SE525097C2 - Sätt att styra överladdningen i en förbränningsmotor samt fordon med en överladdad förbränningsmotor med elektroniska styrorgan för styrning av överladdningen - Google Patents

Description

'20 n »nuan »rn-u 525 097 2 Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt att styra geometriska förändringar i motorns uppladdningssystem, t ex styra en waste-gate ventil, så att förändringar i motorns laddtryck kan anpassas i förväg till ett framtida händelseför- lopp i stället för att som i dagsläget endast styras momentant motorinternt.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att fordonets framtida fardmotstånd kal- kyleras, att tidsperioden till en framtida transient i motorns driftstillstånd beräknas och att erforderliga geometriska förändringar i motoms uppladdningssystem utföres under denna tidsperiod for optimering åtminstone av motorns respons, när transien- ten uppstår.

På detta sätt kan exempelvis vid växling bättre respons än tidigare uppnås genom att waste- gate ventilen stängs innan laddtrycket hunnit sjunka (eller växlingen är helt slutförd), så att laddtrycket hinner byggas upp till erforderlig nivå för att ge omedel- bar respons vid efterföljande momentpådrag omedelbart efter att växlingsförloppet är avslutat.

Uppfinningen bygger på att elektroniska styrorgan, som styr nämnda geometriska förändringar, t ex omställning av en waste-gate ventil, har information om när en framtida transient, t ex växling kommer att äga rum. Till grund för denna informa- tion ligger information om framtida förändringar i fordonets färdmotstånd. Uppfin- ningen bygger härvid på den teknik, som beskrivs i patentansökan SE 0103629-2.

Styrorganen är här anordnade att med inmatade parametrar och därmed kännedom åtminstone om väglutning och fordonets gasreglageläge, men som även kan inne- fatta motor-, turbo- och transmissionskarakteristika, välja när en framtida växling skall ske enligt en vald växlingsstrategi. Inforrnation om framtida färdmotstånd kan härvid erhållas med hjälp av GPS-utrustning och elektroniska kartor med inlagrade uppgifter om omgivningens topografi. För nännare beskrivning av tekniken för for- donets omgivningsidentifiering hänvisas sålunda till ovannämnda patentansökan. '20 »rn-u 525 097 3 Ett motorfordon av i inledningen angivet slag utmärkes enligt uppfinningen av att styrorganen är anordnade att under fordonets framfart med ledning av inmatad in- formation om åtminstone väglutning och gasreglageläge beräkna framtida fárdmot- stånd samt tidsperioden till en framtida transient i motoms driftstillstånd samt styra geometriska förändringar i motoms uppladdningssystem under nämnda tidsperiod för optimering av motorns respons, när transienten uppstår.

Uppfinningen beskrives närmare med hänvisning till på bifogade ritning visade ut- föringsexempel, där fig. la visar en schematisk framställning av en forbrännings- motor och transmission med en forsta utföringsform av en turbokompressor, fig. lb en andra och fig.1c en tredje utföringsforrn av en turbokompressor for motorn i fig. la samt fig. 2 ett diagram över en simulering av fordonets framfart.

I fig. la betecknar 1 en förbränningsmotori ett motorfordon A, till vilken en trans- mission 2 är drivbart kopplad. Motom 1 och transmissionen 2 styrs av en elektronisk styrenhet 3 innefattande en motorstyrdel 4 och en transmissionsstyrdel 5, vilka kommunicerar med varandra. Stymingen kan ske enligt den modell, som beskrivs i den ovannämnda SE 0103 629-2 och symboliseras med pilarna ”a” och ”b” för mo- torstymingen respektive med ”c” och ”d” för transmissionsstyrningen.

Med 6 betecknas i fig. la generellt ett turboaggregat, som innefattar en med motorns insugningsledning 7 kommunicerande kompressor 8 och en med motorns avgasled- ning 9 kommunicerande turbin 10, som kan vara en turbin med variabel skovelgeo- metri s k VGN (Variable Geometry Turbine), medelst vilken det av kompressom 8 avgivna laddtrycket regleras. Styrenheten 3 styr geometrin hos ledskenor i turbinen, vilket symboliseras med pilen ”e”. Som ett alternativ till turboaggregatet 6 kan ett turboaggregat 11, som visas i fig. lb, användas. Turboaggregatet 11 består av en kompressor 12 och en turbin 13, som kommunicerar med motoms insugningsled- ning 7 respektive avgasledning 9. Laddtrycket regleras här med hjälp av en shunt- ventil 14, s k waste-gate ventil, som leder avgasema förbi turbinen, när laddtrycket n uno v 525 097 4 fu- har uppnått en förutbestämd nivå. Waste-gate ventilen 14 styrs av styrenheten 3.

Som ett ytterligare altemativ till turboaggregaten 6 eller 11 kan ett turboaggregat 15, som visas i fig. lc, användas. Det består av en kompressor 16 och en s k VNT (Va- riable Nozzle Turbine), som är en turbin 17 med variabel strypventil 18 på turbinens inloppssida, Ventilen 18 styrs av styrenheten 3 för reglering av kompressoms 16 laddtryck.

I styrenheten 3 lagras fordonets framfart i fonn av motorns varvtalsökning som funktion av tiden, vilket i fig. 2 markeras med heldragen kurva ”fÅ Med information om gaspedalläge och information från exempelvis GPS-utrustning med elektroniska kartor med inlagd topografi kan framtida fárdmotstånd och tidsperioden från aktuellt varvtal till ett varvtal, vid vilket nästa växling i transmissionen beräknas äga rum, vilket i ñg. 2 markeras med en streckad förlängning ”g” av kurvan ”f', simuleras.

För närmare beskrivning av hur fordonets framfart kan simuleras modellbaserat -15 hänvisas till ovannämnda SE 0103629-2.

Inom den i fig. 2 markerade tidsperioden reglerar styrenheten 3 laddtrycket, så att erforderlig tryckförändring är genomförd, när växlingen initieras. Innan växlings- förloppet är avslutat genomför styrenheten erforderliga förberedelser för efterföl- ' 20 jande momentpådrag, så att optimal respons uppnås vid pådraget. Med optimal re- spons avses här och i efterföljande patentkrav att en av fordonets förare begärd för- ändring av motonnomentet - momentavdrag respektive momentpådrag- sker med minsta möjliga fördröjning, dvs respons innebär enkelt uttryckt snabb momentupp- byggnad i både positiv (drivande) och negativ (bromsande) riktning. ”Ekonomisitua- tion” i efterföljande patentkrav innebär att bränsleekonomin är den mest domineran- -; de styrenheten, dvs föraren är beredd att göra avkall på andra egenskaper för att vin- na ekonomi medan ”prestandasituation” innebär att drivkraftprestanda är den mest dominerande styrparametern, dvs föraren är beredd att göra avkall på andra egen- skaper för att leverera effekt och moment till fordonet. 525 097 Om motorn är försedd med en kompressionsbromsanordning, t ex av det slag som visas och beskrivs i EP 0 458 857 Bl, till vilken hänvisas för närmare beskrivning av utförande och funktion hos en typ av kompressionsbroms, styrs laddtrycket under nämnda tidsperiod under uppväxling i växellådan för optimering av motorbroms- momentet.

Inuas

Claims (10)

10 15 20 'fix ~;»|| vi-nn :~:w 525 097 6 Patentkrav

1. Sätt att i en överladdad förbränningsmotor i ett fordon under fordonets framfart reglera geometriska förändringar i motorns uppladdningssystem, som resulterar i förändringar i motoms laddtryck, kännetecknat av att fordonets framtida färdmot- stånd kalkyleras, att tidsperioden till en framtida transient i motorns (1) driftstill- stånd beräknas och att erforderliga geometriska förändringar i motorns uppladd- ningssystem (6;1 1 ; 15) utföres under denna tidsperiod for optimering av motorns re- spons, när transienten uppstår.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att vid en framtida transient, som innebär ett momentavdrag, geometriska förändringar genomföres, som resulterari en sänkning av laddtrycket under nämnda tidsperiod, och att omvänt vid en framtida transient, som innebär ett momentpådrag, geometriska förändringar genomföres, som resulte- rar i en ökning av laddtrycket under nämnda tidsperiod.

3. Sätt enligt krav 2 för reglering av laddtrycket i samband med växling i en till motorn (1) kopplad automatisk transmission (2), kännetecknat av att i samband med växling i en ekonomisituation geometriska förändringar genomföres, som re- sulterar i en sänkning av laddtrycket innan växlingsförloppet initieras.

4. Sätt enligt krav 2 för reglering av laddtrycket i samband med växling i en till motorn (1) kopplad automatisk transmission (2), kännetecknat av att i samband med växling i en prestandasituation geometriska förändringar genomföres, som re- sulterar i en ökning av laddtrycket innan växlingsforloppet är avslutat.

5. Sätt enligt krav 4 för reglering av laddtrycket i samband med motorbromsning i ett fordon med en motor med kompressionsbroms, kännetecknat av att vid motor- bromsning i samband uppväxling i en prestandasituation geometriska förändringar i -f.~ 10 15 '20 -1-.0 525 097 7 genomföres under nämnda tidsperiod innan växlingsförloppet initieras för optime- ring av motorbromsmomentet under uppväxlingen.

6. Sätt enligt krav 3 för reglering av laddtrycket i samband med motorbromsning i ett fordon med en motor med kompressionsbroms, kännetecknat av att vid motor- bromsning i samband med uppväxling i en ekonomisituation geometriska föränd- ringar genomförs under nämnda tidsperiod innan växlingsförloppet initieras för op- timering av motorbromsmomentet under uppväxlingen.

7. Fordon med en överladdad fórbränningsmotor (1) med elektroniska styrorgan (3), som styr tillförseln av bränsle och luft till motorns förbränningsrum, kännetecknat av att styrorganen (3) är anordnade att under fordonets framfart med ledning av in- matad information om åtminstone väglutning och gaspedalläge beräkna framtida fárdmotstånd samt tidsperioden till en framtida transient i motorns drifttillstånd samt styra geometriska förändringar i motorns uppladdningssystem (6;11;15) under nämnda tidsperiod för optimering av motorns respons, när transienten uppstår.

8. Fordon enligt krav 7, kännetecknat av att uppladdningssystemet innefattar ett turboaggregat (11) med en shuntventil (14) för reglering av till kompressorns turbin (13) tillförd avgasmängd och att styrorganen (3) är anordnade att styra nämnda shuntventil.

9. Fordon enligt krav 7, kännetecknat av att uppladdningssystemet innefattar ett turboaggregat (6), som har en turbin med variabel geometri och att styrorganen (3) är anordnade att styra turbingeometrin.

10. Fordon enligt krav 7, kännetecknat av att uppladdningssystemet innefattar ett turboaggregat (15), som har en turbin (17) med en variabel strypventil (18) på turbi- nens inloppssida och att styrorganen (3) är anordnade att styra strypventilen. . - nun: o 525 097 8 l 1. Fordon enligt något av kraven 7-10 med en till motorn (1) kopplad automatise- rad transmission (2), kännetecknat av att styrorganen (3) har motor- och transmis- sionsstyrkfunktion och är anordnade att beräkna tidsperioden till en framtida växling samt styra nämnda geometriska förändringar i uppladdningssystemet (6;1l;l5), så 5 att laddtrycket aktivt förändras innan växlingen initieras. :soon