SE523738C2 - Förfarande för mätning av luftflödet till en förbränningsmotor - Google Patents

Description

25 30 s2s 758 2 uppfyllas utan kompletterande mätsystem såsom spjäll-lägesgivare eller varmfilmsluftmasse- givare.

Vidare medför uppfinningen att enbart med en trycksignal kan avgöras när gasspjällets vinkel är så stor att ett tryckvärde som kan härledas till omgivningstrycket kan uppmätas.

Ytterligare medför föreslagna förfarande för att mäta luftflödet, som passerar via gasspjället in i insugningsröret, att justeringar kan utföras av bränsletillfiñrseln vid olika av motoms såsom slitage, ventilers öppnings- och Förändringar specifikationer, stängningstider, spj ällarea, avgasmottryck och dylikt.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för bestämning av luftflödet till en förbrärmingsmotor vilken innefattar minst en kolv påverkande en vevaxel, vilken motor innefattar åtminstone en utloppsventil, åtminstone en inloppsventil och ett insugningsrör med åtminstone en port, åtminstone ett gasspjäll, samt insprutare vilka är anordnade i nämnda insugningsrör. Uppfinningen kännetecknas av att nämnda luftflödesmätning åstadkoms via mätning av trycket mellan nämnda gasspjäll och nämnda inloppsventil vid förutbestämda vevaxelvinklar, minst en av tryckmätningarna åstadkommes nära kolvens nedre vändpunkt vid inloppstakten och att tryckmätvärdena viktas i beroende av motoms varvtal.. Övriga kännetecken för uppfinningen framgår av de åtföljande patentkraven.

Kortfattat beskrivning av ritningsñgurer Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med ledning av på ritningarna visade utföringsexempel.

Figur 1 visar typiska pulsationer i insugningsröret i en encylindrig motor; Figur 2 visar ett diagram av trycket i insugningsröret över motoms cykler samt gasspjällets position vid dessa cykler.

Figur 3 visar ett diagram av trycket som funktion av vevaxelns vinkel vid 4000 varv per minut vid olika belastningar av motorn.

Figur 4 visar ett diagram av trycket i insugningsröret där tryckändringen mäts över ett tidsintervall då inloppsventilema är stängda.

Figur 5 visar ett utföringsexempel på montering av en tryckgivare. 10 15 20 25 30 523 738 3 Beskrivning av föredragna utföringsformer Figur l visar variationema hos insugningsrörets tryck (pulsationer) vid delbelastning i en typisk encylindrig motor i beroende av vevaxelns vinkel. Trycket varierar i utföringsexemplet mellan 0,8 bar och 0,2 bar med maxima vid inloppstaktens början dvs det övre vändläget och minima vid inloppstaktens slut, dvs det nedre vändläget.

Pulsationerna uppkommer på grund av att kolven suger med sig luft vid rörelse från övre vändläget till nedre vändläget. Denna luft tas från insugningsröret via den öppna inloppsventilen vilket medför att trycket sjunker under expansionen i cylindern och den del av insugningsröret som befinner sig mellan gasspjället och inloppsventilen, eftersom gasspjället stryper luften mer än vad kolven suger luft. Minsta tryck erhålls då kolven slutar att suga luft vilket inträffar runt den nedre vändpunkten. Därefter ökar trycket i insugningsröret igen eftersom luften kontinuerligt strömmar genom gasspjället. Det tryck som råder då inloppsventilen stänger är vid statiska förhållanden samma tryck som råder i cylindern, vilket tryck alltså är ett mått på den luftmängd som har inneslutits.

Diagrammet enligt Figur 2 visar hur inloppets tryck varierar över motoms cykler då gasspjället öppnar från stängt läge (0,1 bar) till helt öppet läge (1,0 bar). Kurva nummer 1 visar pulsationema i inloppet över motoms cykler. Kurva nummer 2 visar trycket i insugningsröret då inloppsventilen stänger, alltså strax efter den nedre vändpunkten (ca. -140 grader). Kurva nummer 3 visar medelvärdet för kurva nummer 1. Kurva nummer 4 visar gasspjällets position uttryckt i grader. Av diagrammet framgår tydligt att medelvärdet av inloppstrycket (kurva nummer 3) skiljer sig markant från trycket i insugningsröret då inloppsventilen stänger (kurva nummer 2), medan det senare trycket bättre återspeglar luftflödet till cylindern.

Figur 3 visar hur inloppets tryck varierar med vevaxelns vinkel vid en motorhastíghet av 4000 varv per minut. Kurvor nummer 5, 6, 7 och 8 visar förhållandena vid 20%, 40%, 80% respektive 100% belastning av motorn. I diagrammet utgör -540 till -360 grader utloppstakten, -360 till -180 grader utgör inloppstakten, -180 till 0 grader utgör kompressionstakten och 0 till 180 grader utgör arbetstakten. Av diagrammet framgår att tryckkurvoma 6, 7 och 8 ej korrelerar linjärt med lasten då inloppsventilen stänger (-140 grader). Bättre korrelation erhålls vid den nedre vändpunkten (-180 grader), dock med för låga värden, för mått på cylinderns fyllnadsgrad, vid låga laster. Skillnaden i tryck mellan -180 grader och -140 grader påverkar cylindems fyllnadsgrad, vilket beror på att kolven vänder och hinner skjuta tillbaka en del av den insugna luften beroende av varvtalet. 10 15 20 25 30 523 738 4 En utföringsform av uppfinningen utnyttjar sambanden som kan utläsas av diagrammen 2 och 3. Enligt uppfinningen mäts trycket mellan gasspjäll och inloppsventil vid förutbestämda vevaxelvinklar, varvid minst en tryckmätning skall ske nära kolvens nedre vändpunkt vid inloppstakten, varvid trycket mäts på sådant sätt att det återspeglar inloppstaktens tryckförlopp. Det uppmätta trycket kan sedan viktas i beroende av motorns varvtal för att kompensera för avvikelse beträffande cylindems fyllnadsgrad och därefter utnyttjas det erhållna värdet för att bestämma luftflödet till motorn för att kurma styra motorns luft/bränsleblandning.

Enligt en ytterligare utföringsforrn av uppfinningen sker en tryckmätning under inloppstakten och en under kompressionstakten och enligt ytterligare en utföringsform sker minst en av tryckmätningama i slutet av inloppstakten, d.v.s. då tryckkurvoma har sina minima eller strax efter.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen utnyttjas värdet för en tryckmätning under inloppstakten när luft strömmar in i cylindern, företrädesvis inom ett spann från ca -300 grader till ca -200 grader enligt figur 3, vilket värde jämförs med värdet för en tryckmätning innan inloppstakten börjar, dvs när luft ej strömmar in i cylindem, företrädesvis före -36O grader för att beräkna gasspjällets öppning enligt vad som framkommer av figurer 2 och 3. Denna öppningsgrad kan exempelvis användas för att mäta omgivningstrycket när spjället är öppet så mycket att trycket i insugningsröret är ett bra närmevärde för motoms omgivningstryck.

Därvid kan man med enbart trycksignal avgöra när spjällvinkeln är så öppen att omgivningstrycket kan uppmätas.

Enligt en ytterligare utföringsforrn, se figur 4, sker minst två tryckmätningar när inloppsventilema är stängda, d.v.s. strax efter inloppstakten och före nästa inloppstakt, varvid skillnaden mellan dessa mätningars värden utgör ett mått på luftflödet in till insugningsröret.

Detta värde kan utnyttjas för att kunna utföra justeringar av bränsletillförseln vid olika förändringar av motoms specifikationer såsom slitage, ventilers öppnings, och stängningstider, spj ällarea, avgasmottryck och dylikt.

Figur 5 visar schematiskt ett utföringsexempel på placeringen av en tryckgivare l i insugningsröret 2 hos en förbränningsmotor med minst en kolv 3. I insugningsröret 2 finns dessutom gasspjäll 4, en eller flera insprutare 5 samt inloppsventil 6. Ett tändstift 8 samt en utloppsventil 7 visas även i figuren. Tryckgivaren är med fördel anordnad så i vertikal riktning vid insugningsröret att vätska ej kan rinna in i tryckmätaren 1. 523 738 5 Medelst tryckgivaren, som är anordnad på eller nära insugningsröret efter gasspjället, kan insugningstaktens nedre vändläge urskiljas under större delen av motorns arbetsområde eftersom tryckkurvan under insugningstakten går från sitt maximivärde till sitt minimivärde. Vid det nedre vändläget mäts trycket vars värde efter viktning i beroende av varvtalet ger ett mått på luftflödet till förbränningsmotom.

Funktionen och uppbyggnaden framgår av föreliggande beskrivning. Även om utfóringsfonnerna som visats och beskrivits har föredragits är det självklart att modifieringar av dessa kan ske inom ramen för den omfattning som definieras av de åtföljande kraven.

Claims (6)

10 15 20 25 30 523 738 - u.. .. ., ,;.',,' PATENTKRAV

1. l. Förfarande för mätning av luftflödet till en förbränningsmotor med minst en kolv (3) påverkande en vevaxel, vilken motor innefattar åtminstone en utloppsventil (7), åtminstone en inloppsventil (6) samt ett insugningsrör (2) med åtminstone en port, åtminstone ett gasspjäll (4), samt insprutare (5) vilka är anordnade i nämnda insugningsrör (2), varvid förbränningsmotorn är av den typ som har åtminstone ett av liten volym mellan gasspjället (4) och kolvens (3) cylinder och stora rytmiska tryckförändringar benänmda pulsationer, k ä n n e t e c k n a t a v att nänmda luftflödesmätning åstadkoms via mätning av trycket mellan nämnda gasspjäll (4) och nämnda inloppsventil (6) vid förutbestämda vevaxelvinklar, minst en av tryckmätningarna åstadkommes nära kolvens (3) nedre vändpunkt vid inloppstakten och att tryckmätvärdena viktas i beroende av motorns varvtal.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v att minst två tryckmätningar sker, under inloppstakten och under kompressionstakten.

3. Förfarande enligt något av kraven 1-2, k ä n n e t e c k n a t a v att minst en av tryckmätningama åstadkommes i slutet av inloppstakten.

4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n at a v att värdet för tryckmätningen utnyttjas för att beräkna i cylindern innesluten luftmängd.

5. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att minst två mätningar av trycket företas när inloppsventilen är stängd, dvs efter inloppstakten och före nästa inloppstakt, varvid skillnaden mellan dessa mätningars värden utgör mått på luftflödet förbi gasspjället in till insugningsröret.

6. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att minst två mätningar av trycket företas varvid minst en under inloppstakten när luft strömmar in i cylindern och minst en före inloppstakten när luft ej börjat strömma in i cylindem, varvid skillnaden mellan dessa mätningar värden utgör mått på gasspj ällets öppningsgrad.