SE467703B - Anordning foer elektronisk styrning av braensleinjektorer - Google Patents

Description

1. no 467 703 2 aktiverats, kan styrenheten fastställa vilken cylinder som skall ha efterföljande insprutning enbart genom att använda signalen från vevaxelgivaren, eftersom insprutningsföljden är bestämd. När motorn väl är igång fungerar således motorn lika bra utan kamaxelgivare. Rent principiellt är det av flera skäl, tillförlitlighet och eftersträvansvärt att nedbringa antalet givare, särskilt i såsom kostnader, utrymmeskrav, samband med förbränningsmotorer, där stora krav ställs på alla ingående komponenter på grund av krävande miljö i form av hög temperatur, vibrationer, nedsmutsning etc som följer av en oundviklig placering på centrala, utsatta ställen på motorn. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att framtaga en anordning, vid vilken bränsleinsprutningen styres på ett korrekt sätt utan användning av kamaxelgivare, varigenom antalet på.motorn.mekaniskt anbragta komponenter kan nedbringas och anordningen därigenom bli mindre kostnadskrävande.

Nämnda ändamål uppnås medelst en anordning enligt föreliggande uppfinning, vars kännetecken framgår av efterföljande patentkrav 1.

Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 schematiskt visar en anordning enligt föreliggande uppfinning, ansluten till en förbränningsmotor, fig. 2 och 3 visar ett tvärsnitt genom en till förbränningsmotorn hörande bränsleinjektor i två olika lägen, medan fig. 4 schematiskt visar konfigurationen hos en i anordningen ingående vevvinkelgivare.

Fig. 1 visar således anordningen enligt uppfinningen kopplad till en förbränningsmotor, i detta fall en fyrtakts sexcylindrig motor, exempelvis en dieselmotor, med en förutbestämd tändföljd, som schematiskt åskådliggöres medelst de olika vinkellägena hos vevaxelns 1 sex vevslängar 2. Till varje cylinder är anordnad en bränsleinjektor 3-8, som dels är mekaniskt kopplad till kamaxelns 9 kammar, som ej är visade, och dels är elektriskt kopplad till en styrenhet 10 via en 3 467 705 utgång 11 för varje injektor 3-8. Via kamaxeldrev 32 och en kamrem 12 eller kugghjul är kamaxeln på konventionellt sätt kopplad 'till vevaxeln och inrättad att i en fyrtaktsmotor rotera med halva rotationshastigheten i förhållande till vevaxelns hastighet. I anordningen ingår även en vevvinkel- givare 13, inrättad att avge en givarsignal till en ingång 14 på styrenheten, medelst vilken i samverkan med styrenheten den momentana vevvinkeln och vevaxelns 1 rotationshastighet indike- ras.

För àskådlighets skull visas även schematiskt uppbyggnaden och beskrives den principiella funktionen hos bränsleinjektorerna, av vilka en injektor 3 visas i ett vertikalt tvärsnitt i fig. 2 och 3. Bränsleinjektorn, även kallad enhetsinjektor, uppvisar en av en kam 14 på kamaxeln 9 mekaniskt omställbar pump 15 med en i en cylinderborrning 16 rörlig pumpkolv 17. Bränslet till förbränningsmotorn hâlles medelst en i fig. 1 visad matarpump 18, under ett kontinuerligt matningstryck, som upprätthàlles i injektorns 3 inlopp 19. Detta tryck är dock ej tillräckligt för att kunna öppna spridarnàlen 20, som under större delen av motorvarvet håller spridarmunstycket stängt under inverkan av en tryckfjäder 22. En magnetventil 23 i injektorn är inrättad att likaså under större delen av motorvarvet hållas öppen för avledning av bränsle till ett returutlopp 24 via en shunt- ledning 25. Kolvpumpen är nämligen inrättad att under kompressionstakten, som i en fyrtaktsmotor inträffar vartannat varv, genom verkan av kamaxeln 9 bygga upp det erforderliga insprutningstrycket i bränsleledningen 26, vilket dock samtidigt förutsätter att magnetventilen 23 hâlles stängd och detta är fallet endast under ett förutbestämt vinkelíntervall av vevaxelns rotation, nämligen då insprutning av bränsle skall ske. Magnetventilens omställning styres medelst styrenheten 10 via styrsignaler som uppträder på de separata utgångarna 11 för varje injektor. Fig. 2 visar just insprutningsmomentet, dvs med pumpen 15 nedtryckt och magnetventilen 23 stängd, medan fig. 3 visar ett moment efter insprutningsmomentet, fortfarande med pumpkolven nedtryckt, men med magnetventilen 23 öppen, medförande att insprutningstryck ej upprätthàlles och bränslenålen därmed övergått till stängt läge. 467 705 Medelst anordningen enligt uppfinningen bestämmes om en viss cylinder är på sin kompressions- eller gasväxlingstakt, så att rätt injektor kan aktiveras för bränsleinsprutning i rätt ögonblick, utan att anordningen är försedd med kamaxelgivare.

En förutsättning för detta är att vevaxelgivaren är så inrättad, att centralenheten 10 medelst givarsignalen från vevaxelgivaren kan bestämma vevaxelns rotationshastighet samt dess momentana 'vevaxelvinkel. Detta är' möjligt medelst en vevaxelgivare som är osymmetrisk med avseende på dess uppbyggnad med vinkelindikeringselement. Fig. 4 visar schematiskt ett exempel på utformningen av vevaxelgivaren, som är utformad som en skiva 13 med nämnda indikeringselement 27, anordnade i skivans periferi (se fig. 1) och i figuren visad plant och rätlinjigt utbredd. Den fysiska utformningen av indikeringselementen är beroende av typ av vinkelgivare och kan exempelvis på konventionellt sätt vara utförd med en tandad periferi och en vid periferin anbragt induktiv sensor 28, se fig. 1, som är inrättad att avge pulser till styrenheten 10, som är inrättad att dels räkna antalet pulser och dels jämföra tiden mellan några av varandra följande pulser. Asymmetrin àstadkommes genom att den regelbundna tandningen eller alternativt borrningar vid skivans periferi utelämnas på vissa ställen så, att "luckor" uppträder enligt ett förutbestämt mönster så att det momentana absoluta vinkelläget hos vevaxeln kan indikeras. I det visade exemplet har man valt att utelämna indikeringselement, dvs anordna en lucka 29, 30, 31 för varje tredjedels vevaxelvarv, dvs för tre luckor per vevaxelvarv.

Asymmetrin har àstadkommits så att luckornas bredd och därmed puls mellan rummets tidslängd är olika och exempelvis motsvarar ett visst antal utelämnade indikeringselement enligt ett förutbestämt regelmässigt mönster.

Vid utnyttjade av en vevvinkelgivare av ovan angiven typ utformas styrenheten 10 medelst hårdvara eller hårdvara i kombination med mjukvara att utföra ett arbetsförlopp enligt ett första exempel som går ut på att styrenheten före start "antager“ vilken takt, kompressionstakt eller gasväxlingstakt, som en, viss cylinder' befinner sig' på. Med en asymmetrisk 5 467 705 vevvinkelindikering är sannolikheten för rätt antagande "antal kamaxelvarv per vevaxelvarv". För en fyrtaktsmotor blir sannolikheten 1/2 eftersom kamaxeln roterar ett varv då vevaxeln roterar två. Antalet cylindrar har ingen inverkan pà sannolikheten. Förloppet blir då följande: 1. Rotationsriktning och vevaxelvinkel detekteras, vilken med en givare enligt fig. 4 sker genom att styrenheten 10 räknar antalet pulser i två på varandra följande grupper mellan luckor 29, 30, 31.

Luckorna detekteras genom att styrenheten jämför tiden mellan några på varandra följande pulser. 2. Styrenheten 10 utgår preliminärt med stöd av den information som erhållits under punkt 7 dà motorn senast stoppades, från ("antar") att en viss cylinder befinner sig pà en viss takt, exempelvis kompression i cylinder I. 3. Styrenheten avger under ett jämnt antal motorvarv, exempelvis sex varv, styrsignaler på utgångarna 11 till injektorerna 3-8 i för brânsleinsprutning tändföljd. Antalet motorvarv kan eventuellt bestämmas av kylvätsketemperaturen eftersom startbarheten är temperaturberoende. 4. Tändning indikeras medelst styrenheten genom att momentan vevvínkelhastighet uppmätes. 5. Om tändning ej indikerats, dvs om den momentana vevvinkelhastigheten ej överstiger ett förutbestämt värde, omställes sekvensen av styrsignaler från styrenheten till ett fasförskjutet tillstànd i förhållande till den momentana vevvinkeln baserat på ett antagande att motorn i stället är på sitt andra vevaxelvarv, dvs det varv som hade medfört gasväxlingstakt för cylinder I vid punkt 2. 467 703 6 6. Förloppet enligt punkt 3, 4 och 5 upprepas tills motorn startar. 7. När motorn skall stängas av är det lämpligt att alltid stänga av bränsleinsprutningen med början på en viss bestämd cylinder. Praktiska prov ger svar på var motorn brukar stanna och genom att också räkna antalet pulser från vevaxelgivaren 13 innan rotationen helt avstannar, kan styrenheten 10 grovt uppskatta vilket motorvarv motorn stannar på. Denna information lagras i styrenheten tills nästa start skall göras och ökar sannolikheten under punkt 2.

Genom att välja ett alternativt förlopp kan vissa nackdelar med ovanstående förlopp elimineras genom att man samtidigt avger styrsignaler till mer än en injektor i taget under startfasen.

För en sexcylindrig motor med vevvinkelindikering enligt fig. 4 är det tillräckligt att avge styrsignaler-för aktivering av två injektorer samtidigt, eftersom kolvarna i cylinder 1 och 6, 5 och 2 respektive 3 och 4 arbetar parallellt. Förloppet vid motorns start kan därvid vara följande: 1. Styrenheten 10 detekterar tillsammans med vevaxelgivaren 13 rotationsriktning och vevaxelvinkel. Medelst en givare enligt fig. 4 sker detta genom att antalet pulser i två på varandra följande grupper med svänghjulspulser räknas.

Inckorna detekteras genom att styrenheten jämför tiden mellan några på varandra följande pulser. 2. Styrenheten avger styrsignaler på sina utgångar 11 till mer än en injektor 3-8 i taget. Endast den injektor där dess pump 15 byggt upp ett insprutningstryck hos bränslet ger insprutning och detta sker vid rätt cylinder vid rätt vevvinkel bestämt av vevvinkelgivaren 13 och styrenheten 10.

I en sexcylindrig fyrtaktsmotor ges strömpulser till enbart tvâ injektorer samtidigt för de cylindrar vars kolvar arbetar parallellt.

'J 7 467 703 3. När motorn startar och går rent utgår styrenheten preliminärt från ("antar") att en 'viss cylinder befinner sig i en viss arbetstakt med stöd av den information som erhållits under punkt 5. Endast en injektor i taget får nu en styrsignal i tändföljd från styrenheten 10. 4. Genom mätning av vevvinkelhastigheten kan styrenheten 10 avgöra huruvida den preliminära utgångspunkten enligt punkt 3 är riktig eller ej och om detta ej är fallet på grund av uppmätt minskning av vevvinkelhastigheten väljes en ny utgångspunkt, dvs att en viss cylinder befinner sig i en viss annan arbetstakt än vad som valts under punkt 3. För en sexcylindrig fyrtaktsmotor behöver enbart en bestämning göras för att hitta rätt cylinderföljd. 5. När motorn skall stängas av är det lämpligt att alltid stänga av bränsleinsprutningen med början på viss bestämd cylinder. Praktiska prov ger svar på var motorn brukar stanna och genom att styrenheten också räknar antalet pulser från vevaxelgivaren innan rotationen helt avstannar kan styrenheten grovt uppskatta pà vilket motorvarv motorn stannar.

Denna information lagras i styrenheten tills nästa start skall göras och ökar sannolikheten under punkt 3.

Medelst anordningen enligt uppfinningen, som i och för sig skulle kunna karaktäriseras som ett förfarande, elimineras således behovet av kamaxelgivare, genom att anordningen sammanfattningsvis prövar' med. ett "antagande" att en 'viss cylinder' befinner sig i en 'viss arbetstakt 'vid ett 'visst vevvinkelläge, varefter anordningen avkänner om antagandet är korrekt genom mätning av vevaxelvarvtalet och i beroende av detta antingen bibehåller valt förlopp eller omställer till antagande om ett fasförskjutet insprutningsförlopp. 467 703 8 Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna och pà ritningen visade exempel, utan kan modifieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan uppfinningen tillämpas på andra typer av förbränningsmotorer med axelvinkelstyrd brânsleinsprutning eller tändning och med en cylinder eller flera fasförskjutet arbetande cylindrar oavsett om motorn är av typ dieselmotor, ottomotor eller av annan typ. Vidare kan vevvinkelgivaren ha en annan fysisk lösning, som åtminstone för vissa vinklar kan indikera det faktiska vinkelläget för vevaxeln. Med fasförskjutet arbetande cylindrar menas fasläget hos de till cylindrarna hörande kolvarna som är kopplade till vevaxeln (dess vevslângar) med inbördes olika eller gruppvis olika vinkellägen med avseende pá ett rotationsvarv hos vevaxeln.

Claims (3)

467 703 Patentkrav
1. l. Anordning för elektronisk styrning av bränsleinjektorer (3-8) i en förbränningsmotor av flertaktstyp med en eller flera cylindrar, i vilka bränsleinsprutning sker medelst varje injektor till viss cylinder i motorn i förutbestämda vinkellägen av motorns vevaxel (1) och under kompressionstakten av motorns hela arbetscykel, som sträcker sig över åtminstone tvâ vevaxelvarv, så att bränsleinsprutning till en viss cylinder normalt ej sker för varje varv, varvid anordningen innefattar en vinkelgivare (13) för vevaxeln och en av vinkelgívaren styrd styrenhet (10) för styrning av injektorerna medelst styrsignaler till dessa, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att vinkelgívaren (13) och styrenheten (10) är inrättade att under motorns startfas dels fastställa rotationsriktning och vevaxelvinkel, dels fastställa för ett visst vinkelläge preliminärt att en viss eller vissa cylindrar befinner sig under det varv som innehåller kompressionstakten och därvid avger styrsignaler till tillhörande injektorer (3-8) i och för bränsleinsprutning, dels uppmâta ändring av rota- tionshastigheten hos vevaxeln i och för indikering av intrâffad tändning och dels vid konstaterad utebliven tändning i stället avge styrsignaler till en eller flera andra av injektorerna i och för bränsleinsprutning till tillhörande cylindrar.
2. 2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att styrenheten (10) är inrättad att, innan nämnda preliminära fastställande sker avge styrsignaler till fler än en bränsleinjektor (3-8) nämligen såväl en eller flera injektorer till cylindrar som för ett visst vinkelläge hos vevaxeln (1) befinner sig i kompressionstakt som en eller flera injektorer till cylindrar, som samtidigt befinner sig i annan arbetstakt.
3. 3. Anordning enligt patentkrav l, i vilken vevinkelgivaren (13) utgöres av en med vevaxeln (1) roterande indikeringsskiva 467 703 10 med ett flertal runt dess periferi belägna indikeringselement (27) och en fast sensor (28) inrättad att detektera indikeringselementen under deras passage vid skivans rotation, och därvid avge en givarsignal i form av pulser, en puls för varjeindikeringselement,tillstyrenheten,k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att indikeringselementen (27) är anordnade gruppvis med asymmetriskt anordnade mellanrum (29-31) och att styrenheten (10) är inrättad att räkna antalet pulser indike- rande åtminstone två på varandra följande grupper av indike- ringselement och att jämföra tiden mellan några på varandra följande pulser, varigenom mellanrummen detekteras och indikerar aktuellt vinkelläge.