SE506881C2 - Förfarande för styrning av en förbränningsmotor vid start och motor för genomförande av förfarandet - Google Patents

Description

506 881 Lösningen skall vara enkel, prisvärd och driftsäker.

Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningens ändamål ernås genom att det ingressvis angivna förfarandet utmärks av de 5 särdrag som anges i huvudkravets kännetecknande del. Med en angiven styrning av en avgasbromsventil och en EGR-ventil möjliggörs vid kallstart en påtaglig förkortning av tiden tills motom emår stabilt driftstillstånd. Därav följer en motsvarande minskning av utsläppen av emissioner. 10 Vidare erhålls en enkel uppfinningsenlig lösning genom att utnyttja de vid en elektroniskt styrd motor redan tillgängliga givarsignaler representerande parametrar avseende imnatad bränslemängd, motorvarvtal och den likaså vid fordon avkända parametern representerande fordonshastighet. Genom att på i underkrav angivet sätt styra ventilernas öppning och stängning i beroende av antalet startvarv kan ytterligare minskning av 15 emissionema emås.

Den uppfinningsenliga anordningen utrnärks av de särdrag som anges i det mot en förbränningsmotor inriktade självständiga patentkravets ingress. Med de däri angivna ventilerna, EGR-ledningens utformning och styrenheten kan en synnerligen enkel och 20 prisvärd lösning erhållas. Genom vad som dessutom anges om EGR-ledningens och - ventilens utfonnning i underkrav anslutna till nämnda självständiga krav kan en ökad stabilitet och säkerhet i funktionen hos det uppfmningsenliga förfarandet erhållas.

Kort beskrivning av ñguren 25 Figur l visar schematiskt ett uppfmningsenligt system för avgasåterforing vid en turboladdad dieselmotor.

Beskrivning av ett utföringsexempgl I figur 1 visas en turboöverladdad flercylindrig förbränningsmotor 1, företrädesvis av 30 dieseltyp. Motoms överladdning åstadkoms med ett första turboaggregat, där en av avgaserna driven turbin 4, driver en kompressor 5. Turbinen 4 och kompressom 5 är rotationsfast kopplade på en gemensam drivaxel 28. I figuren är inloppsluftens flöde markerade med heldragna flödespilar medanavgasflödet markerats med streckprickade 506 881 flödespilar.

Avgasema från förbränningsmotom samlas upp i en avgassarnlare 3,3 ', vilken här är delad i två separata grenar 3 respektive 3 ', vilka ansluter till turbinens 4 inlopp. Turbinen 4 är på 5 konventionellt sätt försedd med så kallad delad inloppssnäcka för att avgaspulser från den ena motorcylindergruppen ej skall störa pulsema från cylindrarna i den andra gruppen.

Nedströms turbinen 4 är vidare belägen en avgasbrorns 50 här av typen spjällventil, som av ett reglerdon 51 påverkas mellan ett flödet genom avgasledningen minimalt strypande läge (öppen ventil) och ett motsvarande maximalt strypande läge (stängd ventil). 10 I Förbränningsmotoms inloppsgrensrör 2 överför på sedvanligt sätt den i kompressom 5 trycksatta luften till motorns cylindrar 8. Likaså på i och för sig känt sätt är nedströms kompressom 5 men uppströms inloppsgrensröret 2 en laddluftkylare 11 anordnad. Vidare förses på konventionellt sätt kompressoms 5 inloppssida med filtrerad luft. 15 En rörledning 20, fortsättningsvis benämnd EGR-ledning, förbinder avloppssystemet uppströms turbinen 4 - med fördel direkt från avgasgrenröret 3, 3' altemativt turbininloppet - med inloppssystemet nedströms kompressom 5 med fördel direkt till inloppsgrenröret 2. EGR-ledningen innefattar en ventil 17 som påverkas av ett reglerdon 20 30 som styr ventilens öppningsgrad inklusive stängning på i och för sig känt sätt i beroende av signaler från en styrenhet 32 för ett elektroniskt styrsystem för motorn.

Ventilen 17 är med fördel placerad invid EGR-ledningens uttag vid avgasgrenröret vilket medför att någon avgasvolym i EGR-ledningen ej behöver komprimeras vid stängd EGR- 25 ledning. Därigenom kommer exempelvis responsen vid sedvanlig avgasbromsning eller sedvanligt lastpådrag på motorn ej att försämras.

EGR-ledningen är vid den i figuren återgivna lösningen direkt ansluten till inloppsgrenröret 2 centralt eller till den därtill anslutna inloppsluftledningen på sådant sätt 30 att god blandning av de återförda avgaserna i inloppsluften sker. Med fördel kan dock EGR-ledningens 20 anslutning till inloppsgrenröret 2 alternativt ske via ett flertal rörmynningar fördelade att överensstämma med inloppsgrenrörets 2 anslutningar till respektive cylinders inloppskanal. 506 881 10 Styrenheten 32 reglerar reglerdonet 30 och därmed ventilen 17 i beroende av detekterade motor- och fordonspararnetrar såsom motorvarvtal, motortemperatur samt laddlufttryck tillsammans representerande motorns driftstillstånd samt fordonshastighet. Parametrama detekteras av styrenheten 32 genom på motorn och fordonet anordnade givare 33, 34, 35 respektive 36. Fordonshastighetsgivaren 36 åskådliggörs i figuren vid ett schematiskt återgivet fordon 19. Vidare kan en flödesgivare 42, exempelvis innefattande en venturimätare i ledningen 20 ge signal representerande Överförd EGR-mängd till styrenheten 32. Denna signal liksom signaler representativa för de aktuella motorpara- metrarna erhåller styrenheten 32 via insignalledníngarna 39. I beroende därav reglerar ' styrenheten 32 reglerdonen 30 och 51 med signaler på prickmarkerade reglerledningar 38. 15 20 25 30 Strömförsörjningen av styrenheten 32 liksom av en sedvanlig för motorns start avsedd elektrisk startmotor 21 ombesörjs av ett batteri 43.

Vid start av motorn drar på sedvanligt sätt Startmotor-n 21 motorn runt med ett varvtal som innan någon förbränning skett i åtminstone någon av motorns cylindrar är omkring 60 varv/min. Såväl avgasbromsventilen 15 som EGR-ventilen 17 är därvid stängda för att maximera belastningen pâ motom och därmed kompressionsbildningen och värmeutveckling i cylindrarna. Motom tillförs bränsle efter att startrnotom dragit runt motorn ett fåtal varv, i storleksordningen tre varv. Därvid har vanligen - även vid start i sträng kyla, storleksordningen -20 °C - värmeutvecklingen i cylindrarna nått en tillräcklig nivå för att det insprutade bränslet ska tändas. Efter ytterligare ett fåtal varv, i storleksordningen tre varv, öppnar EGR-ventilen 17 så att avgaser från de fórbränningar som skett kan återfóras genom EGR-ledningen 20 till motorns inloppsluftgrenrör 2.Nämnda ytterligare fåtal varv kan även bestämmas utifrån förekomsten av en förbcstämd höjning av motoms varvtal relativt startmotorvanrtalet. De så via EGR- ledningen återförda avgaserna blandas med den kalla inloppsluften och förs sedan in i motoms cylindrar. Den uppblandade inloppsluften har därmed erhållit en temperaturhöj ning som påtagligt underlättar bränslets antändning vid dess insprutning i cylindern. Genom att detta sker i allt fler av motoms cylindrar kommer avgasåterfóiingen att öka alltmer så att förbränningen i cylindrama snabbare når ett norrnaltillstånd varigenom också erhålls en eftersträvad reducering av utsläppen av skadliga emissioner. 506 881 När motom under en viss förbestämd tid har hållit varvtalet inom vissa gränser som motsvarar normal tomgång då trappas EGR-gasflödet av genom att EGR-ventilen successivt stänger och genom att avgasbromsventilen likaså gradvis öppnar. Därvid avbryter även startmotom drivningen av förbränningsmotorn. Vid försök på en 5 dieselmotor för drift av tunga fordon har nämnda förbestämda tid varit ca 10 sekunder och varvtalsgränserna varit 575 varv/min samt 625 varv/min dvs ett tomgångsvarvtal på 600 varv/min +/- 25 varv/min.

Andelen EGR-gaser som återförs bör maximalt uppgå till ca 50 massprocent av motorns 10 luftbehov. Med fördel kan andelen vara i storleksordningen 33 massprocent i början av 15 startförloppet då EGR-ventilen öppnat för att senare när motom erhållit ett stabilt tomgångsvarvtal under ovan nämnda förbestärnda tid sänkas till storleksordningen 25 massprocent. Därefter påbörjar EGR-ventilen en successiv stängning av EGR-ledningen dock att den fulla stängningen av EGR-ledningen och den fulla öppningen av avgasbrornsventilen sker först när tomgångsvarvtalet på liknande sätt som ovan under en törbestämd tid hållits inom förvalda gränser med avseende på variation och absolutnivå.

Altemativt kan det faktum att motom nått en viss förbestämd arbetstemperatur såsom den representeras av kylvätsketemperaturen vara det kriterium som avgör när EGR- respektive avgasbromsventílen skall öppna och stänga.

Claims (12)

506 881 5 10 15 20 25 30 Patentkrav

1. l. Förfarande för att styra en förbränningsmotor (l), företrädesvis en flercylindrig dieselmotor, med ett inlopps- och ett avloppssystem (2 resp. 3,3'), en EGR-ledning (20) för att återföra avgaser från avloppssystemet (3,3') till inloppssystemet (2), en EGR-ventil (17) i EGR-ledningen (20), en avgasbromsventil (50) i avloppssystemet för att öka trycket i avloppssystemet uppströms densamma samt ett styrsystem (32) för att styra ventilernas (17,50) öppnings- och stängníngsgrad i beroende av signaler representerande motorns driftstillstånd, vilka signaler tillförs styrsystemet (32) från givare (33 - 35, 42) på motorn kännetecknat av att styrsystemet (32) håller EGR-ventilen (17) öppen och avgasbromsventilen (50) i ett avgasflödet väsentligen strypande stängningsläge så länge en 'första signal representerar att motom under start av densamma ännu icke uppnått stabilt ddftstillstånd.

2. Förfarande enligt patentkrav 1 kännetecknat av att den första signalen representerar ett värde som anger att motorns varvtal motsvarar ett icke stabilt tillstånd under eller invid motorns tomgångsvarvtal.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 kännetecknat av att den första signalen representerar ett värde som anger att motoms arbetstemperatur är under ett förbestämt värde.

4. Förfarande för att styra en förbränningsmotor (1), företrädesvis en flercylindrig dieselmotor, för drivning av fordon (19) med ett inlopps- och ett avloppssystem (2 resp. 3,3'), en EGR-ledning (20) för att återföra avgaser från avloppssystemet till inloppssystemet, en EGR-ventil (17) i nämnda ledning, en avgasbromsventil (50) i avloppssystemet för att öka trycket i avloppssystemet uppströms densamma samt ett styrsystem (32) för att styra ventilemas (17, 50) öppnings- och stängningsgrad i beroende av signaler representerande motoms och fordonets driftstillstånd, vilka signaler tillförs styrsystemet från givare (33 - 36,42) på motom och fordonet känneteeknat av att styrsystemet (32) håller EGR-ventilen (17) öppen och avgasbromsventilen (50) i ett avgasflödet väsentligen strypande stängningsläge när till styrsystemet leds dels en första signal representerande fordonshastigheten O (noll) krnfh dels en andra signal representerande att motom under start av densamma ännu icke uppnått stabilt 10 15 20 25 30 5 0 6 8 8 1 anftsuiisiånd.

5. Förfarande enligt patentkrav 4 kännetecknat av att styrsystemet (32) under ett förbestämt lågt första antal varv från början av motoms startförlopp håller EGR-ventilen (17) stängd och avgasbromsventilen (50) i ett avgasflödet väsentligen strypande stängningsläge varefter styrsystemet öppnar EGR-ventilen men kvarhåller avgasbromsventilen i nämnda stängningsläge så länge styrsystemet tillförs nämnda första och andra signal.

6. Förfarande enligt patentkrav 5 kännetecknat av att den andra signalen representerar att motorns varvtal motsvarar ett icke stabilt tillstånd under eller invid motorns 'tomgångsvarvtaL

7. Förfarande enligt patentkrav 5 kännetecknat av att den andra signalen representerar att motorns arbetstemperatur är under ett förbestärnt värde.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 5 -7 kännetecknat av att efter ett fåtal varv som är mindre än det första antalet varv påbörjas matning av bränsle till motorn.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 4 - 8 kännetecknat av att andelen EGR- gasmängd är högre i början av startförloppet än i slutet.

10. Förfarande enligt patentkrav 9 kännetecknat av att andelen EGR-gasmängd är maximalt ca 50 massprocent av motorns luftbehov och med fördel i storleksordningen 33 massprocent i början av motoms startförlopp när EGR-ventilen (17) öppnat.

11. Förbrärmingsmotor, företrädesvis en flercylindríg överladdad dieselmotor, i fordon för utförande av förfarandet enligt något av föregående patentkrav med ett inlopps- och ett avloppssystem (2 resp. 3,3'), en EGR-ledning (20) för att återföra avgaser från avloppssystemet till inloppssystemet, en EGR-ventil (17) i nämnda ledning samt en avgasbromsventil (50) i avloppssystemet för att öka trycket i avloppssystemet uppströms densamma samt ett styrsystem (32) för att styra ventilemas (17, 50) öppnings- och stängningsgrad i beroende av signaler representerande motorns och fordonets 506 881 10 15 25 driftstillstånd, vilka signaler tillförs styrsystemet från givare (33 - 36, 42) på motom och fordonet kännetecknad av att EGR-ledningen (20) mynnar via ett flertal öppningar till ett inloppsluftgrenrör ingående i inloppssystemet (2).

12. Förbränningsmotor enligt patentkrav 11 kännetecknad av att EGR-ventilen (17) är belägen invid EGR-ledningens (20) anslutning vid avgasgrenrörets (3) anslutning till en turbin (4) ingående i ett överladdningsaggregat för motorn.