SE525676C2 - Arrangemang och förfarande för att styra en förbränningsmotor - Google Patents

Description

r-rw' ffl/ ~ a cylindern varieras. Ju senare inloppsventilen stänger desto kortare väg hos kolvrörelsen utnyttjas för kompression av bränsleblandningen. Genom att variera inloppsventil- stängningen och därmed det effektiva kompressionsförhållandet i cylindem kan självantändningen av bränsleblandningen fås att ske vid en väsentligen optimal vevax- elvinkel.

En nackdel med ovan nämnda strategier är att de tillhandahåller en styrning av självantändningen hos en HCCI-motor inom ett relativt begränsat belastningsområde. I de flesta tekniska tillämpningar måste en motor kunna utnyttjas över ett relativt stort belastningsområde för att vara användbar.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNTNGEN Syfiet med Föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett arrangemang och ett förfa- rande tör att tillhandahålla en effektiv styrning av självantändningen av en förbrän- ningsmotor av inledningsvis nämnt slag så att den kan utnyttjas inom ett relativt stort belastningsoniråde.

Detta syfte uppnås med arrangemanget av det inledningsvis nämnda slaget, vilket kän- netecknas av de särdrag som anges i patentkravets l kännetecknande del. Då en HCCI- motor har en belastning där en exakt ideal sammansättning av bränsle och luft tillförs till förbränningsutrymmet självantänder bränsleblandningen vid en optimala vevaxel- vinkel. Då HCCI-motom arbetar i ett delområde med en lägre belastning än den ideala tillförs en magrare bränsleblandning till förbränningsutrymmet. En sådan bränsle- blandningen sj älvantändas inte under kompressionen i cylindern. I detta delområde utnyttjar styrenheten en strategi som tillhandahåller en tidigare antändning av bränsle- blandningen. Strategin innebär att varma avgaser tillförs eller sparas i förbränningsut- rymmet. Genom att tillföra eller spara en lämplig mängd varma avgaser i förbrännings- utrymmet kan bränsleblandning ges en temperatur så att den sj älvantänder vid en opti- mal vevaxelvinkeln. Då HCCI-motorn arbetar inom ett delområde med en högre be- lastning än den ideala tillförs en kraftigare bränsleblandning till törbränningsutrymmet.

En sådan bränsleblandningen sj älvantänder vid en förtidig vevaxelvinkel. I detta del- område utnyttjar styrenheten en strategi som fördröjer självantändningen av bränsle- blandningen. Strategin innebär att kompressionstörhållandet i cylindem reduceras. Ge- nom en lämplig reducering av kompressionsförhållandet i cylindem kan självantänd- ningen fås att ske vid en optimal vevaxelvinkel. Enligt föreliggande uppfinning utnytt- jar styrenheten olika strategier för att styra självantändningen i olika delbelastningsom- råden på ömse sidor om en ideal belastning. Härigenom erhålls en styming inom två delbelastningsområden som angränsar till varandra. HCCI-motorn kan därvid styras inom ett relativt stort sammanhängande belastningsområde.

Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är styrenheten inrättad att, i det första delområdet, initiera en avgasventilstängning och en inloppsventilöpp- ning så att en varierbar mängd vanna avgaser från en förbränningsprocess sparas i för- bränningsutrymmet. Genom att stänga avgasventilen tidigare än vid en konventionell avgasventilstängning kan avgaser sparas i förbränningsutrymmet. En senare öppning av inloppsventilen är även nödvändig för att de sparade avgasernas tryck ska reduceras till en nivå så att de inte lämnar förbränningsutrymmet då inloppsventilen öppnar. Med fördel är styrenheten inrättad att, i det första delområdet, initiera en inloppsventil- stängning så att ett optimalt effektivt kompressionsförhållande erhålls i cylindern.

Därmed kan ett optimalt effektivt kompressionsförhållande i cylindern utnyttjas i hela det första delområdet. Samtidigt kan det effektiva kompressionsförhållandet i det andra delområdet reduceras från en optimal nivå.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning är styrenheten, i det andra delområdet, inrättad att variera det effektiva kompressionsförhållande i cy- lindem genom att initiera en inloppsventilstängning vid en varierbar vevaxelvinkel.

Genom att stänga inloppsventilen, vid en vevaxelvinkel som avviker från den optimala vevaxelvinkeln, erhålls ett reducerat kompressionsförhållande i cylindern. Ju mer vev- axelvinkel för inloppsventilstängning avviker från den optimala vinkeln ju mer reduce- ras kompressionsförhållandet i cylindem. Med fördel är styrenheten, i det andra delom- rådet, inrättad att initiera en avgasventilstängning och inloppsventilöppning vid vevax- elvinklar där ett minimal bränsleförbrukning erhålls. Avgasventilstängningen och in- loppsventilöppningen sker här utan att avgaser sparas i förbränningsutrymmet.

Enligt en föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar arrange- manget åtminstone ett hydrauliskt styrsystem för att lyfta inloppsventilen och avgas- ventilen. Sådana hydrauliska styrsystem som snabbt kan variera ventilernas lyflning från en förbrärmingsprocess till en annan i beroende av mottagna styrsignaler från styr- enheten är konventionellt tillgängliga. rar' fr!! Enligt en annan föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfinning innefattar arran- gemanget en första sensor för att avkänna en parameter som indikerar starten av en íörbränningsprocess i förbränningsutrymmet och en andra sensor för att uppskatta vev- axelvinkeln hos förbränningsmotorn, varvid styrenheten är inrättad att bestämma vev- axelvinkeln för starten av förbrärmingsprocessen. Nämnda första sensor kan vara en trycksensor som avkänner trycket i förbrärmingsutrymmet. Med information om tryck- karakteristiken i förbränningsutrymmet kan styrenheten bestämma vid vilken vevaxel- vinkel som självantändningen av bränsleblandningen sker. Den första sensorn kan al- ternativt vara en ljudsensor eller någon annan lämplig sensor med vilken sj älvantänd- ningen i förbränningsutrymmet kan detekteras. Den andra sensorn kan vara en sensor som avkänner vridläget hos exempelvis motorns svänghj ul. Styrenheten kan här jämfö- ra den verkliga vevaxelvinkeln för sj älvantändningen av förbrärmingsprocessen med lagrade information avseende den optimala vevaxelvinkel för självantändning av för- bränningsprocessen och att styra sj älvantändningen av den följ ande förbränningspro- cessen med hjälp av denna information. Härvid kan styrenheten beräkna skillnaden mellan den verkliga vevaxelvinkeln för självantändningen av törbrärmingsprocessen med lagrade information avseende den optimala vevaxelvinkeln. Styrenheten styr där- efter lyftningen av ventilema i en riktning så att denna eventuella beräknade skillnad elimineras under nästa förbränningsprocess.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar arran- gemanget en inloppsledning för tillförsel av luft till förbränningsutrymmet och ett in- sprutningsmunstycke för insprutning av bränsle i förbränningsutrymmet. Här tillförs luft och bränslet separata till törbränningsutrymmet varefter de blandas i förbränningls- utrymmet. Alternativt kan luft och bränsle blandas utvändigt om bränsleblandning och gemensamt ledas in i förbränningsutryrnmet.

Uppfinningens syfte uppnås även med förfarandet av inledningsvis nämnt slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets ll kännetecknande del. Genom att utnyttja två olika strategier för att styra självantändningen av bränsleblandningen inom olika belastningsdelområden som angränsar till varandra kan en kontinuerlig styrning av självantändningen av den typ av förbränningsmotor, som vanligtvis be- nämns HCCI-motor, erhållas inom ett relativt brett belastningsområde.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs såsom ett exempel en föredragen utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en förbränningsmotor med ett arrangemang enligt föreliggande uppfin- ning, F ig. 2 visar ventillyft hos en förbränningsmotor enligt en första strategi, F ig. 3 visar ventillyft hos en förbränningsmotor enligt en andra strategi, Fig. 4 visar det effektiva kompressionsförhållandet som funktion av vevaxelvinkeln för inloppsventilsstängningen, F ig. 5 visar schematiskt tre delbelastningsområden hos en förbränningsmotor vilka styrs av tre olika strategier och Fig. 6 visar ett flödesschema som beskriver ett förfarande för att styra självantändning- en hos en förbränningsmotor.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN F ig. 1 visas ett arrangemang för att styra en förbränningsmotor 1 av den typ där en ho- mogen blandning av bränsle och luft komprimeras tills en självantändning av bland- ningen sker medelst den under kompressionen bildade vännen. En sådan motor 1 be- nämns vanligtvis HCCI-motor ( Homogenous Charge Compression Ignition). En HCCI-motor kan ses som en kombination av en ottomotor och en dieselmotor. Här visas en cylinder 2 hos motorn 1. Motorn l kan självfallet ha ett väsentligen godtyck- ligt antal sådana cylindrar 2. Motom l innefattar ett förbränningsutrymme 3 som nedåt i cylindem 2 begränsas av en rörlig kolv 4. Kolven 4 är förbunden med en vevaxel 5 via en vevstake 6. Kolvens 4 rörelser i cylindem 2 överförs till en rotationsrörelse av vevaxeln 5.

Då kolven 4 rör sig nedåt i cylindem 2 och en inloppsventil 8 är öppen sugs luft in i det expanderande törbränningsutrymmet 3, via en inloppsledning 7. En bränslepump 9 sprutar samtidigt in bränsle i förbränningsutrymmet 3 via ett insprutningsmunstyeke . I samband med att kolven 4 vänder i ett nedre ändläge stängs i regel inloppsventi- len 8. Kolvens 4 efterföljande rörelse uppåt tillhandahåller en kompression av bränsle- blandningen i förbränningsutrymmet 2. Bränsleblandningen erhåller en temperaturök- ning som står i relation till kompressionsgraden. Väsentligen i samband med att kolven 4 passerat ett övre ändläge i cylindern 2 ska bränsleblandningen ha uppnått den tempe- ratur då en självantändning av bränsleblandningen sker. Under förbränningsprocessen sker en kraftig expansion i förbränningsutrymmet 3 och kolven 4 trycks nedåt. Efter att kolven 4 passerat det nedre ändläget öppnas en avgasventil 1 1. Kolven 4 trycker där- med under rörelsen uppåt ut avgaserna som bildats under förbränningsprocessen, via avgasventilen 11, till en avgasledning 12.

Arrangemanget innefattar en returledning 13 för recirkulation av avgaser vilken sträck- er sig från avgasledningen 12 till inloppsledningen 7. Returledningen 13 innefattar en ventil 14 och en kylare 15. Arrangemanget innefattar även en trycksensor 16 som är inrättad att avkänna trycket i förbränningsutrymmet 3 och en sensor 17 som är inrättad att avkänna vevaxelns 5 vridläge. Sensorn 17 kan här, exempelvis, avkänna positionen hos motorns svänghjul. Arrangemanget innefattar ett schematiskt visat hydrauliskt sy- stem l8a för att lyfta inloppsventilen 8 och ett schematiskt visat hydrauliskt system 18b for att lyfta avgasventilen 11. Lyftningen av inloppsventilen 8 och avgasventilen 11 sker här oberoende av vevaxelns vridläge. Arrangemanget innefattar en styrenhet 19 som är inrättad att styra motorn 1 så att en självantändning av bränsleblandningen sker vid en optimal vevaxelvinkel. Styrenheten 19 är inrättad att mottaga signaler från sen- sorerna 16, 17 och sända styrsignaler till de hydrauliska systemen 18a, b så att lyft- ningen av inloppsventilen 8 och avgasventilen 11 sker vid önskade vevaxelvinklar.

Styrenheten 19 kan vara en datorenhet med en lämplig mjukvara.

Fig. 2 visar med heldragna linjer en inloppsventils 8 lyftsträcka d och en avgasventils 1 1 lyftsträcka d som funktion av vevaxelvinkeln cad ( crank angle degree) vid en kon- ventionell styrning av inloppsventilen 8 och avgasventilen ll. Inloppsventilöppningen ivo (inlet valve opening) sker här väsentligen vid kolvens 4 övre ändläge vid en vevax- elvinkel som här betecknats med O°. Inloppsventilstängningen ivc (inlet valve closure) sker här strax efter kolvens passerat det nedre ändläget vid vevaxelvinkeln l80°. Av- gasventilöppningen evo (exhaust valve opening) sker här vid en vevaxelvinkeln av cirka 500° och avgasventilstängningen evc (exhaust valve closure) sker här väsentligen i kolvens övre ändläge vid vevaxelvinkeln 720°. Eftersom motorn 1 är en fyrtaktsmotor utför den en arbetscykel under en vevaxelvridning av 720°. Vevaxelvinklama 0° och 720° är således likvärdiga ur arbetscykelsynpunkt. Avgasventilstängningen evc och inloppsventilöppningen ivo sker vid en konventionell ventilstyrning väsentligen samti- digt eller med en viss överlappning så att förbränningsutrymmet garanterat töms på 3G avgaser efter en förbränningsprocess. Den optimala vevaxelvinkeln cadiopf för självan- tändningen av bränsleblandningen är belägen väsentligen omedelbart efter att kolvens 4 passerat det övre ändläget vid vevaxelvinkeln 360°. Svårigheten att tillföra en bräns- leblandning som väsentligen exakt sj älvantänder vid den optimala vevaxelvinkeln cadi- Om är en bidragande orsak till att HCCI- motorer väsentligen inte hittills kommit till användning konventionellt.

En första i sig känd strategi I för att styra sj älvantändningen av bränsleblandningen till den optimala vevaxelvinkeln cadiopt är att stänga avgasventilen ll innan kolven 4 når det övre ändläget vid 720° och att öppna inloppsventilen 8 efter att kolven 4 passerat det övre ändläget vid 0°. Sådana ventillyft som innefattar en tidigare avgasventilstäng- ning evc” och en senare inloppsventilöppning ivo” visas med streckade linjer i fig. 2.

En tidigare avgasventilstängning evc' och en senare inloppsventilöppning ivo” skapar en s.k. negativ överlappning under ett vevaxelvinkelområde där både inloppsventilen 8 och avgasventilen ll är stängda. Avgasventilen l 1 är här stängd under ett vevaxelvin- kelområde a innan 720° och inloppsventilen är stängd under ett vevaxelvinkelområde b efter 0°. Den negativa överlappningen blir här summan av vevaxelvinkelområdena a och b. Den tidigare avgasventilstängningen evc” medför att förbränningsutrymmet 3 inte helt töms på avgaser utan att en viss mängd avgaser kommer att sparas i förbrän- ningsutrymmet 3. Den senare öppningen av inloppsventilen 8 medför att de kvarvaran- de avgasernas tryck hinner reduceras till en nivå så att de inte strömmar ut genom in- loppsventilen 8 då den öppnas. Den negativa överlappningen resulterar således i att varma avgaser från en förbränningsprocess sparas i förbränningsutrymmet till en efter- följ ande förbränningsprocess. De varma avgaserna värmer därmed upp bränslebland- ningen så att den erhåller en tidigare självantändning. Med en lämplig styrning av in- loppsventilen 8 och avgasventilen ll kan en varierbar mängd avgaser sparas i förbrän- ningsutrymmet 3 så att självantändningen av den efterföljande törbränningsprocessen väsentligen sker vid den optimala vevaxelvinkeln cadiopr En andra i sig känd strategi ll för att styra sj älvantändningen av bränsleblandningar för olika belastningar till en väsentligen optimal vevaxelvinkel cadiopt är att tillhandahålla en senare inloppsventilstängning ivc”. Fig. 3 visar med heldragna linjer inloppsventi- lens 8 lyftsträcka d och avgasventilens l 1 lyftsträcka d som funktion av vevaxelns vridvinkel cad ( crank angle degree) vid en konventionell lyftning av inloppsventilen 8 och avgasventilen ll. Ett ventillyft som resulterar i en senare inloppsventilstängningen ivc” visas med streckade linjer. I övrigt sker ventillyften enligt strategi II på ett kon- y- n v- r m f ß _<..' a» i ventionellt sätt enligt den heldragna linjen. Genom att stänga inloppsventilen 8 vid en senare vevaxelvinkel ivc” reduceras den sträcka som kolvrörelsen kan komprimera bränsleblandningen och ett reducerat effektivt kompressionsförhållande erhålls i cylin- dern 2.

Fig. 4 visar hur det effektiva kompressionsförhållandet c varierar som funktion av en inloppsventilstängning ivc vid olika vevaxelvinklar cad. Här framgår att ett optimalt effektivt kompressionsförhållande c erhålls med en inloppsventilstängning ivcopt strax efter en vevaxelvinkel av l80°. En tidigare och en senare inloppsventilstängningen ivc än den optimala ger ett lägre effektivt kompressionsförhållande c. En lägre effektivt kompressionsförhållande c innebär således att bränsleblandningen erhåller en reduce- rad kompression i cylindern 2. Det effektiva kompressionsförhållandet c bör dock inte underskrida en lägsta värde cmin. Ett reducerat effektivt kompressionsförhållande med- för att lambda-värdet, som kan mätas medelst en lambdasond hos motorn l, sjunker dvs. syrehalten i avgaserna minskar. En sänkning av lambda-värdet resulterar i motsva- rande tryckstegringar och ökade emissioner. Inloppsventilstängningen ivc bör därför inte avvika allför mycket från den optimala inloppsventilstängningen ivcopl. Fig. 4 visar en maximal inloppsventilstängning ivcmax som inte bör överskridas och en minimal inloppsventílstängning ivcmin som inte bör underskridas för att det lägsta godtagbart effektiva kompressionsförhållandet omm inte ska underskridas. Därmed kan en senare inloppsventilstängning ivc än den optimala varieras inom ett vevaxelvinkelområde e och en tidigare inloppsventilstängning ivc än den optimala varieras inom ett vevaxel- vinkeloniråde f. Med ett reducerat kompressionsförhållande i cylindem 2 sker en för- dröj ning av sj älvantändningen. Genom att styra inloppsventilstängningen ivc till en vevaxelvinkel på ett lämpligt avstånd från det optimala ivcopt erhålls ett reducerat kompressionsförhållande i cylindem 2 så att självantändningen sker vid en optimal vevaxelvinkel cadiopt.

Då motom l har en belastning som motsvarar en exakt ideal sammansättning av bränsle och luft sj älvantänder bränsleblandningen av kompressionsvärmen vid den optimala vevaxelvinkel cadiopt. I de fall motom 1 har en lägre belastning och en magra- re bränsleblandning än den ideala kan den inte självantändas av kompressionsvärmen.

Strategi I kan här utnyttjas och tillföra varma avgaser i en lärnplig mängd för att höja bränsleblandningen temperatur så att självantändningen sker vid den optimala vevaxel- vinkeln cadiopt. Då motom 1 har en högre belastning och en fetare bränsleblandning än den ideala sj älvantänder den för tidigt av kompressionsvärmen. Strategi II kan här ut- nyttjas och medelst en lämplig reducering av det effektiva kompressionsförhållandet c i cylindern 2 kan sj älvantändningen fördröj as så att den sker vid den optimala vevaxel- vinkeln cadIopI. Strategi I och strategi II är således tillämpbara inom skilda belastnings- områden som angränsar till varandra. Genom att utnyttja strategi I för magrare bränsle- blandningar än den ideala och strategi II för fetare bränsleblandningar än den ideala kan en optimal sj älvantändningen tillhandahållas inom ett relativt stort belastningsom- råde.

Eftersom det effektiva kompressionsförhållandet c inte bör begränsas allför mycket är strategi II inte tillämpbar för belastningar över ett visst värde. Bränsleblandningar för sådana höga belastningar har här en sammansättning så att de sj älvantänds före den optimala vevaxelvinkel cadI-Op, även vid en maximalt accepterbar reducering av det ef- fektiva kompressionsförhållandet cmIn. Här kan en tredje strategi III användas. Strategi III innebär att kylda avgaser leds till förbränningsutrymmet 3. De kylda avgaserna gör att bränsleblandningen kommer att antändas senare. Styrenheten 19 kan därmed höja det effektiva kompressionsförhållandet c genom att stänga inloppsventilen 8 något närmare den optimala vevaxelvinkel ivcopI. Syrehalten i avgaserna stiger och därmed Lambda-värdet. Styrenheten 19 kan nu tillföra mer bränsle till förbränningsutrymmet 3 så att en högre motorbelastning erhålls. Tillförseln av kylda avgaser medför att in- loppsventilstängningen ivc förskjuts längs kurvan i Fig. 4 åt vänster till ett ivc värde som är beläget mellan ivcmax och ivcopI. Medelst strategi III är det således möjligt att även inom detta höga belastningsområde styra sj älvantändning av bränsleblandningen medelst en variation av det effektiva kompressionsförhållande c i cylindern 2 utan att det lägsta acceptabla effektiva kompressionsförhållandet cmIn underskrids. Strategi III är således tillämpbar i ett belastningsområde som är högre än belastningsområdet för strategi II. Genom att utnyttja en styming som innefattar båda strategi II och strategi III kan styrenheten styra självantändningen av bränsleblandningar mot en optimal vevax- elvinkel cadopt inom ett relativt stort belastningsområde. lvled fördel utnyttjas alla tre strategierna I, II, III för att styra motom 1 i ett belastnings- område LIOI som består av tre delområden LI, LII, LIII. Fig. 5 visar schematiskt de tre delområdena LI, LII, LIII som funktion av last L och motorvarvtal rpm. Strategi I ut- nyttjas för tomgångsköming och då en låg belastning föreligger, strategi II då en me- delhög belastning föreligger och strategi III då en hög belastning föreligger. De olika strategierna I, II och III kan således fås att arbeta i delområden LI, LII, LIII som naturligt rat' /fff *w h. -J l-z i w.) övergår i varandra. Därmed kan styrenheten 19 tillhandahålla en kontinuerlig styrning av sj älvantändningen av motorn 1 över ett brett belastningsområde Lm.

F ig. 6 visar ett flödesschema som beskriver ett forfarande för att styra motorn l. Mo- tom 1 startas vid steget 20. Vid steget 21 sker en förbränningsprocess i förbränningsut- rymmet 3. Trycksensom 16 avkänner tryckkarakteristiken i förbränningsutrymmet 3.

Trycksensom 16 sänder väsentligen kontinuerligt signaler till styrenheten 19 avseende det rådande trycket i förbränningsutrymmet 3. Styrenheten 19 mottar även information avseende aktuell vevaxelvinkel cad från sensom 17. Med information om trycket p i förbränningsutrymmet 3 och vevaxelvinkeln cad bestämmer styrenheten 19, vid steget 22, vevaxelvinkeln cad, vid vilken självantändningen av förbränningsprocessen skedde.

Styrenheten 19 innefattar lagrade referensvärden avseende en optimalt vevaxelvinkel cadwp, då en självantändning bör ske. Styrenheten 19 jämför, vid steget 23, den verkli- ga vevaxelvinkeln cadi för sj älvantändningen och den optimala vevaxelvinkeln cadmpt för självantändning. Om cad; är större än cadisopt startade förbränningsprocessen för sent och styrenheten 19 är inrättad att vidtaga åtgärder som främjar en tidigare självantändning av den efterföljande förbränningsprocess. Om cad; är mindre än cadmpt startade förbränningsprocessen för tidigt och styrenheten 19 är inrättad att vidtaga åt- gärder som främjar en senare sj älvantändning av nästa förbränningsprocess.

Styrenheten 19 uppskattar, vid steget 24, om det är möjligt att styra självantändningen av den efterföljande förbränningsprocessen med hjälp av strategi I. Om cadi är större än cadwp; startade den senaste förbränningsprocessen för sent och en något större mängd varma avgaser borde således ha tillförts till förbränningsprocessen. Om cad, är mindre än cadwpt startade den senaste förbränningsprocessen för tidigt och en något mindre mängd varma avgaser borde således ha tillförts till förbränningsprocessen. Styrenheten 19 initierar, vid steget 25, nya värden för avgasventilstängningen evc” och inloppsven- tilöppningen ivo” så att en justerad mängd avgaser sparas i förbränningsutryrnmet un- der den efterföljande förbränningsprocessen. Styrenheten 19 initierar, vid steget 26, en iriloppsventilstängning vid den vevaxelvinkel ivcop, där en optimal kompression erhålls i cylindem 2. Ifall det här inte är möjligt att ytterligare reducera mängden sparade avga- ser i förbränningsutrymmet kan det konstateras att belastningen är för hög för att stra- tegi I ska kunna utnyttjas för att styra självantändningen hos den efterföljande förbrän- ningsprocessen till den optimala vevaxelvinkeln för sj älvantändning cadippt. _r- n r' rvf , . -__ .__ -_.1 d: . IJ 11 Om självantändningen inte kan styras med hjälp av strategi I uppskattas, vid steget 27, om det är möjligt att styra självantändningen med hjälp av strategi Il. Strategi II inne- bär en tidigare eller senare inloppsventilstängning ivc” än den optimala ivoopt. Därmed kan det effektiva kompressionsförhällandet c i cylindern 2 reduceras och självantänd- ningen fördröjas. Strategi II kan således utnyttjas då den tillförda bränsleblandningen har sådana egenskaper att den självantänder vid en för tidig vevaxelvinkel under kom- pressionen i cylinder 2. Det effektiva kompressionsförhållandet c bör således inte sän- kas under en miniminivå cmin. Inloppsventilstängning ivc” begränsas därmed till vevax- elvinkelområdena e, f som visas i fig. 4. Ifall styrenheten 19 uppskattar en inloppsven- tilstängning ivc” som inte överstiger ivcmax eller understiger ivcmm kan strategi II an- vändas för att styra sj älvantändningen. Om cad; är större än cadwp, startade den senaste förbränningsprocessen för sent och styrenheten 19 justerar här inloppsventilstängning- en ivc” hos den efterföljande förbränningsprocessen med ett lämpligt värde i riktning mot ivcOp, för att höja kompressionsförhållandet c i cylindern 2_ Om cad, istället är mindre än cadigop, startade den senaste förbränningsprocessen för tidigt och styrenheten justerar här inloppsventilstängningen ivc” hos den efterföljande förbränningsprocessen med ett lämpligt värde i riktning från ivcopt för att reducera kompressionsförhållandet c i cylindem 2 ytterligare, Ifall de av styrenheten 19 beräknade nya ivc” värdet faller inom vevaxelvinkelområdena e, f är det således möjligt att utnyttja strategi II för att styra den efterföljande förbränningsprocessen. Är så fallet initierar styrenheten 19, vid steget 28, en stängning av inloppsventilen 8 vid den beräknade inloppsventilstängning- en ivc”. Styrenheten 19 initierar, vid steget 29, en avgasventilstängning evcop, och en inloppsventilöppning ivoopt vid vevaxelvinklar där en minimal bränsleförbrukning er- hålls. Avgasventilöppningen evo styrs till ett lärnpligt värde av globala motorparamet- rar som är oberoende av strategi II.

I det fall att styrenheten 19 uppskattar ett värde ivc” som inte faller inom vevaxelvin- kelområdena e, f är det således inte lämpligt att enbart utnyttja ett reducerat kompres- sionsförhållande för att styra självantändningen mot den optimala vevaxelvinkeln cadi- Om. Bränsleblarrdriirigen har här således en sammansättning så att man skulle behöva reducera kompressionsförhållandet c till ett värde som understiger cmin för att kunna styra självantändningen mot den optimala vevaxelvinkeln cadmpt. Styrenheten 19 ut- nyttjar därför, vid steget 30, strategi III som innebär att kylda avgaser leds till förbrän- ningsutrymmet. Om cadi är större än cadmp, startade den senaste förbränningsprocessen för sent och styrenheten styr ventilen 14 så att en mindre mängd kylda avgaser leds till den efterföljande förbränningsprocessen. Om cadi är mindre än cadwpt startade för- Ffiïf /fïf/ 12 bränningsprocessen För tidigt och styrenheten styr ventilen 14 så att en större mängd kylda avgaser leds till den efterföljande förbränningsprocessen. Styrenheten 19 beräk- nar därvid, vid steget 31, den mängd kylda avgaser ceg som bör tillföras förbrärmings- utrymmet 3 för att en sj älvantändning av bränsleblandningen ska ske vid den optimala vevaxelvinkeln cadtopl. Med tillförsel av en lämplig mängd kylda avgaser ceg tillhan- dahålls en senare förbränning av bränsleblandningen. Därmed förskjuts ivc-värdet längs kurvan i Fig. 4 åt vänster till ett ivc värde som är beläget mellan ivcmax och ivcopt.

Styrenheten 19 höjer kompressionsförhållandet c, vid steget 32, genom att initiera en inloppsventilstängning ivc” som ligger mellan den optimala inloppsventilstängningen ivcop, och ivcmax, Larnbda-värdet höjs därmed vilket resulterar i att mer bränsle kan till- föras till törbränningsutrymmet och en högre motorbelastning erhållas. Styrenheten 19 initierar, vid steget 33, en avgasventilstängning evcopt och en inloppsventilöppning ivoopt vid vevaxelvinklar där en minimal bränsleförbrukning erhålls. Avgasventilöpp- ningen evo styrs av globala motorparametrar som är oberoende av strategi III.

Uppñnningen är på intet sätt begränsad till den på ritningen beskrivna utföringsforrnen utan kan varieras fritt inom patentkravens ramar. Förbränningsmotorn behöver inte vara en HCCI-motor utan kan vara en godtycklig Förbränningsmotor där en homogen bränsleblandning sj älvantänder under kompression. På ritningen visas en cylinder hos förbränningsmotorn 1 men antalet cylindrar kan självfallet varieras liksom antalet in- gående komponenter såsom ventiler, insprutningsorgan etc.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 Patentkrav

1. l. Arrangemang för att styra en törbränningsmotor, varvid törbränningsmotom (1) in- nefattar ett förbränningsutrymme (3), en rörlig kolv (4) som är inrättad att komprimera en bränsleblandning i förbränningsutrymmet (3) så en självantändning av bränsle- blandningen erhålls, en vevaxel (5) som drivs av kolvens (4) rörelser, en inloppsventil ( 8) hos törbränningsutrymmet (3) och en avgasventil (1 l) hos förbränningsutrymmet (3). varvid arrangemanget innefattar en styrenhet (19) som är inrättad att styra självantändningen av bränsleblandningen mot en optimal vevaxelvinkel (cadmm) i ett belastningsområde (LM). kännetecknat av att nämnda belastningsområde (LM) kan in- delas i åtminstone två delområden (Ll. Lu). varvid styrenheten (19) är inrättad att styra självantändningen av bränsleblandningen mot en optimal vevaxelvinkel (cadiopi). i ett första delområde (LI) medelst en strategi (I) som innebär att en varierbar mängd varma avgaser tilltörs eller sparas i törbränningsutrymmet (3) och i ett andra delområde (LH) medelst en annan strategi (ll) som innebär att det effektiva kompressionstörhållande (c) i cylindem (2) varieras.

2. Arrangemang enligt krav l. kännetecknat av att styrenheten (19) är inrättad att, i det första delområdet (L|). initiera en avgasventilstängning (evc) och en inloppsventilöpp- ning (ivo) så att en varierbar mängd varma avgaser från en förbränningsprocess sparas i törbränningsutrymmet (3).

3. Arrangemang enligt krav 2, kännetecknat av att styrenheten (19) är inrättad att, i det törsta delområdet (LI), initiera en inloppsventilstängning (ivcopt) så att ett optimalt eftektiw kompressionsförhållande erhålls i cylindem (2).

4. Arrangemang enligt något av föregående krav. kännetecknat av att styrenheten (19), i det andra delområdet (LU). är inrättad att variera det effektiva kompressionsförhål- lande i cylindem (2) genom att initiera en inloppsventilstängning (ivc) vid en varierbar vevaxelvinkel.

5. Arrangemang enligt krav 4, kännetecknat av att styrenheten (19), i det andra delom- rådet (LH). är inrättad att initiera en avgasventilstängning (eveom) och inloppsventilöpp- ning (ivoopl) vid vevaxelvinklar där ett minimal bränsleförbrukning erhålls. 10 15 20 25 30 35 I- {'\ f' Pp J' 14

6. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att arrangemanget innefattar åtminstone ett hydrauliskt styrsystem (1 8a, b) för att lyfta inloppsventilen (8) och avgasventilen (1 l).

7. Arrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknat av att arrangemanget innefattar en sensor ( 16) för är att avkänna en parameter (p) som indikerar starten av en förbränningsprocess i förbränningsutrymmet (3) och en sensor (17) för att uppskatta vevaxelvinkeln (cad) hos förbränningsmotom (1 ), varvid styrenheten (19) är inrättad att bestämma vevaxelvinkeln (cadi) för starten av förbränningsprocessen

8. Arrangemang enligt krav 7. kännetecknat av att nämnda sensor är en trycksensor (16) som avkänner trycket i förbränningsutrymmet ( 3).

9. Arrangemang enligt krav 7 eller 8. kännetecknat av att styrenheten (19) är inrättad att jämföra den verkliga vevaxelvinkeln (cadi) för självantändningen av förbrännings- processen med lagrade information avseende den optimala vevaxelvinkel (cadw) för självantändning av förbränningsprocessen och att styra självantändningen av den föl- jande förbränningsprocessen med hjälp av denna information.

10. Arrangemang enligt något av föregående krav. kännetecknat av att arrangemanget innefattar en inloppsledning (7) för tillförsel av luft till förbränningsutrymmet och ett insprutningsmunstycke (10) för insprutning av bränsle i förbränningsutrymmet (3).

11. 1 1. Förfarande för att styra en förbränningsmotor. varvid förbränningsmotom (1) inne- fattar ett förbränningsutrymme (3). en rörlig kolv (4) som är inrättad att komprimera en bränsleblandning i förbränningsutrymmet (3) så en självantändning av bränslebland- ningen erhålls. en vevaxel (5) som drivs av kolvens (4) rörelser. en inloppsventil (8) hos förbränningsutrymmet (3) och en avgasventil (1 1) hos förbränningsutrymmet (3), varvid förfarandet innefattar steget att styra självantändningen av bränsleblandningen mot en optimal vevaxelvinkel (cadiom) i ett belastningsområde (L). kännetecknat av stegen att indela nämnda belastningsområde (L) i åtminstone två delområden (L|, LH), att styra självantändningen av bränsleblandningen mot en optimal vevaxelvinkel (cadi_ Om). i ett första delområde (L|), medelst en strategi (I) som innebär att en varierbar mängd Vanna avgaser tillförs eller sparas i förbränningsutrymmet (3) och att, i ett andra delområde (LH), medelst en andra strategi (Il) som innebär att det effektiva kom- pressionsförhållande (c) i cylindem (2) varieras. 10 15 20 25 30 35 F07" /fflf 15

12. F örfarande enligt krav l l, kännetecknat av steget att, i det första delområdet (Ll), initiera en avgasventilstängning (evc) och en inloppsventilöppning (ivo) så att en vari- erbar mängd varma avgaser från en Forbränningsprocess sparas i förbränningsutrymmet (3)-

13. l3. Förfarande enligt krav 12. kännetecknat av steget att, i det första delområdet (LI), initiera en inloppsventilstängning (ivcüm) så att ett optimalt effektivt kompressionsför- hållande erhålls i cylindem (2).

14. l4. Förfarande enligt något av de föregående kraven l l-l3. kännetecknat av steget att, i det andra delområdet (LH). variera det effektiva kompressionsförhållande i cylindem (2) genom att initiera en inloppsventilstängning (ivc) vid en varierbar vevaxelvinkel.

15. Förfarande enligt krav 14. kännetecknat av steget att, i det andra delområdet (LU), initiera en avgasventilstängning (evcom) Och inloppsventilöppning (ivoom) vid vevaxel- vinklar där ett minimal bränsleförbrukning erhålls.

16. Förfarande enligt något av föregående kraven 1 l- l 5. kännetecknat av steget att lyfta inloppsventilen (8) och avfgasventilen (l l) medelst åtminstone ett hydrauliskt styrsystem (l8a_ b).

17. l7. Förfarande enligt något av föregående kraven l l-l 6, kännetecknat av stegen att avkänna en parameter (p) som indikerar starten av en förbränningsprocess i förbrän- ningsutrymmet (3). att uppskatta vevaxelvinkeln (cad) hos törbränningsmotom (l), och att bestämma vevaxelvinkeln (cadi) för starten av förbränningsprocessen

18. I8. Förfarande enligt krav l7. kännetecknat av steget att avkänna trycket i förbrän- ningsutrymmet (3).

19. F örfarande enligt krav 17 eller 18. kännetecknat av stegen att jämföra den verkliga vevaxelvinkeln (cadi) för självantändningen av förbränningsprocessen med lagrade information avseende den optimala vevaxelvinkel (cadiopl) för självantändning av för- bränningsprocessen och att styra självantändningen av den följande förbränningspro- cessen med hjälp av denna information. r' n vi w f- 16

20. Förfarande enligt något av föregående kraven l 1-19, kännetecknat av stegen att tillföra luft till törbränningsutrymmet medelst en inloppsledning (7) för att spruta in bränsle i förbränningsutrymmet (3) medelst ett insprutningsmunstycke (10).