SE521717C2 - Förfarande för styrning av förbränningsmotor, samt arrangemang för sådant förfarande - Google Patents

Description

25 30 35 2 521 717 brukning. För detta ändamål har det på senare år tagits fram motorer med nya typer av förbränningsrum hos motorns cylindrar, i synnerhet för att kunna driva motorn med allt magrare bränsleblandningar, d v.s. där Ä>l. I en så kallad DI-motor (d.v.s. en direktinsprutad Otto-motor) är respek- tive förbränningsrum hos motorn anordnat på så vis att det tillförda bränslet kan koncentreras i hög grad vid respek- tive tändstift. Detta driftstillstånd benämns vanligen "stratifierad" drift och medger, vid kontinuerlig körning medelhögt vridmoment och varvtal hos vid lågt eller motorn, drift med en mycket mager luft/bränsleblandning, närmare bestämt upp till cza Ä=3. På så vis fås en avsevärd besparing i bränsleförbrukningen vid denna typ av motor. Motorn kan också drivas i ett ytterligare, ”homogent” driftstillstånd, med i. huvudsak stökiometrisk blandning (Ä=l) eller relativt fet blandning (1 senare driftstillstånd föreligger normalt i körsituationer med relativt höga vridmoment och varvtal hos motorn.

Vid stratifierad drift kommer en mager avgasblandning att strömma genom trevägskatalysatorn. Detta medför att tre- vägskatalysatorn inte kan utnyttjas till att reducera NOX- föreningarna i avgaserna (på grund av att den är konstru- erad för en optimal reningsförmåga vid stökiometrisk blandning). Av denna anledning kan en ordinarie trevägs- (kallas även NOX-adsorbent, eller "NOX-fälla"), vilket är en i sig katalysator kombineras med en kväveoxidadsorbent känd anordning för upptagning av NOX-föreningar, t.ex. i avgaserna från en förbränningsmotor. NOK-adsor-benten kan på så vis utnyttjas som ett komplement till en konventio- som en separat enhet nell trevägskatalysator, antingen uppströms trevägskatalysatorn eller integrerat med trevägskatalysatorn, d.v.s. tillsammans med trevägskataly- satorns katalytiska material. I det senare fallet bildas då en integrerad komponent i form av en NOX-adsorberande avgaskatalysator. 10 15 20 25 30 35 5 il 'I 717 NOX-adsorbenten är så beskaffad att den tar upp (adsorberar) NOX-föreningar i avgaserna om lnotorn drivs med en mager luft/bränsleblandning och avger (desorberar) NQfföreningarna om motorn under en viss tidsperiod körs Vidare har NOX- med en fet luft/bränsleblandning. adsorbenten egenskapen att den endast kan adsorbera NOK- föreningar upp till en viss gräns, d.v.s. den "fylls" så småningom och når på så vis en gräns för adsorptionen. I detta läge måste NOX-adsorbenten regenereras, d.v.s. den måste fås att desorbera och således släppa ut de upplagrade NOX-föreningarna. Om då en konventionell trevägskatalysator finns anordnad nedströms en NOx-adsor- bent, trevägskatalysator är eller om alternativt en integrerat utformad med en PM&~adsorbent, kan de desor- berade NOX-föreningarna elimineras av trevägskatalysatorn, förutsatt att den senare har uppnått sin tändtemperatur. känd att den genom NOX-adsorbenten görs relativt fet under en viss tid- I enlighet med teknik kan en NOX-adsorbent regenereras genom avgasblandning som strömmar speriod, av storleksordningen några sekunder. I praktiken görs detta genom att motorn under denna tidsperiod drivs i det ovannämnda homogena driftstillståndet, varvid motorn således drivs med en relativt fet luft/bränsleblandning.

På så vis "töms" NOX-adsorbenten så att den därefter kan adsorbera NOK-föreningar under en viss tid som löper fram till att en ny regenerering blir nödvändig.

Vid motorsystem av känt slag kan en växling mellan stratifierad och homogen drift ske genom en omställning av luft/bränsleblandningen som levereras till motorn och tidsförloppet för insprutningen av denna blandning. Denna växling initieras normalt som en följd av att fordonets förare kräver ett förändrat vridmoment från motorn. Detta tillhandahålls genom en detektering av läget hos fordonets Fordonet gaspedal. innefattar en datorbaserad styrenhet 10 15 20 25 30 35 4 521 717 som, i beroende av det erforderliga vridmomentet, tillser att en lämplig luft/bränsleblandning matas till motorn i beroende av om stratifierad eller homogen drift föreligger och i beroende av exempelvis motorns aktuella vridmoment och varvtal. växling från exempelvis Förutom en förarinitierad stratifierad till homogen drift måste motorn dessutom växlas till det homogena driftstillståndet på ett tvångsmässigt sätt (d.v.s. oberoende av körsituationen motsvarar homogen drift eller ej) när styrenheten har bedömt att en regenerering av NOK- adsorbenten är nödvändig. Detta behov uppstår normalt efter att en viss tidsperiod har förflutit från en tidigare regenerering eller efter att en viss mängd NOK- föreningar har matats in i NOX-adsorbenten, t.ex. när NOX- adsorbenten är full.

På så vis utnyttjas enligt känd teknik en styrenhet med en lämplig strategi för växling av förbränningsmotorn mellan homogen och stratifierad drift i beroende av gaspådrag och varvtal hos motorn, samt med hänsyn tagen till huruvida en NOX-regenerering är nödvändig.

I samband med förut kända system för växling av en DI- motor mellan stratifierad och homogen drift föreligger ett problenl till följd av att denna växling i princip kan inträffa när nwtorn drivs med en luft-/bränsleblandning vars sammansättning är ofördelaktig för det aktuella driftsfallet. Detta följer av det faktum att varje driftsfall hos motorn kräver en viss optimerad luft~ /bränsleblandning. Exempelvis medför en växling till ett alltför fett driftstillstånd en sotbildning hos motorn. Vidare medför en växling till ett alltför driftstillstånd en ostabil förbränning, vilket i sin tur kan resultera i stratifierat oönskad magert homogent 10 15 20 25 30 35 521717 momentförlust eller misständning hos motorn.

Problemet med ofördelaktiga luft-/bränsleblandningar (d.v.s. ofördelaktiga lambdavärden) i respektive drifts- fall kan i och för sig lösas genon1 en korrigering av bränslemängderna till motorn för att på så vis uppnå ett Dock medför ett sådant tillväga- lämpligt lambdavärde. gångssätt en nackdel såtillvida att motorns vridmoment påverkas i någon riktning. Detta utgör givetvis en nackdel ur komfortsynpunkt eftersom det upplevs som ett ”ryck” för de åkande i fordonet.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ändamålet med föreliggande uppfinning är" att tillhanda- hålla ett förbättrat förfarande för förbränningsmotor. I det ett tillhandahålla en mellan två driftstillstånd hos en DI-motor, företrädesvis styrning av en synnerhet är ändamål med uppfinningen att optimerad växling homogen och stratifierad drift. Detta uppnås medelst ett förfarande, vars kännetecknande särdrag framgår av efter- följande patentkrav l. Detta uppnås också medelst ett arrangemang, vars kännetecknande särdrag framgår av efterföljande patentkrav 7.

Uppfinningen avser ett förfarande för styrning av en DI-motor, vilket förfarande luft/bränsleblandning till förbränningsmotor av typen innefattar generering av en motorns respektive cylindrar, samt växling mellan åtmin- stone ett första driftstillstånd och ett andra driftstill- stånd hos motorn, vilka utgörs av åtminstone ett stratifierat och ett homogent driftstillstånd, genom omställning av luft/bränsleblandningen som levereras till motorn och tidsförloppet för insprutningen av denna blandning. Uppfinningen kännetecknas av att nämnda växling initieras i anslutning till drift av motorn när dess luft- /bränsleblandning uppvisar ett lambdavärde (Äs; ky, 10 15 20 25 30 35 521 717 vilket svarar mot en erforderlig bränslemängd (MS; Mh) och aktuell mängd inströmmande luft till motorn (1), når ett förutbestämt gränsvärde (11) som väljs för att nwtsvara stabil förbränning i motorn huvudsakligen utan moment- förändring under nämnda växling.

Genom uppfinningen uppnås flera väsentliga fördelar.

Främst kan konstateras att växlingstillfället. mellan de olika driftstillstànden enligt uppfinningen väljes så nog- grant att bränslemängderna inte behöver korrigeras för att uppnå ett fördelaktigt lambdavärde. Enligt uppfinningen anpassas istället växlingen mellan olika driftstillstånd så en stabil förbränning fås i motorn under hela växlingen mellan aktuella driftstillstånd. Genom uppfinningen uppnås dessutom en växling mellan de olika driftstillstànden utan några kännbara momentändringar hos motorn, vilket utgör en fördel ur komfortsynpunkt för de åkande i_ det aktuella fordonet. I viss mån kan också emissionerna hos nmtorn reduceras.

Uppfinningen baseras på att de värden avseende de lambdatal som motsvarar erforderlig luft-/bränsleblandning till motorn beräknas fortlöpande för något av de möjliga driftstillstànden samt för det begärda driftstillståndet hos motorn såväl före som efter en växling.

'TKA-adsorberande avgaskatalysator" som detta Med begreppet används nedan avses i sammanhang en integrerad komponent som innefattar både NOX-adsorberande material tillhandahåller och material som funktionen hos en konventionell trevägskatalysator.

Begreppet ”driftstillstånd” syftar i detta sammanhang på drift av en förbränningsmotor av DI-typ enligt ett förutbestämt tidsförlopp för insprutning av' bränsle och antändning av en luft-/bränsleblandning. Sonl exempel på 10 15 20 25 30 35 521 7 'I 7 7 driftstillstånd i en DI-motor kan nämnas stratifierat och homogent driftstillstånd.

Begreppet ”bränslestyrning” utnyttjas i detta sammanhang för att definiera antingen en nominell bränslestyrning, in till motorn vid det aktuella körförhållandet (t.ex. beroende på motorns varvtal luftbaserad in till motorn doseras i aktuella (t.ex. beroende på nwtorns varvtal och dess vilket motsvarar att luft och bränsle doseras i enlighet med förutbestämda mängder och dess begärda moment), eller en bränslestyrning, varvid luft enlighet med en förutbestämd mängd vid det körhållandet begärda moment) och bränsle till motorn doseras i enlighet med den aktuella mängden inströmmande luft.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen. skall i det följande närmare förklaras med hänvisning till ett föredraget utföringsexempel och de bifogade ritningarna, i vilka: figur 1 är ett principellt schema av ett arrangemang vid vilket den föreliggande uppfinningen kan utnyttjas, och figur 2 är ett något förenklat flödesschema som beskriver uppfinningens funktion.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER: I figur l visas i schematisk form ett arrangemang enligt den föreliggande uppfinningen. Enligt en föredragen utföringsform är uppfinningen anordnad i anslutning till en förbränningsmotor l som utgörs av en s.k. DI-motor, d.v.s. en motor av typen direktinsprutad Otto-motor, där insprut- 10 15 20 25 30 35 521 717' 8 ningen av bränsle till motorn 1 är inrättad för åtminstone två driftstillstånd med olika luft- och bränsletillförsel till motorn, l och olika tidsförlopp för insprutning av bränsle samt för tändningen av luft-/bränsleblandningen.

Enligt vad som. kommer att beskrivas i detalj nedan är motorn 1. företrädesvis inrättad. att kunna ställas i. ett driftstillstånd, tillförda bränslet koncentreras i motorns respektive förbränningsrum "stratifierat" varvid det så att motorn i vissa förutbestämda driftsfall kan drivas med en mycket mager luft/bränsleblandning, av storleks- ordningen c:a Ä=3. Det stratifierade driftstillståndet baseras på att bränsle sprutas in i motorn 1 så att det blandas partiellt (d.v.s. icke-homogent) med luft, varvid en litet ”moln” av blandat bränsle och luft bildas. Kring denna partiella blandning finns huvudsakligen ren luft. På så vis kan antändning ske av en mycket mager blandning, av storleksordningen cza Ä=3. Jämfört med fallet där Ä=l tillförs då tre gånger så mycket luft med samma mängd betydande som drivs med bränsle. Med en sådan motor fås bränslebesparingar jämfört med motorer d.v.s. där Ä=l. Dessutom kan ställas i ett driftsfall vid varvtal hos stökiometrisk blandning, motorn 1 företrädesvis "homogent" driftstillstånd i vridmoment och vissa relativt höga motorn 1, varvid en stökiometrisk eller relativt fet blandning matas till motorn 1. Denna blandning är då - till skillnad från vad vid det driftstillståndet - huvudsakligen likformigt fördelad i förbränningsrummet. som gäller stratifierade I det följande kommer en utföringsform av uppfinningen att beskrivas varvid motorn l antas drivas antingen stratifierat eller homogent. Uppfinningen är dock inte begränsad till endast dessa två driftstillstånd. Exempelvis kan motorn 1 dessutom drivas i driftstillstånd, ett homogent magert vilket baseras på det homogena drifts- 10 l5 20 25 30 35 9 tillståndet som beskrivits ovan (varvid Ä=l), men där luft/bränsleblandningen är relativt mager, av storleks- ordningen cza 1,2-1,3. Detta möjliggörs genom en tidigareläggning av tändvinkeln för tändningen av luft/bränsleblandningen. Anledningen till detta är att en relativt mager homogen blandning förbränns långsammare än en homogen blandning med Ä=l.

Motorn l matas på sedvanligt vis med inströmmande luft via ett luftinlopp 2. Vidare är motorn l försedd med ett antal cylindrar 3 samt ett motsvarande antal insprutnings- anordningar 4 för bränsle. Respektive insprutningsanordning 4 är ansluten till en central styrenhet 5 via en elektrisk förbindelse 6. Styrenheten 5 är företrädesvis datorbaserad och är inrättad att på känt sätt styra bränsletillförseln till respektive insprutningsanordning 4 med bränsle från en (ej visad) bränsletank så att en i varje ögonblick avpassad luft/bränsleblandning matas till motorn 1. Motorn l enligt utföringsformen är utformad enligt typen "multi-point"- insprutning, där den korrekta mängden bränsle till motorn 1 på känt sätt kan tillföras individuellt till respektive insprutningsanordning 4.

Under drift av motorn 1 är styrenheten 5 generellt inrättad att styra luft/bränsleblandningen till motorn 1 så den att i varje ögonblick anpassas till aktuellt driftsförhållande.

Styrningen av motorn l sker på i huvudsak känt sätt i beroende av olika parametrar som återspeglar motorns 1 och det aktuella driftstillstånd. fordonets Exempelvis kan motorstyrningen ske i beroende av aktuellt gaspådrag, motorns varvtal, mängden inmatad luft till motorn och syrekoncentrationen i avgaserna. För detta ändamål är motorn l försedd med exempelvis en lägesgivare 7 för fordonets gaspedal (visas ej), en varvtalsmätare 8 för detektering av motorns 1 varvtal samt en luftflödesmätare 9 10 15 20 25 30 35 10 för detektering av mängden inmatad. luft till motorn 1, vilka samtliga är anslutna till styrenheten 5 via motsvarande elektriska anslutningar 10, 11 respektive 12.

Dessutom innefattar systemet också en gastrottel 13, som företrädesvis är elektriskt styrbar och av denna anledning anordnad med en styrbar ställmotor 14 med vars hjälp gastrotteln 13 kan ställas i en viss önskad position så att en lämplig mängd luft matas in till motorn 1 i beroende av aktuellt driftsfall. till styrenheten 5 via en ytterligare anslutning 15.

Således är ställmotorn 14 ansluten Sammantaget gäller att motorn 1 enligt utföringsformen är inrättad att kunna anta ett flertal olika driftstillstånd specifika som vart och ett kännetecknas av luft/bränsleblandningar, insprutningstidpunkter och tändtidpunkter. Styrenheten 5 är då inrättad att i beroende av exempelvis körfall, last och varvtal växla mellan de olika driftstillstànden.

Motorn 1 som visas i figuren är av femcylindrigt slag. Det skall dock noteras att uppfinningen kan utnyttjas vid motorer med olika cylinderantal och cylinderkonfigura- tioner. Företrädesvis utgörs insprutningsanordningarna 4 av den typ vid vilka bränslet sprutas in direkt i respektive cylinder 3.

Vid drift av motorn 1 leds dess avgaser ut från cylindrarna 3 via ett grenrör 16 och vidare till ett avgasrör 17 som är anslutet till avgasröret 17 grenröret 16. Längre nedströms längs finns företrädesvis en DKL-adsorberande avgaskatalysator 18 anordnad, vilken i sin tur är uppbyggd av en trevägskatalysator som är integrerat utformad med en Nüfadsorbent. Amgaskatalysatorn 18 är av i sig känt slag och är inrättad att adsorbera NQ;föreningar som strömmar ut från motorn 1. via avgasröret 8. Pwgaskatalysatorn 18 utgörs av en integrerad. enhet som innefattar dels NOf- 10 15 20 25 30 35 521 717" ll adsorberande material och dels en ädelmetall som tillhandahåller trevägskatalysator. funktionen hos en i sig konventionell I det följande utnyttjas benämningen alternativt (i "NOX-adsorberande avgaskatalysator", förkortad form) "avgaskatalysator", för att beskriva en sådan. integrerad. komponent. Alternativt kan uppfinningen innefatta en NOX~adsorbent som är arrangerad som en separat komponent i anslutning till en trevägskatalysator.

Oberoende av vilken utformning som väljs indikeras NOX- adsorbenten 18 i figuren schematiskt som en enda enhet.

Enligt utföringsformen är motorn 1 dessutom ansluten till en förkatalysator 19 som är placerad uppströms avgaskatalysatorn 18. Förkatalysatorn 19 är i synnerhet inrättad för snabb uppvärmning vid kallstarter med motorn 1, d.v.s. så att dess katalytiska beläggning snabbt blir aktiv. Detta ger en betydande eliminering av HC-, CO- och NO,-föreningar i avgaserna vid i synnerhet låga avgasflöden. Genom att de genomströmmande avgaserna snabbt kan värmas upp med hjälp av förkatalysatorn 19 fås också en kort tändtid för den relativt kort tid som relativt efterföljande avgaskatalysatorn 18, d.v.s. en förflyter tills avgaskatalysatorn 18 värmts upp till en temperatur vid vilken den förmår reducera en förutbestämd skadliga ämnena i Detta ger en andel av de avgaserna. effektiv' avgasrening för' motorn. 1. Denna förbättring är särskilt stor vid kallstarter.

Avgaserna från motorn 1 strömmar således genom avgasröret 17, genom förkatalysatorn 19 och avgaskatalysatorn 18 och därefter vidare ut i atmosfären. Under homogen drift med motorn 1, d.v.s. under huvudsakligen stökiometriska körfall (d.v.s. 1=l) fungerar avgaskatalysatorn 18 som. en konventionell trevägskatalysator, d.v.s. för eliminering av kolväten (HC), koloxid (CO) och kväveoxidföreningar (NOQ. 10 15 20 25 30 35 5:21 717 12 inom. ett visst 250-450° C, adsorberas den största delen eur de från motorn 1. avgivna Vid. magra driftsfall (d.v.s. Ä>1) temperaturfönster, närmare bestämt c:a NO¿-föreningarna med hjälp av det NOX-adsorberande materialet i avgaskatalysatorn 18.

Vidare innefattar arrangemanget enligt uppfinningen en sensor 20 för detektering av syrekoncentrationen i avgaserna. Sensorn. 20 är företrädesvis av typen linjär lambdasond (men kan alternativt utgöras av en binärsond) och är ansluten till styrenheten 5 via en elektrisk anslutning 21. Sensorn 20 är företrädesvis placerad i avgasröret 17, uppströms förkatalysatorn 19. Dock är andra exempelvis mellan På ett sätt som i sig är förut känt utnyttjas sensorn 20 för generering placeringar av sensorn 20 möjliga, förkatalysatorn 19 och avgaskatalysatorn 18. av en signal som svarar mot syrekoncentrationen i avgaserna. Denna signal matas till styrenheten 5 via anslutningen 21 och utnyttjas för styrning av luft/bränsleblandningen till motorn 1.

Uppfinningens funktion kommer rul att beskrivas i. detalj.

Det föreligger ett generellt behov av att tillse att motorn 1 tillhandahåller ett önskat moment så snabbt som möjligt, under det att emissionerna från motorn 1 minimeras. Motorn 1 är inrättad att vid relativt lågt vridmoment och låga varvtal köras i stratifierad drift, med mycket mager luft/bränsleblandning. Motorn 1 är också inrättad att vid relativt högt vridmoment och. höga varvtal drivas i ett homogent driftstillstånd, d.v.s. med. stökiometrisk eller huvudsakligen stökiometrisk blandning. Som tidigare nämnts till utan kan också drivas exempelvis nßgert är uppfinningen inte dessa två driftstillstånd, homogent, fett homogent etc. Valet av driftstillstånd sker begränsad i enlighet med på förhand bestämda tabeller som finns lagrade i en minnesenhet i styrenheten 5. Med utgångspunkt 10 15 20 25 30 35 521717 13 från motorns 1 aktuella varvtal, vilket bestäms med hjälp av varvtalsgivaren 8, och det erforderliga vridmomentet för motorn 1, vilket kan avläsas med hjälp av lägesgivaren 7 för gaspedalens läge, kan styrenheten 5 avgöra om motorn 1 skall ställas i homogena driftstillståndet. exempelvis det stratifierade eller det För inställning av erforderligt driftstillstånd kan alter- nativt utnyttjas ett aktuellt värde på exempelvis den aktuella inströmmande luftmängden till motorn.

Växlingen mellan stratifierad och homogen drift kan också ske tvångsmässigt till följd av ett behov av regenerering av avgaskatalysatorn 18. Detta kan ske enligt följande. När drivs d.v.s. med stratifierat, motorn 1 mager luft/bränsleblandning, är avgasblandningen som strömmar genom. avgasröret 17 och når avgaskatalysatorn, 18 också mager. Enligt kända principer kommer då huvuddelen av de avgasblandningen att NO¿-föreningar som förekommer i adsorberas av avgaskatalysatorn 18. Efter en viss tids körning med mager avgasblandning, normalt c:a 1-2 minuter, kommer avgaskatalysatorn 18 att vara "full", vilket innebär att avgaskatalysatorn 18 inte i samma utsträckning som tidigare kan ta upp DKL-föreningar ur avgasblandningen. I detta skede måste avgaskatalysatorn 18 regenereras. Enligt behovet av regenerering vad som beskrivits ovan kan bestämmas med hjälp av styrenheten 5, vilken då ställer motorn 1 i det homogena driftstillståndet. Detta möjliggör att avgasblandningen genonl avgaskatalysatorn, 18 under en viss tidsperiod kan göras relativt fet, t.ex. under några få sekunder. På så vis desorberas NOK-föreningar som tidigare adsorberats i avgaskatalysatorn 18, så att denna återigen tillåts adsorbera NOK-föreningar under en viss tid som löper fram till att en ny regenerering blir nödvändig.

När NOX-föreningarna har desorberats från avgaskatalysatorn också att reduceras av den 18 kommer de med hjälp 10 15 20 25 30 35 521 717' 14 katalytiska. beläggningen som utgör en integrerad. del av avgaskatalysatorn 18.

De adsorberade NO,-föreningarna kan reduceras direkt utan en mellanliggande desorption om avgaskatalysatorn är av det slag som är uppbyggd som en integrerad trevägskatalysator och NOX-adsorbent.

De tidpunkter vid vilka regenereringen bör göras kan beräknas av styrenheten 5, och bestäms bl.a. i beroende av avgaskatalysatorns 18 lagringsförmåga för NOX-föreningar samt dess omsättningsgrad. Nämnda lagringsförmåga hos avgaskatalysatorn. 18 påverkas också av eventuell åldring och deaktivering beroende av svavelföreningar. När alltför mycket svavel har ansamlats i avgaskatalysatorn 18 näste svavelregenerering ske. Detta kan göras enligt känd teknik och beskrivs inte i detalj här.

Styrenheten 5 är inrättad för lämplig bränslestyrning av motorn 1, d.v.s. för inställning av en luft- /bränsleblandning som är anpassad på ett lämpligt sätt i enlighet med. aktuellt driftstillstånd. vid. en given körsituation. Närmare bestämt är styrenheten 5 inrättad antingen för s.k. nominell bränslestyrning, varvid börvärden avseende mängden luft och, bränsle till motorn bestäms i enlighet med förutbestämda mängder vid en given körsituation (t.ex. beroende på nwtorns varvtal och dess begärda. moment), eller s.k. luftbaserad bränslestyrning, varvid luft in till motorn doseras i enlighet med en förutbestämd. mängd vid» det aktuella körhållandet beroende på nmtorns varvtal och dess begärda moment) och till aktuell luftmängd. (t.ex. bränsle motorn doseras i enlighet med Uppfinningen baseras på det faktum att bränslemängden till motorn kan ändras momentant, medan luftmängden till motorn 10 15 20 25 30 35 521 717 15 har en stor tröghet vid eventuella ändringar. Under magra körfall (t.ex. stratifierad drift) beror momentet ut från motorn endast på mängden insprutat bränsle. Små förändringar av mängden luft påverkar inte momentet eftersom ett överskott på luft föreligger. Av denna anledning utnyttjas då nominell bränslemängd. Under stökiometrisk homogen drift (d.v.s. Ä=l) av motorn däremot krävs exakta proportioner mellan bränsle och luft för att nunimera emissionerna. För att åstadkomma detta styrs en viss luftmängd ut för ett givet börmoment. Dock dröjer det För att därför en viss tid innan denna mängd luft når fram. minimera emissionerna från motorn utnyttjas luftbaserad bränslestyrning, varvid tillses att luftmängden i ett nästföljande kolvslag uppskattas med utgångspunkt från trycket i i insugsröret samt uppmätt mängd luft före gastrotteln 13. Därefter tillses med hjälp av styrenheten 5 att exakt rätt luftmängd) sprutas in i respektive cylinder 3. mängd bränsle (som motsvarar nämnda förenklat flödesschema som beskriver uppfinningens funktion i samband med en växling från det till det driftstillståndet. I utgångsläget förutsätts således att motorn 1 drivs i det driftstillståndet, vilket relativt lågt vridmoment och relativt lågt varvtal hos Figur 2 är ett stratifierade homogena stratifierade motsvarar ett motorn l. Enligt vad som beskrivits ovan genererar motorn l i detta tillstånd en mager avgasblandning.

Enligt uppfinningen initieras dels ett optimerat tillfälle driftstillstånd, d.v.s. i det aktuella växling av insprutningsförlopp och för växling av fallet en bränsletillförsel från stratifierat till homogent, och dels ett optimerat tillfälle för växling> mellan nominell och luftbaserad bränslestyrning.

Om föraren under körning begär ett förhöjt drivmoment från 10 15 20 25 30 35 521 717 16 motorn som kräver en växling från stratifierat till homogent driftstillstånd. motsvaras detta normalt av att gaspedalens läge förändras. Detta detekteras med hjälp av den ovannämnda lägesgivaren 7. Detta medför att styrenheten 5 beräknar det begärda, s.k. ”bromsade” vridmomentet (ruta 23) hos d.v.s. det vridmomentet hos motorn 1. motorn 1, resulterande, utgående Det beräknade värdet på det begärda bromsade vridmomentet kompenseras därefter i styrenheten 5 med hänsyn tagen till aktuella uppskattade pump- och friktionsförluster i motorn l. Dessa förluster kan uppskattas med. utgångspunkt från temperaturen hos motorns 1 kylvatten, vilket i sin tur kan bestämmas med hjälp av en (ej visad) temperaturgivare för kylvattnet. moment (eller ”indikerat” moment) med utgångspunkt från det På så vis erhålles således ett kompenserat bromsade momentet. Med utgångspunkt från det kompenserade momentet bestäms därefter i styrenheten 5 en nominell mängd bränsle M, respektive Nk för det stratifierade respektive (ruta 24). hjälp av tabeller som är på förhand lagrade i styrenheten 5 homogena driftstillståndet Detta. bestäms med och som för respektive driftstillstånd anger ett samband mellan det kompenserade momentet och nämnda bränslemängder M,, Mb.

Med hjälp av värden på de nominella bränslemängderna MM Ng och ett värde avseende den aktuella mängden inströmmande luft till vilket hjälp av motorn 1, bestäms med luftflödesmätaren 9, kan lambdavärden XS respektive Åh för driftstillstàndet båda det stratifierade respektive (ruta 25). homogena bestämmas Enligt uppfinningen beräknas dessa lambdavärden LM Åh (samt i_ förekommande fall även lambdavärden som motsvarar övriga möjliga driftstillstånd hos motorn) samtidigt. Denna bestämning av de två lambdavärdena Km Åh sker således fortlöpande före och 10 15 20 25 30 521 717 17 efter varje växling av driftstillstånd hos motorn l.

Nästa steg är bestämningen av ett börvärde lux avseende den luft/bränsleblandning' som skall föreligga i det begärda driftstillståndet, d.v.s. i det aktuella fallet i homogen drift (ruta 26). För detta ändamål är styrenheten 5 försedd med tabeller som anger ett lämpligt börvärde Äwf för varje körsituation. och driftstillstànd. Som. exempel kan nämnas att detta börvärde Äw, i ett homogent driftstillstånd är av storleksordningen 1. I ett stratifierat driftstillstånd är börvärdet av storleksordningen 1,5-3, beroende på körfall.

I beroende av det aktuella, beräknade börvärdet Äwr (som således skall föreligga efter växlingen till det homogena driftstillståndet) samt aktuell nominell bränslemängd i det begärda driftfallet (d.v.s. den homogena bränslemängden Mh enligt vad som förklarats ovan) aktiveras också den ovannämnda gastrotteln 13 (jfr. figur 1) för inställning av en homogen. luftmängd. (ruta 27). driftstillstånd har begärts kommer gastrotteln 13 att börja Eftersonx nu växling av ställas om.

På grund av viss tröghet för omställningen av erforderlig luftmängd tar det en viss tidsperiod (av storleksordningen någon tiondels sekund) innan börvärdet hfir nås. Detta medför att det aktuella lambdavärdet Åh kommer att successivt förändras. I praktiken kommer då vid en växling stratifierat till driftstillstånd från ett homogent lambdavärdet Åh att successivt sjunka från ett värde på c:a 2-3 till det valda börvärdet Äwr, vilket vid växling till det homogena driftstillståndet är av storleksordningen 1, enligt vad som nämnts ovan.

Uppfinningen baseras på det faktum att det inte är möjligt 10 15 20 25 30 35 521 717 18 att momentant ändra luftmängden in till motorn, utan att det tar en viss tid att ändra luftmängden till den homogena luftmängden för att uppnå det bestämda börvärdet Äwf. Av denna anledning kan inte växlingen av driftstillstånd initieras förrän luftmängden har förändrats så mycket att korrekt drift av motorn i båda de aktuella driftstillstånden tillåts under en viss kort tidsperiod.

Enligt vad som nämnts ovan finns det i samband med känd teknik en risk att ofördelaktigt lambdavärde eller tillfälligt vilket i motorn antingen drivs vid ett så måste bränslemängden lambdatal att vridmomentet korrigeras så att ett lämpligt uppnås, sin tur medför att påverkas. I enlighet med uppfinningen kan dessa olägenheter detta kan ske förrän ett visst gränsvillkor undvikas. För att växling av driftstillstånd inte Detta gränsvillkor kan. uttryckas antingen. som uppnå uppfyllts. ett maximalt lambdavärde som tillåts råda i det homogena driftstillståndet eller som ett minsta tillåts driftstillståndet.

Eftersonl det kan antas medföra allvarligare konsekvenser lambdavärde som råda i det stratifierade att driva motorn alltför magert i homogent driftstillstånd än alltför fett i uppfinningen på att växlingen inte tillåts förrän gränsen stratifierat driftstillstånd baseras avseende normal drift i homogent, d.v.s. Ä=l har uppfyllts.

Uppfinningen. är dock inte begränsad. till denna variant, utan andra strategier för val av gränsvillkor är möjliga så länge en fullgod drift av motorn genom hela växlingen kan uppnås.

I takt med att den inströmmande luftmängden successivt når sine nya nivå svänger även aktuellt lambdavärde in mot börvärdet Ann, eftersom bränslemängden är förutbestämd enligt den aktuella, nominella bränslestyrningen. 10 15 20 25 30 521 71? 19 Styrenheten 5 är således inrätttad att detektera huruvida det aktuella lambdavärdet Åh för det driftstillstàndet har ändrats så mycket att det är lägre än homogena ett förutbestämt gränsvärde, d.v.s. om Äh< )¿, varvid detta gränsvärde Ål företrädesvis är av storleksordningen 1,2. Om så är fallet (ruta 28) kommer detta att medföra att växling sker till homogent driftstillstånd (ruta 29). Detta innebär således att tidsförloppet för inmatning av bränsle och luft tändning av till motorn 1 samt förloppet för luft/bränsleblandningen ändras från stratifierad till homogen typ.

Det ovannämnda gränsvärdet 11 är förutbestämt och företrädesvis av storleksordningen 1,2. Närmare bestämt väljes detta gränsvärde som det högsta värde där en stabil förbränning i motorn 1 fås under växlingen av driftstillstånd. Om växling från stratifierat till homogent driftstillstånd sker vid ett alltför lågt gränsvärde fås nämligen. oönskad sotbildning ur motorn 1. Om. växlingen istället sker vid ett alltför högt gränsvärde (d.v.s. ett alltför magert homogent driftstillstånd) fås enligt vad som ostabil vilket kan resultera i momentförlust eller misständning hos motorn. förklarats ovan en förbränning, Vid fortsatt ändring av gastrottelns 13 läge, i avsikt att uppnå det ovannämnda börvärdet Äwf, kommer till slut det aktuella lambdavärdet att ha minskat så mycket att det underskrider ett andra, förutbestämt gränsvärde, d.v.s. Åh < X2 (ruta 30). När så sker ändras typen av bränslestyrning (ruta 31) och följer den i sig kända luftbaserade typen av insprutning vid vilken den erforderliga mängden bränsle för respektive driftspunkt hos motorn 1 beräknas i beroende av aktuellt luftflöde till motorn 1. Det sistnämnda gränsvärdet A2 väljs tillräckligt lågt så att det inte 10 15 20 25 30 35 521 717 20 resulterar i ett alltför högt momenttillskott, vilket är en nackdel ur komfortsynpunkt eftersonl det upplevs som ett ryck av de åkande i fordonet.

Vid valet av de två gränsvärdena KU 12 beaktas följande.

Om växlingen av driftstillstånd sker vid ett alltför högt lambdavärde ÄH fås ostabil vilket kan resultera i momentförlust eller misständning. Om växlingen förbränning, av bränslestyrning sker vid ett alltför högt lambdavärde LH fås en form av ett oönskat momenttillskott, eftersom det upplevs som ett ryck av de åkande i fordonet.

Enligt gränsvärden som är avpassade för att inte dessa nackdelar momentförändring i vilket är en. nackdel ur komfortsynpunkt således växlingarna vid uppfinningen sker skall uppstå.

Genom uppfinningen uppnås en väsentlig fördel i form av en stabil driftstillstånd. àkande i. det aktuella fordonet. förbränning i motorn under växlingen av Dessutom. fås en förhöjd komfort för de Närmare bestämt fås med stötfria växlingar mellan det driftstillståndet eventuellt ytterligare förekommande driftstillstånd). uppfinningen jämna och stratifierade och homogena (samt Enligt uppfinningen tillämpas i. huvudsak samma principer som beskrivits ovan vid växling från exempelvis homogent till stratifierat driftstillstånd. som vid den stratifierat till En skillnad. är dock att en växling av luftbaserad till sker omedelbart efter begäran om växling OVaIl beskrivna från homogent driftstillstånd. bränslestyrning växlingen (d.v.s. från nominell bränslestyrning) till stratifierat driftstillstånd. När lambdavärdet sedan överstiger ett förutbestämt gränsvärde som svarar mot stabil förbränning och ryckfri växling kommer så motorn att växlas till det stratifierade driftstillståndet. 10 15 20 521717 21 Uppfinningen är inte begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexempel, utan kan varieras inom ramen. för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan uppfinningen utnyttjas utan en forkatalysator 19. Dessutom kan uppfinningen utnyttjas i de fall där en NQ;adsorbent och en konventionell trevägskatalysator arrangeras som två istället för den utföringsformen där dessa två komponenter har integrerats separata komponenter, ovan angivna till en enda komponent i form av en NOX-adsorberande avgaskatalysator. I princip kan uppfinningen även utnyttjas innefattar en NOf- i samband med de motorer som inte adsorbent.

Enligt vad som, beskrivits ovan ändras bränslestyrningen abrupt när lambdavärdena ligger tillräckligt nära varandra.

Uppfinningen kan dock även utnyttjas i de sammanhang som innefattar en gradvis övergång från exempelvis nominell till luftbaserad bränslestyrning, t.ex. baserad på aktuellt lambdavärde.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 5.321 717 22 PATENTKRAV:

1. Förfarande för styrning av en förbränningsmotor (1) av typen DI-motor, vilket förfarande innefattar: generering av en luft/bränsleblandning till motorns (1) respektive cylindrar (3), samt växling :mellan åtminstone ett första driftstill- stånd och ett andra driftstillstånd hos motorn (1), vilka av åtminstone ett stratifierat och ett homogent genom omställning av 1uft/bränslebland- utgörs driftstillstånd, ningen som levereras till motorn (1) och tidsförloppet för insprutningen av denna blandning, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda växling initieras i anslutning till drift av motorn (1) när dess luft-/bränsleblandning uppvisar ett lambdavärde (1S; )fl), vilket svarar" mot en erforderlig bränslemängd (Ms; Mh) och aktuell mängd inströmmande luft till motorn (1), når ett förutbestämt gränsvärde (LU soul väljs för att motsvara stabil förbränning i motorn (1) huvudsakligen utan momentförändring under nämnda växling.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att en växling mellan nominell och luftbaserad initieras när nämnda bränslestyrning till motorn (1) lambdavärde (gg förutbestämt gränsvärde når ett andra (kå-

3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda gränsvärde (X2) väljes så att huvudsakligen inget momenttillskott hos motorn (1) fås vid växlingen av bränslestyrning. 10 15 20 25 30 35 521 717 23

4. Förfarande enligt något av patentkrav 2 eller 3, kännetecknatdärav,attnämndatvå gränsvärden (Åh 12) är skilda från varandra.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda växling initieras vid en förargenererad förändring av erforderligt vridmoment från motorn (1).

6. Förfarande av föregående patentkrav, enligt något varvid nämnda motor (1) är anordnad i anslutning till en (18), är monterad i. ett avgassystem (16, NOX-adsorberande avgaskatalysator vilken avgaskatalysator (18) 17) som är anslutet till nämnda motor (1), k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda växling initieras tvånsmässigt vid behov av NOX-regenerering av nämnda avgaskatalysator (18).

7. Arrangemang för styrning av en förbränningsmotor (1) av typen DI-motor, vilket arrangemang innefattar medel (5) för generering av en luft/bränsleblandning till motorns (1) mellan cylindrar (3), samt för växling driftstillstånd och ett respektive åtminstone ett första andra driftstillstånd hos motorn (1), 1), vilka utgörs av åtminstone ett stratifierat och ett homogent driftstillstånd, genom. omställning av luft/bränslebland- ningen som levereras till motorn (1) och tidsförloppet för insprutningen av denna blandning, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att nämnda medel (5) är inrättade så att nämnda initieras i anslutning till luft-/bränsleblandning växling av driftstillstånd drift av motorn (1) när dess uppvisar ett lambdavärde (ÄS; lfl), vilket svarar* mot en (MS; MQ och aktuell når ett förutbestämt erforderlig bränslemängd mängd inströmmande luft till motorn. (1), 521 717 24 gränsvärde (KU son: väljs för att motsvara stabil förbränning i motorn (1) huvudsakligen utan momentförändring under nämnda växling.