryckspår, där även detta sannolikt kommer att avvika från det på förhand predikterade tryckspåret. Detta betyder också att förbränningen även vid. efterföljande insprutningar sannolikt kommer att påverkas av rådande förhållanden i förbränningskammaren när insprutningen påbörjas.

Således kan i steg 307, efter det att en efterföljande insprutning har utförts, åter en ny insprutningsstrategi för återstående ins rutningar, alternativt den påföljande insprutningen, beräknas med hjälp av ovanstående ekvationer, varvid förfarandet sedan återgår till steg 304 för utförande av efterföljande bränsleinsprutning enligt den nya insprutningsstrategi som framräknats i steg 30 7, fortfarande med hänsyn tagen till det arbete som ska utföras under förbränningen, vilket normalt styrs av någon överordnad process, t.ex. som svar på en begäran om en viss drivkraft från fordonets förare alternativt annan funktion i fordonets styrsystem, såsom t.ex. en farthållarfunktion. Regleringen kan således vara anordnad att. utföras efter varje insprutning i, och när sedan samtliga insprutningar i har utförts återgår förfarandet från steg 305 till steg 301 för reglering av en efterföljande förbränningscykel.

Vid de ovanstående beräkningarna används efter varje insprutning aktuell tryckbestämning p^igenom utnyttjande av trycksensorn 206 somPiratiaienligt ovan för att ånyo prediktera värmeförlust för att fastställa ett nytt insprutningsschema utefter de nu rådande förhållandena i förbränningskammaren, men nu således med data som erhållits ytterligare en bit in i förbränningen. Dvs. p^iefter den första förbränningen och pä motsvarande sätt fastställda p<piför efterföljande insprutningar, varvid såledesV initialförändras vid beräkningar under förbränningscykeln, och varvid bränsleinsprutningen anpassas efter rådande förhållanden efter varje insprutning, med följd att insprutningsschemat kan förändras efter varje insprutning.

Föreliggande uppfinning tillhandahåller således ett förfarande som anpassar förbränningen allteftersom förbränningen fortskrider, och innefattar allmänt att baserat pä. ett första parametervärde som. fastställs efter det att. en första del av förbränningen har genomförts reglera efterföljande del av förbränningen under en och samma förbränningscykel, varvid förbränningen regleras med avseende pä värmeförluster under förbränningsprocessen.

Enligt ovan kan förväntad, värmeförlust således estimeras för ett flertal olika alternativa insprutningsscheman för återstående insprutningar, varvid det insprutningsschema som resulterar i den mest fördelaktiga värmeförlusten kan väljas vid. utförande av nästföljande insprutning. Enligt föreliggande uppfinning anpassas således förbränningen under pågående förbränning baserat på avvikelser från den predikterade förbränningen, och enligt en utföringsform varje gång en insprutning inspi har utförts så länge som ytterligare insprutningar ska utföras.

Enligt det ovan beskrivna förfarandet har insprutningsschemat v i d f ö r b rän n ingsc y k elns början f astställts b a s e r a t. p å tabellerade värden, men enligt en utföringsform kan insprutningsstrategin redan före bränsleinsprutningen påbörjas fastställas på ovan beskrivna sätt, varvid således även den första insprutningen utförs enligt ett enligt ovan fastställt insprutningsschema.

Vidare har enligt ovan substansmängden vid förbränningen antagits vara konstant, vilket kan antagas utgöra en god approximation. Substansmängden kommer dock i praktiken att variera allteftersom förbränningen fortskrider, varför enligt en utföringsform substansmängdennestimeras enligt följande. Substansmängdens förändring under förbränningen kan t.ex, modelleras som: Image available on "Original document" Substansmängdennkommer under förbränningens gång att övergå från en före förbränningen rådande substansmängdnhet0^comhtill en substansmängdnallcomhdå allt under förbränningscykeln insprutat, bränsle bar förbränts.nhefcrs cnmbbestäms med hjälp av A, dvs. bränsle-/luftferhållandet, och tillförd mängd bränslemfuei tvarvid den sammantagna substansmängden för bränsle respektive förbränningsluft erhålls. Här kan även ev. EGR-återföring tas hänsyn till, eftersom denna påverkar substansmängden iförbränningsgasen. Qtotaianger den totala bränsleenergi som tillförs förbränningen under förbränningscykeln.Qnowutgör den energimängd som. hittills har förbränts, och bestäms ur ekvation (9) och /eller med hjälp av trycksensorns signaler samt värmefrigörelse enligt ekv. (13): Image available on "Original document" Således kan värmefrigörelsenQ.(( p),och därmedn ( q>)i det falln ( <p)ska estimeras enligt ovan, beräknas allteftersom dQ förbränningen fortlöper genom att integrera —, där cp utgör vevvinkelgrad.

Vidare har regleringen hittills beskrivits på ett sätt där egenskaperna för en nästkommande insprutning fastställs baserat pä rådande förhållanden i förbränningskammaren efter den föregående insprutningen. Regleringen kan dock även vara. anordnad att utföras kontinuerligt, varvid tryckbestämningar kan utföras med hjälp av trycksensorn även under pågående insprutning, och varvid insprutningsschemat kan beräknas och korrigeras ända fram till dess att nästa insprutning påbörjas. Alternativt kan till och med den pågående insprutningen påverkas av framräknade förändringar i insprutningsschemat även vid de fall ett flertal kortare insprutningar utförs. Insprutningen kan även utgöras av en enda längre insprutning, v a r v i d f ö ränd r in g a r av pågående i n s prutni n g k. o n t. i n u e r 1 i g t. kan utföras, t. ex. genom s.k, råte shaping, t..ex. genom att förändra öppningsarea hos insprutningsmunstycket och/eller det tryck med vilket bränsle insprutas baserat på estimeringar och uppmätta tryckvärden under insprutningen. Vidare kan bränsletillförsel under förbränningen innefatta två bränsleinsprutningar, där t.ex. endast den andra eller båda insprutningarna regleras t.ex. med hjälp av rate shaping. Rate shaping- kan även tillämpas vid fallet där tre eller fler insprutningar u t f or s.

Beträffande de insprutningsstrategier som skall utvärderas kan dessa framtagas på olika sätt. T.ex. kan olika fördelningar m e 11 a n inspru t n in g ar ut v ä r d. e r a s, och t. e x . kan inspru t a d bränslemängd omfördelas mellan efterföljande insprutningar och/eller kan insprutningstidpunkten förändras för en eller flera påföljande insprutningar, där hänsyn kan tas till ev, begränsningar med. avseende på t..ex. minsta tillåtna längd eller bränslemängd för en bränsleinsprutning.

Istället för att utvärdera ett antal specifika, insprutningsscheman kan förfarandet vara anordnat att utföra t.ex, ovanstående beräkningar för ett antal tänkbara scenarier, där beräkningarna kan utföras för olika, insprutningslängder/mängder/tider för de olika insprutningarna, med motsvarande förändringar i frigjord energi, Ju fler bränsleinsprutningar som utförs under en förbränningscykel, desto fler parametrar kan förändras, samtidigt som uträttat arbete ska bibehållas. Vid ett stort antal insprutningar kan därför regleringen bli förhållandevis komplex, eftersom ett. stort antal, parametrar kan varieras och därmed skulle behöva utvärderas. T.ex. kan ett mycket stort antal insprutningar vara anordnade att utföras under en och samma förbränningscykel, såsom ett tiotal, eller t.o.m. ett hundratal insprutningar.

V i d d. y lika s i t u a t i o n er kan det finn a s flera e k v i v alenta insprutningsstrategier, vilka resulterar i väsentligen samma värmeförlust, detta introducerar en oönskad komplexitet i beräkningarna.

Enligt en utföringsform tillämpas en reglering där den i tiden närmast närliggande insprutningen/inlektionen betraktas som en s e p a r a t. in s p r u t. n ing, o c h d ä r e f ter följa n d. e bränsleinsprutningar som en enda ytterligare "virtuell" insprutning, varvid värmeförlusterna kan optimeras mellan dessa två insprutningar. Detta exemplifieras i fig. 5A, där insprutningen 501 motsvarar inspienligt ovan, insprutningen 502 motsvarar insp2enligt, ovan, och där resterande insprutningar 503-505 behandlas som en enda virtuell insprutning 506, avs. insprutningen 506 behandlas som en insprutning- med en bränslemängd väsentligen motsvarande den sammanlagda bränslemängden för insprutningarna. 503-505, och där fördelning kan ske mellan insprutningen 502 och den virtuella insprutningen 506. Genom att förfara på detta sätt behöver den förskjutning som sker mellan insp?och efterföljande insprutningar inte fördelas specifikt mellan ins rutningarna 503-505, utan fördelning sker i detta skede mellan insprutning 502 respektive den "virtuella" insprutningen 506.

Kär sedan insprutningen 502 har genomförts upprepas förfarandet precis som ovan med ny bestämning av insprutningsschema för att minimera värmeförlusterna, men dä. med. ins rutningen 503 som separat insprutning, se fig. 5B, och insprutning 504, 505 utgör tillsammans en virtuell insprutning vid fördelning enligt ovan.

I fig. 5A utgörs den virtuella insprutningen 506 av tre insprutningar, men såsom inses kan den virtuella insprutningen 506 från början innefatta fler än tre insprutningar, såsom 10-tals insprutningar eller 100-tals insprutningar, i beroende av bur många insprutningar som avses att utföras under förbränningscykeln, varvid förfarandet upprepas till dess att samtliga insprutningar har utförts.

Det är även möjligt att nyttja t.ex. en MPC (Model Predictive Control)-reglering vid reglering enligt uppfinningen.

Ett exempel på en MPC-regiering visas i fig. 6, där referenskurvan 603 motsvarar förväntad utveckling för de ackumulerade värmeförluster vid värmefrigörelsen under förbränningscykeln, dvs.fi'™ h ? S( <p) ? åTdtför det valda, insprutningsschemat. Kurvan 603 representerar således den utveckling för de ackumulerade värmeförlusterna som eftersträvas under förbränningscykeln. Denna kurva, kan t. ex. utgöras av en under förbränningscykeln realistiskt uppnåbar (lägsta)nivå för värmeförlusten vid aktuell last och rådande varvtal, och kan med fördel fastställas pä förhand, t.ex. genom tillämpliga beräkningar och/eller mätningar på motortypen, varvid dessa data kan lagras i styrsystemets minne som funktion av t.ex. varvtal och last. Detta medför också att förbränningen inte behöver styras enbart mot en vid varje tillfälle rådande värmeförlust, utan kan även vara anordnad att styras mot en förväntad värmeförlustutveckling, såsom t.ex. kurvan 603 i fig. 6, varvid varje insprutning kan ha som syfte att resultera i en hittills ackumulerad värmeförlust som vid någon given tidpunkt uppgår till motsvarande punkt på kurvan 603. Kurvan 603 kan i en utföringsform utgöras av en kurva representerande förväntad värmeförlust vid varje punkt, dvs. inte en ackumulerad värmeförlust, varvid värmeförlusterna kan regleras mot denna börvärdeskurva istället.

Den heldragna kurvan 602 fram till tidenkrepresenterar de faktiska värmeförluster som hittills har uppkommit och som har framräknas enligt ovan med hjälp av faktiska data från den vevvinkelupplösta tryckgivaren. Kurvan 601 representerar pred i k t. erad v ä r me f ö r .1 u s t u t v e c k 1 i n g b a s e r a t p å p r edikte r a. d insprutningsprofii, och utgör således den värmeförlustförlustutveckling som förväntas. Streckade insprutningar 605, 606, 607 representerar den predikterade styrsignalen, dvs. den insprutningsprofil som förväntas tillämpas, och 608, 609 representerar redan utförda insprutningar.

Den predikterade insprutningsprofilen uppdateras med tillämpliga mellanrum, såsom t.ex. efter varje utförd insprutning, för att nå slutvärdet som eftersträvas och som ges av referenskruvan 603, och där nästa insprutning fastställs baserat på råd.ande förhållanden i förhållande till den estimerade värmeförlustutveckiingen.

Således tillhandahåller föreliggande uppfinning ett förfarande som medger en mycket god reglering av ett förbränningsförlopp, och som anpassar förbränningen under pågående förbränning för att erhålla en förbränning med reglerade värmeförluster.

Enligt ovan kan värmeförluster vid förbränningen således estimeras för ett flertal olika alternativa insprutningsscheman för återstående insprutningar, varvid ett insprutningsschema som. resulterar i den mest fördelaktiga, såsom t.ex. den lägsta, värmeförlusten kan väljas vid utförande av nästföljande insprutning. I de fall flera insprutningsscheman/regleralternativ uppfyller uppsatta villkor kan andra parametrar användas för att välja vilket av dessa som ska användas. Det kan även finnas andra anledningar till att samtidigt reglera även baserat på andra parametrar.

T.ex, kan insprutningsschema, förutom baserat på värmeförlust, delvis väljas även baserat på ett eller flera av perspektiven tryckamplitud, tryckförändringshatighet, avgastemperatur, uträttat arbete i förbränningskammaren, eller vid förbränningen genererade kväveoxider som ytterligare kriterium, där sådan bestämning kan utföras enligt någon av de nedan angivna parallella patentansökningarna.

Specifikt visas i den parallella ansökan "FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR V" (svensk patentansökan, ansökningsnummer: 1350508-6) ett förfarande för att. baserat, på en estimerad maximal, tryckamplitud reglera efter fö1j an d e f ö rbr ä nn ing.

Vidare visar den parallella ansökan "FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR II" (svensk patentansökan, ansökningsnummer: 1350507-8) ett förfarande för att under en första förbränningscykel reglera en påföljande del av-förbränning- under nämnda första förbränningscykel med. avseende pä en vid nämnd.a efterföljande förbränning resulterande temperatur.

Vidare visar den parallella ansökan "FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR III" (svensk patentansökan, ansökningsnummer: 1350509-4) ett förfarande för att under en första förbränningscykel reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel, med avseende på ett vid förbränningen uträttat arbete.

Vidare visar den parallella ansökan "FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR I" (svensk patentansökan, ansökningsnummer: 1350506-0) ett förfarande för att under en första förbränningscykel estimera ett första mått pä kväveoxider resulterande vid förbränning under näranda första förbränningscykel, och baserat på nämnda första mått, reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel.

Vidare visar den parallella ansökan "FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR VI" ett förfarande för att under en första förbränningscykel estimera ett första mått på kväveoxider resulterande vid förbränning under nämnda första förbränningscykel, och baserat på nämnd.a första mått, reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel.

Uppfinningen har ovan exemplifierats på ett sätt där en trycksensor 206 används för att fastställa ett tryck i förbränningskammaren, och med hjälp av vilket tryck sedan värmeförlusterna kan estimeras. Som alternativ till att använda trycksensorer kan istället en (eller flera) andra sensorer nyttjas, såsom t.ex, högupplösta jonströmsensorer, knacksensorer eller töjningsgivare, varvid trycket i förbränningskammaren kan modelleras genom utnyttjande av sensorsignaler frän dylika sensorer. Det är även möjligt, att kombinera olika typer av sensorer, t.ex. för att erhålla en säkrare estimering av trycket i förbränningskammaren, och/eller använda andra tillämpliga sensorer, där sensorsignalerna omräknas till motsvarande tryck för a n v ändning vid re glerin g e n1i gt ovan.

Vidare har i ovanstående beskrivning endast bränsleinsprutning reglerats. Istället, för att. enbart reglera mängden tillfört bränsle kan värmeförlusten vid förbränningen vara anordnad att regleras med hjälp av t.ex, avgasventiler, varvid insprutning kan utföras enligt förutbestämt, schema, men där avgasventilerna används for att reglera trycket i förbränningskammaren och därmed även värmeförlusterna.

Vidare kan regleringen utföras med någon tillämplig typ av regulator, eller t,ex. med hjälp av tiliståndsmodeller och tillståndsåterkoppling (exempelvis linjär programmering, LQG-metoden eller liknande).

Det uppfinningsenliga förfarandet för reglering av förbränningsmotorn kan även kombineras med sensorsignaler från andra sensorsystem där upplösning- på vevvinkelnivä inte är t i llgän g 1 ig, s å s o m. t. e x . annan t r y c k. g i v a re, NOx-sensore r, N H 3 - sensorer, PM-sensorer, syresensorer och/eller temperaturgivare etc., vilka insignaler t.ex. kan användas som inparametrar vid estimering av t.ex. värmeförluster genom utnyttjande av datadrivna modeller istället för modeller av ovan beskrivna typ.

Vidare nar föreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock även tillämplig v i d g o d t y c k 1 i g a f a r k. öste r / p r o c e s s e r d. ä r par t i k e 1 f i lters y s t. e m enligt ovan är tillämpliga, såsom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med förbränningsprocesser enligt ovan.

Det. skall också noteras att. systemet kan modifieras enligt, olika utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen (och vice versa) och att föreliggande uppfinning inte på något vis är begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna av förfarandet enligt uppfinningen, utan avser och innefattar alla utföringsformer inom de bifogade självständiga kravens skyddsomfång.

Claims (32)

1. Förfarande för reglering- av en. förbränningsmotor (101), varvid nämnda förbränningsmotor (1.01) innefattar åtminstone en förbränningskammare (201) och organ (202) för tillförsel av bränsle till nämnda förbränningskammare (201), varvid förbränning i nämnda förbränningskammare (2 01) ske r i f ö r b r ä n n ingsc y k 1 e r, v a r v i d f ö rf ar an d et. ä. r kännetecknat av att: - under en första del av en första förbränningscykel, med hjälp av ett första sensororgan fastställa ett första, parametervärde representerande en storhet vid förbränning i nämnda förbränningskammare (201), och - baserat på nämnda första parametervärde, reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel, varvid vid nämnda reglering av förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel förbränningen regleras med avseende på en representation av en vid nämnda förbränning resulterande värmeförlust.

2. Förfarande enligt krav 1, vidare innefattande att: - baserat på det arbete som ska uträttas under nämnda, första förbränningscykel, fastställa en för nämnda första förbränningscykel önskad värmeförlust, och - reglera förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel mot nämnda önskade värmeförlust.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, vidare innefattande att: - baserat på det arbete som. ska uträttas under nämnda första förbränningscykel, fastställa en för nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel önskad vä rme f ö r 1 u s t., o ch - reglera förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel mot nämnda önskade värmeförlust.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att: - estimera en representation av en hittills under nämnda första förbränningscykel resulterande värmeförlust, och - reglera nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel åtminstone delvis baserat på nämnda representation av nämnda hittills under nämnda första f o r b r ä n n i n g s c y k e 1 res u 11, erande v a. r me f ö r 1 u. s t..

5. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att: - fastställa åtminstone en reglerparameter för reglering av förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel, och - vid nämnda fastställelse, estimera en förväntad värmeförlust för åtminstone två regleralternativ för nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel genom utnyttjande av nämnda första parametervärde.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid vid nämnda reglering en under nämnda förbränningscykel och/eller nämnda påföljande del av nämnda f örbränn ingscyk.e 1 resu 11erande värmef ör.1 ust est .imera s genom utnyttjande av en eller flera av: datadriven modell empirisk modell, fysikalisk modell.

7. Förfarande enligt något av kraven 4-6, varvid vid estimering av nämnda värmeförlust en tryckförändring för nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel estimeras genom utnyttjande av en estimering av en värmefrigörelse under nämnda förbränning, och varvid nämnda värmeförlust estimeras baserat på nämnda estimerade tryckförändring.

8. Förfarande enligt krav 7, varvid nämnda estimerade tryckförändring utgör ett estimerat tryckspår.

9. Förfarande enligt krav 7 eller 8, vidare innefattande att estimera nämnda värmefrigörelse baserat på mängden bränsle för tillförsel till nämnda förbränning.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första parametervärde representerar ett i nämnda förbränningskammare (201} rådande tryck.

11. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att reglera förbränning under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel genom reglering av bränsle för tillförsel till nämnda förbränningskammare (201) .

12. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att vid nämnda reglering av nämnda förbränning under nämnda påföljande del av nämnda förbränning, fastställa en förväntad värmeförlust för nämnda förbränningscykel och/eller för nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel för åtminstone ett första respektive ett andra regleralternativ, och - bland nämnda flertal regleralternativ, välja ett regleralternativ för reglering av nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel.

13. Förfarande enligt något. a.v föregående krav, vidare innefattande att: - via nämnda reglering, utvärdera åtminstone första respektive ett andra regleringsalternativ, varvid det av nämnda törsta respektive andra regleringsalternativ som förväntas resultera i lägst värmeförlust väljs.

14 . Förf ärande enligt krav 12 eller 13, vidare inne fa. 11, ande att utvärdera åtminstone nämnda första respektive nämnda andra regleringsalternativ, varvid det av nämnda första respektive andra regleringsalternativ som. förväntas resultera i lägst värmeförlust under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel väljs.

15. Förfarande enligt något, av kraven 12-14, varvid nämnda regleralternativ utgörs av alternativ för tillförsel av bränsle under nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel.

16. Förfarande enligt något av kraven 12-15, varvid bränsletillförsel till nämnda förbränningskammare (201) regleras genom styrning av bränsleinsprutning medelst åtminstone en bränsleinjektor (202).

17. Förfarande enligt något av kraven 12-16, varvid åtminstone en bränsleinsprutning utförs under nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel, varvid vid nämnda reglering bränslemänga och/eller insprutningslänga och/eller insprutningstryck regleras för nämnda bränsleinsprutning.

18. Förfarande enligt något av kraven 12-17, varvid åtminstone två bränsleinsprutningar utförs under nämnda, påföljande del av nämnda förbränningscykel, varvid nämnda förbränning regleras även efter nämnda första av nämnda åtminstone två insprutningar av bränsle.

19. Förfarande enligt något av kraven 12-18, varvid vid reglering av nämnda förbränning åtminstone tre bränsleinsprutningar utförs under nämnda påföljande del av nämnda förbränningsprocess, varvid vid bestämning av reglerparametrar för en första av nämnda åtminstone tre bränsleinsprutningar, återstående bränsleinsprutningar behandlas som en enda sammanlagd insprutning.

20. Förfarande enligt något av kraven 12-19, varvid reglering av förbränningen under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel utförs åtminstone delvis genom reglering av insprutning av bränsle till nämnda förbränningskammare (201) under en pågående bränsleinsprutning.

21. Förfarande enligt något av kraven 12-20, vidare innefattande att vid reglering av insprutning av bränsle till nämnda förbränningskammare (201) förändra en fördelning mellan bränslemängder mellan åtminstone två bränsleinsprutningar.

22. Förf ärande enligt, något av kraven 12-21, vidare innefattande att tillämpa en förutbestämd tillförsel av bränsle via förbränningscykelns början, varvid reglering utförs efter det att en första insprutning åtminstone har åbörjats, men innan bränsleinsprutning under nämnda första förbränningscykel har avslutats.

23. Förfarande enligt något av kraven 1-17, vidare innefattande att utföra en första insprutning a.v bränsle till nämnda förbränningskammare (201) under nämnda första del av nämnda första förbränningscykel, och åtminstone en andra bränsleins rutning under nämnda påföljande del av nämnda förbränningscykel., varvid reglerparametrar för nämnda andra bränsleinsprutning fastställs efter det att nämnda första bränsleinsprutning åtminstone delvis har utförts.

2 4. Förf ärande enligt, något av föregående krav, vidare innefattande att reglera förbränning under nämnda påföljande del av nämnda första förbränningscykel genom reglering av en eller flera vid nämnda förbränningskammare (201) verkande ventiler.

25. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid, nämnda, reglering utförs för ett. flertal på varandra följande förbränningscykler.

26. Förf ärande enligt något, av föregående krav, varvid nämnda första parametervärde representerande en storhet vid förbränning i nämnda förbränningskammare (201) fastställs åtminstone vid varje vevvinkel, varje tiondel av varje vevvinkel eller varje hundradel av varje vevvinkel.

27. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första parametervärde fastställs genom utnyttjande av en eller flera ur gruppen: cy1indertryckgivare, knackgivare, töjningsgivare, varvtalsgivare, jonströmsgivare.

28. Datorprogram innefattande programkod, vilket, när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför förfarandet enligt något av patentkrav 1-2 7.

29. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 28, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

30. System för styrning av en förbränningsmotor (101), varvid nämnda förbränningsmotor (101) innefattar åtminstone en förbränningskammare (201) och organ (202) för tillförsel, av bränsle till nämnda förbränningskammare (201) , varvid förbränning i nämnda förbränningskammare (201) sker i förbränningscykler, varvid förfarandet är kännetecknat av att systemet innefattar: organ för att under en första del av en första förbränningscykel, med hjälp av ett första sensororgan fastställa ett första parametervärde representerande en storhet vid förbränning i nämnda förbränningskammare (201), och - organ (115) för att, baserat på nämnda första parametervärde, reglera förbränning under en påföljande del av nämnda första förbränningscykel, varvid vid nämnda reglering av förbränningen under nämnd.a påföljande del av nämnda första förbränningscykel förbränningen regleras med avseende pä en representation av en vid nämnda förbränning resulterande värmeförlust,

31. System enligt krav 30, kännetecknat av att nämnda, förbränningsmotor utgörs av någon ur gruppen: fordonsmotor, marinmotor, industrimotor.

32. Fordon (100), kännetecknat av att det innefattar ett system enligt krav 30 eller 31.