SE1050998A1 - Förfarande och styranordning för start av en förbränningsmotor som innefattar en värmeanordning för att värma upp ett kylmedel - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser ett förfarande där startuppträdandet hos en förbränningsmotor (1) sominnefattar en värmeanordning (40) för att värma upp ett kylmedel förbättras. Enligt förfarandet 5 bestäms temperaturen hos kylmedlet som ska värms upp av värmeanordninen (40) och enytterligare temperatur som är associerad med förbränningsmotorn (1) bestäms. Temperaturernajämförs och en startbränslemängd bestäms i enlighet med dejamförda temperaturerna.Förbrånningsmotom (1) startas genom att dosera startbrånslemångden. 12

Description

10 15 20 25 30 Detta ändamål âstadkoms genom förfarandet och styranordníngen i enlighet med de oberoende kraven. Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen är föremål för de beroende kraven.

I ett förfarande för att starta en förbränningsmotor med en värmeanordning för att värma upp ett kylmedel i enlighet med krav 1 detekteras en temperatur hos kylmedlet som ska värmas upp av värmeanordningen. En ytterligare temperatur bestäms som är associerad med förbränningsmotorn. Temperaturerna jämförs och en startbränslemängd bestäms som en funktion av temperaturjämförelsen. Därefter startas förbränningsmotorn genom att avge startbränslemängden.

Med konventionella styrförfaranden för start av en förbränningsmotor bestäms bränslemängden som krävs för start av motorn som en funktion av kylmedlets temperatur. För att garantera en säker startprocess måste bränslemängden som krävs för start ökas då temperaturen faller. Om förbränningsmotorn nu uppvisar en värmeanordning för att värma upp kylmedlet ser det ut som om med en aktiv värmeanordning kylmedlet redan har en mycket högre temperatur än motorblocket eller brännkamrarna hos förbränningsmotorn. Som ett resultat av detta kan fel uppkomma vid specificering av bränslemängden för start, vilket innebär att en säker start inte längre kan garanteras. Detta problem sker särskilt om startanordningen för förbränningsmotorn inte har någon information tillgänglig om aktivitet eller driftstatus hos värmeanordningen, vilket till exempel är fallet med eftermonterade värmeanordningar. Uppfinningen är baserad på tanken att förutom att bestämma temperaturen på kylmedlet som ska värmas upp, bestämma en ytterligare temperatur som är associerad med förbränningsmotorn. Till exempel kan denna ytterligare temperatur representera ett mått på omgivningens temperatur till förbränningmotorn. Denna ytterligare temperatur väljs så att värmeanordningen inte har någon inverkan på den eller enbart en indirekt inverkan. Detta betyder att den ytterligare temperaturen skiljer sig för en aktiv värmeanordning åtminstone från tid till annan från temperaturen hos kylmedlet som ska värmas.

Den ytterligare temperaturen kan till exempel bestämmas baserat på utsignalen från en sensor hos förbränningsmotorn eller hos ett motorfordon som drivs av förbränningsmotorn och representerar en driftparameter för att styra förbränningsmotorn. De två temperaturerna jämförs i enlighet med förfarandet och startbränslemängden bestäms som en funktion avjämförelsen eller skillnaden mellan temperaturerna. Jämförelsen av de två temperaturerna medger att slutsatser dras om värmeanordningens aktivitet och en motsvarande anpassning av startbränslemängden. 10 15 20 25 30 Enligt en utföringsform i enlighet med krav 2 bestäms tiden efter det att förbränningsmotorn senast stängdes av och temperaturen på det uppvärm bara kylmedlet jämförs med den ytterligare temperaturen enbart då ett förutbestämt tidsspann efter det att förbränningsmotorn senast stängdes av har löpt ut. Startbränslemängden bestäms som en funktion av jämförelsen mellan temperaturerna efter att det förutbestämda tidsspannet har löpt ut.

Då problemen som beskrivits ovan vid start av förbränningsmotor enbart uppkommer då en tillräckligt stor temperaturskillnad föreligger mellan motorblocket och det uppvärmbara kylmedlet, utförs förfarandet enligt denna utföringsform enbart då ett förutbestämt tidsspann efter att förbränningsmotorn senast slogs av har löpt ut. Skälet till detta är att förbränningsmotorn behöver en viss tid för att svalna tillräckligt. Om förbränningsmotorn vid drifttemperaturen startas igen efter att ha stängts av är aktivering av värmeanordningen inte särskilt trolig och ovan nämnda problem vid omstart av förbränningsmotorn åtminstone inte uppträder i en sådan hög grad.

Enligt en utföringsform i enlighet med krav 3 bestäms tidsspannet som en funktion av temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet när förbränningsmotorn senast stängdes av.

Desto lägre temperaturen på kylmedlet är när förbränningsmotorn stängs av desto snabbare kyls förbränningsmotorn eller motorblocket ned till kritiska temperaturer vid vilka problem vid omstart av förbränningsmotorn uppkommer. I detta hänseende är tidsspannet kortareju lägre temperaturen på kylmedlet är när förbränningsmotorn senast stängdes av.

Enligt en utföringsform i enlighet med krav 4 ökas startbränslemängden om temperaturen-dvs temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet och den ytterligare temperaturen-skiljer sig mera åt än ett förutbestämt tröskelvärde.

Om temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet och den ytterligare temperaturen skiljer mera åt än det förutbestämda tröskelvärdet antas det att det uppvärmbara kylmedlet kommer värmas medelst värmeanordningen, under det att förbränningsmotorn eller motorblocket och brännkammaren är föremål för en betydligt lägre temperatur. I detta fall måste, för att säkerställa en säker startprocess, startbränslemängden ökas, dvs starprocessen utförs med en rikare blandning. 10 15 20 25 30 Krav 5 avser användandet av ett förfarande enligt föregående krav i en förbränningsmotor med en styranordning som inte har någon information tillgänglig för densamma om drifttillståndet hos värmeanordningen.

Särskilt när styrdanordningen inte har någon information om värmeanordningen är aktiv och kylmedlet värms upp kan problem uppkomma under startprocessen pga de olika temperaturerna på det värmbara kylmedlet och motorblocket eller brännkammarna.

Av denna anledning är användandet av förfarandet i en förbränningsmotor hos vilken värmeanordningen har en extern energikälla särskilt fördelaktigt.

Enligt en utföringsform i enlighet med krav 7 används förfarandet för en förbränningsmotor som kan drivas med ett flertal olika bränslen, där bränslena skiljer sig åt i sina förbränningsegenskaper.

Denna användning är särskilt lämplig för så-kallade bi-fuel-fordon, som förutom konventionellt Otto- eller dieselbränsle även kan drivas med ett alternativt bränsle, såsom alkohol eller rapsolja.

Problemet kan här uppstå för en aktiv värmeanordning och enbart hänsyn tagen till kylmedlets temperatur, då det dras slutsatsen att förbrånningsmotorns temperatur är för hög vid start och för liten mängd alternativt bränsle doseras för start av förbränningsmotorn, vilket negativt påverkar startuppträdandet för förbränningsmotorn. Detta problem kan ses som särskilt kritiskt då byte av bränsle (tankning med alternativt bränsle) styranordningen inte har någon information om brånsletyp vid start.

Krav 8 avser en styranordning för en förbränningsmotor med en värmeanordning för att värma ett kylmedel. Styranordningen är utformad så att den utför förfarandet för start av förbränningsmotorn i enlighet med ett av kraven 1 till 4. Av denna anledning är motsvarande styrfunktioner implementerade med mjukvara i styranordningen. Vad gäller fördelarna som därmed uppnås hänvisas läsaren till kommentarerna avseende föregående krav.

En exemplifierande utföringsform av uppfinningen förklaras mera detaljerat nedan med hänvisning till åtföljande ritningsfigurer, av vilka: 10 15 20 25 30 Fig. 1A visar ett schematiskt schema av ett motorfordon med en förbränningsmotor; Fig. 1B visar ett schematiskt schema av förbränningsmotorn; Fig. 2 visar en exemplifierande utföringsform i form av ett flödesschema av ett förfarande för start av förbränningsmotorn.

Fig. 1A visar ett schematiskt schema av ett motorfordon 100. Motorfordonet innefattar en kupétemperatursensor 70, en förbränningsmotor 1, en bränsletank 50 som kan fyllas med konventionellt Otto-bränsle eller med ett alternativt bränsle baserat på alkohol. Båda bränslena skiljer sig åt i sina förbränningsegenskaper (till exempel antändningstemperatur, kalorivärde, viskositet etc.) Bränsletanken 50 är ansluten via en matningsledning 51 till förbränningsmotorn 1.

Förbränningsmotorn 1 är utformad sä att den kan drivas med två bränslen. Förbränningsmotorn har ytterligare en värmeanordning 40, medelst vilken ett kylmedel för förbränningsmotorn 1 kan värmas upp.

Fig. 1B visare schematiskt ytterligare detaljer av förbränningsmotorn 1. För tydlighets skull är schemat mycket förenklat.

Förbränningsmotorn 1 innefattar minst en cylinder 2 och en kolv 3 som kan röras upp och ned i cylindern 2. Förbränningsmotorn innefattar ytterligare ett insug 4 i vilket en luftmassesensor 5, en gasspjällsventil 6, ett insugningsrör 7 såväl som en inloppslufttemperatursensor 28 är anordnade nedströms inloppsöppningen. lnsuget öppnar ut in i en brännkammare 30 som begränsas av cylindern 2 och kolven 3. Den färska luften som krävs för förbränning införs genom lnsuget in i brännkammaren, med vilken tillförseln av färsk luft styrs genom att öppna och stänga en inloppsventil 8. Förbränningsmotorn 1 som visas här innefattar en förbränningsmotor 1 med direktinsprutning, i vilken bränslet som behövs för förbränning sprutas in direkt in i brännkammaren 30 via en insprutningsventil 9. Ett tändstift 10 som på samma sätt sträcker sig in brännkammaren 30 tjänar till att initiera förbränningen. Förbränningsavgaserna tas bort via en utloppsventil 11 in i ett avgasrör 31 hos förbränningsmotorn 1 och renas medelst en förbränningsavgaskatalysator 12 anordnad i avgasröret 31. En Lambda-sensor 16 är anordnad i avgasröret.

Kraft överförs till drivlinan hos motorfordonet 100 via en vevaxel 13 kopplad till kolven 3.

Förbränningsmotorn 1 uppvisar även en motorhastighetssensor 15 för att detektera 10 15 20 25 30 rotationshastigheten hos vevaxeln 13 såväl som en motorblocktemperatursensor 14, som kan vara en oljetemperatursensor.

Förbränningsmotorn 1 har ett bränslematningssystem till vilket bränsletanken 50 och den första matningsledningen 51 hör. Bränslet som föreligger i bränsletanken 50 matas via matningsledningen 51 och en ytterligare matningsledning till en bränslereservoar 20. Detta involverar en gemensam reservoar 20 från vilken insprutningsventilerna för ett antal cylindrar 2 matas med trycksatt bränsle. Mellan matningsledningen 51 och den ytterligare matningsledningen 19 är en högtryckpump 22 anordnad. Högtryckspumpen 22 tjänar till att förse reservoaren 20 med bränsle med högt tryck (typiskt upp till 150 bar).

Förbränningsmotorn har en kylmedelskrets 80 som är indelad i en liten kylmedelskrets 82 och en stor kylmedelskrets 81. Den lilla kylmedelskretsen 82 och den stora kylmedelskretsen 81 är anslutna medelst en termostat så att från en specifik omkopplingstemperatur de tvâ kylmedelskretsarna 81, 82 blandas. Under den specifika omkopplingstemperaturen är termostaten stängd och de två kylmedelskretsarna 81, 82 är separerade. Kylmedlets temperatur i den lilla kylmedelskretsen 82 mäts medelst en första temperatursensor 84. Kylmedlets temperatur i den stora kylmedelskretsen 81 mäts medelst en andra temperatursensor 85.

Förbränningsmotorn innefattar vidare en värmeanordning 40 som är kopplad till kylmedelskretsen 80 så att kylmedlet som föreligger i en liten kylmedelskrets 82 kan värmas upp.

Värmeanordningen 40 kan till exempel vara utformad som en elektriskt driven värmeväxlare som är kopplad till den lilla kylmedelskretsen 82 för värmeöverföring. Värmeanordningen 40 kan vara ansluten via en strömförsörjningsledning 41 till en extern kraftkälla 42 och kan matas med energi därifrån. Energi kan alternativt även matas av en inre spänningskälla, t ex ett batteri i motorfordonet (visas inte). Som ett alternativ kan Värmeanordningen innefatta en värmeväxlare med en separat brännare, såsom framgår ur konventionella värmare med kontinuerligt flöde.

Förbränningsmotorn är även tilldelad en sensor för omgivande temperatur 90.

Förbränningsmotorn 1 är tilldelad en styranordning 26 som är ansluten via signal- och dataledningar till alla manöverorgan och sensorer hos förbränningsmotorn 1 och hos motorfordonet 100. Medelst mjukvara i styranordningen 26 är motor-kart-baserade styrfunktioner KF1 till KF 5 implementerade. Baserat på de uppmätta värdena hos sensorerna och de motor- 10 15 20 25 30 kart-baserade motorstyrfunktionerna överförs styrsignaler till manöverorganen hos förbränningsmotorn 1 och bränslematningssystemet. I konkreta termer är styranordningen 26 ansluten via data- och signalledningar till innertemperatursensorn 70, luftmassemätaren 5, gasspjällsventilen 6, tändstiftet 10, insprutníngsventilen 0, inloppslufttemperatursensorn 28, motorblockets temperatursensor 14, RPM-sensorn 18, Lambda-sensorn 16, sensorn för omgivningens temperatur 90, den första temperatursensorn 84 och den andra temperatursensorn 85. Styranordningen har emellertid ingen information om drifttillstànd hos värmeanordningen 40.

Fordonets förare har nu möjligheten att då förbränningsmotorn 1 stängs av att aktivera värmeanordningen 40 och värma upp kylmedlet. Detta är särskilt fördelaktigt vid låga omgivningstemperaturer då omedelbart efter start av förbränningsmotorn 1 värmen hos kylmedlet i den lilla kylmedelskretsen 82 kan användas för att värma upp kupén. Motorblocket kommer även förvärmas vilket underlättar startprocessen.

Startmöjligheten för förbränningsmotorn försämras avsevärt då temperaturen faller. Anledningen till detta är framför allt beroende på den reducerade bränsleförångningen, den försämrade bränsleblandningsförberedelsen, väggfilmsbildningen och bränslenas högre viskositet.

I enlighet med ett känt styrförfarande bestäms därför mängden bränsle som krävs för start av förbränningsmotorn 1 som en funktion av kylmedlets temperaturi den lilla kylmedelskretsen 82.

Av denna anledning korrigeras en grundmängd bränsle genom ett korrektionsvärde. Desto lägre temperaturen är, desto mera bränsle måste tillföras för start av förbränningsmotorn 1. För en förbränningsmotor 1 som beskrivits ovan som har en värmeanordning 40 för att värma upp kylmedlet kan detta driftsätt vara otillräckligt, varvid problem kan uppkomma vad avser tillförlitligheten hos startprocessen och avgasemissioner. l specifika situationer kan temperaturen på kylmedlet som ska värmas upp av värmeanordningen vara mycket högre än motorblockets temperatur eller hos respektive brännkammare 30. Detta sker särskilt vid mycket låga utomhustemperaturer, då förbränningsmotorn 1 har stängts av under en lång tid och med kort aktivitet hos värmeanordningen 40. Om temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet således inkluderas i denna situation är den inte representativ för motorblockets temperatur och mängden bränsle som krävs för start av motorn beräknas således inkorrekt. 10 15 20 25 30 Fig. 2 visar en exemplifierande utföringsform av ett förfarande för start av förbränningsmotorn, i form av ett flödesschema, genom vilket ovan angivna problem löses.

Förfarandet startas i steg 200, till exempel när förbränningsmotorn 1 tas i bruk för första gången eller när omgivningens temperatur faller under ett förutbestämt tröskelvärde.

Förfarandet fortsätter med steg 201, i vilket en kontroll görs om förbränningsmotorn 1 har stängts av. Denna förfrågan upprepas i händelse av ett negativt resultat. Om resultatet av förfrågan är positivt fortsätter förfarandet med steg 202, i vilket en timer som är implementerad i styranordningen 26 startas som mäter tiden från det att förbränningsmotorn 1 stängts av.

I steg 203 görs en kontroll om timervärdet är större än ett förutbestämt tidsspann. Denna förfrågan upprepas tills ett positivt resultat ges. Tidsspannet kan ha ett fast värdei detta fall eller specificeras som en funktion av temperaturen på kylmedleti den stora eller lilla kylmedelskretsen vid tiden då förbränningsmotorn 1 stängs av. Värdet på tidsspannet är i detta fall kortare, ju lägre temperaturen på kylmedlet var vid tiden då förbränningsmotorn 1 stängdes av. Det faktum att förfarandet enbart fortsätter efter att tidsspannet efter att förbränningsmotorn 1 stängdes av har löpt ut tar i beräkningen med situationen i vilken förbränningsmotorn 1 eller motorblocket behöver en viss tid för att svalna från drifttemperatur till temperaturintervall kritiska för start. Tidsspannet i detta fall är kortare, ju lägre förbränningsmotorns 1 temperatur var vid tiden då den stängdes av. Med fördel kan temperaturen på motorblocket, kylmedlet eller oljan användas som ett mått på förbränningsmotorns temperatur.

Efter ett positivt resultat av förfrågan i steg 203 fortsätter förfarandet med steg 204 i vilket temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet (här: temperaturen i den lilla kylkretsen) och en ytterligare temperatur detekteras. Den ytterligare temperaturen kan till exempel involvera omgivningens temperatur, insugningsluftens temperatur, oljetemperaturen eller motorblockets temperatur. Det är emellertid även möjligt att använda fordonets 100 kupétemperatur. Den ytterligare temperaturen väljs således så att värmeanordningen 40 inte har någon inverkan på den eller enbart som en indirekt inverkan. Detta innebär att den ytterligare temperaturen skiljer sig åtminstone från tid till annan från temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet när värmeanordningen är aktiv. Den ytterligare temperaturen ligger således närmare den verkliga temperaturen på motorblocket och representerar denna bättre än temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet. 10 15 20 25 30 I steg 205 görs en kontroll om temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet och den ytterligare temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet och den ytterligare temperaturen skiljer mera åt än ett tröskelvärde.

Med ett positivt resultat av förfrågan i steg 205 fortsätter förfarandet med steg 206 i vilket startbränslemängden bestäms som en funktion av jämförelsen av temperaturen på kylmedlet och den ytterligare temperaturen. I konkreta termer kan detta ske så att en grundstartbränslemängd korrigeras med ett korrektionsvärde. Korrektionsvärdet bestäms i sådana fall som en funktion av skillnaden mellan temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet och den ytterligare temperaturen. Desto större skillnaden är mellan de två temperaturerna, desto större är korrektionsvärdet som appliceras till grundstartbränslemängden. Således injiceras för start av förbränningsmotorn 1 mera bränsle in i brännkammarna, som ger en rik bränsleblandning och en säker startprocess för förbränningsmotorn 1 kan garanteras på detta sätt.

Efter steg 206 startas förbränningsmotorn i steg 207 genom att dosera den anpassade startbränslemängden om en begäran för start av förbränningsmotorn detekteras. Med ett negativt resultat av förfrågan i steg 205 startas förbränningsmotorn genom att dosera den icke korrigerade grundstartbränslemängden.

Förfarandet startas sedan igen med steg 200.

I enlighet med förfarandet som visas här jämförs temperaturen på det uppvärmbara kylmedlet med en ytterligare temperatur som är associerad med förbränningsmotorn. Denna jämförelse medger en aktiv värmeanordning att borträknas och startbränslemängden som krävs för en säker start kommer vara mera exakt. På detta sätt kan startuppträdandet och utsläppsuppträdandet hos förbränningsmotorn förbättras avsevärt.

Claims (8)

10 15 20 25 30
1. . Förfarande för start av en förbränningsmotor (1) med en värmeanordning (40) för att värma upp ett kylmedel, med vilket -en temperatur på kylmedlet som kan värmas upp av värmeanordningen (40) detekteras, -en ytterligare temperatur som är associerad med förbränningsmotorn (1) bestäms, -temperaturerna jämförs, -en startbränslemängd bestäms som en funktion av temperaturjämförelsen, -där förbränningsmotorn (1) startas genom att dosera startbränslemängden.
2. 2. Förfarande enligt krav 1, med vilket -tiden efter att förbränningsmotorn (1) senast stängdes av bestäms, - temperaturerna jämförs efter att ett förutbestämt tidsspann har löpt ut efter att förbränningsmotorn (1) senast stängdes av, och -startbränslemängden bestäms som en funktion av temperaturjämförelsen efter att det förutbestämda tidsspannet har löpt ut.
3. 3. Förfarande enligt krav 2, med vilket tidsspannet bestäms som en funktion av temperaturen hos det uppvärmbara kylmedlet när förbränningsmotorn (1) senast stängdes av.
4. 4. Förfarande enligt något av kraven 1 till 3, med vilket startbränslemängden ökas om temperaturerna skiljer sig mera åt än ett förutbestämt tröskelvärde.
5. 5. Användning av förfarandet enligt något av kraven 1 till 4 för en förbränningsmotor (1) med en styranordning (26), som inte har någon information tillgänglig för driftläget hos värmeanordningen (40).
6. 6. Användning enligt krav 5, där värmeanordningen (40) uppvisar en extern energikälla (42).
7. 7. Användning enligt något av kraven 5 till 6, där förbränningsmotorn (1) kan drivas med ett antal olika bränslen som skiljer sig åt i förbrånningsegenskaper.
8. 8. Styranordning (26) för en förbränningsmotor (1) med en värmeanordning (40) för att värma 10 upp ett kylmedel, där styranordningen (26) är utformad så att för att starta förbränningsmotorn (1) -en temperatur hos kylmedlet som ska värmas upp av värmeanordningen (40) detekteras, -en ytterligare temperatur bestäms som är associerad med förbränningsmotorn (1) -tem peraturerna jämförs, -en startbränslemängd bestäms som en funktion av temperaturjämförelsen, -där förbränningsmotorn (1) startas genom att dosera startbränslemängden. 11