SE527461C2 - Förfarande och anordning för drivning av en förbränningsmotor med en kompressor - Google Patents

Description

527 461 2 ständliga motåtgärder nödvändiga såsom övergång till fetare luft-/bränsleblandning eller fyllningsnxinslming.

Genom de i de osjälvständiga kraven angivna åtgärderna är fördelaktiga vidareut- vecklingar och förbättringar möjliga av det i huvudkravet angivna förfarandet.

Särskilt enkelt och okomplicerat kan sammanhanget mellan det maximalt tillåtna börladdningstrycket och temperaturen på utloppssidan av kompressom fastställas genom reglering med karakteristiska kurvor eller karakteristiska områden.

En ytterligare fördel erhålles, då som temperatur på utgångssidan av kompressom fórutbestäms en maximalt tillåten temperatur hos luñen i lufttillförselkanalutloppet hos kompressom och det maximalt tillåtna börladdningstrycket fastställs i beroende av den maximalt tillåtna temperaturen. På detta sätt är det möjligt att utnyttja ett fysikaliskt sammanhang mellan tryckförhållandet och temperaturförhållandet över kompressom för fastställande av det maximalt tillåtna börladdningstrycket, vilket är framställbart matematiskt jämförelsevis enkelt. i Ur denna matematiska framställning är det möjligt att härleda ett enkelt tillväga- gångssätt för fastställande av det maximalt tillåtna börladdningstrycket. Därvid förutbestäms i beroende av den maximalt tillåtna temperaturen hos luften i lufitill- fórselkanalsutloppet hos kompressom ett maximalt tillåtet kompressortrycksför- hållande och ur det maximalt tillåtna kompressortrycksförhållandet fastställs det maximalt tillåtna börladdningstrycket. Det börladdníngstryek som skall alstras av kompressom begränsas då till det maximalt tillåtna börladdningstrycket.

På syrmerligen enkelt sätt kan det maximalt tillåtna kompressortrycksíörhållandet för iakttagande av den maximalt tillåtna temperaturen hos lufien i lufitillförselkanal- utloppet från kompressom fastställas som funktion av temperaturen hos luften i lufitilltörselkanaliiiloppet till kompressom medelst en karakteristisk kurva. 527 461 Ritning Ett utföringsexempel av uppfinningen visas på ritningen och förklaras närmare i efterföljande beskrivning. På ritningen visar fig. 1 ett blockschema av en förbrän- ningsmotor och fig. 2 ett flödesschema för förtydligande av förfarandet och anord- ningen enligt uppfinningen.

Beskrivning av utföringsexemplet I ñg. 1 kännetecknar siffran 1 en förbränningsmotor, som exempelvis driver ett for- don. F örbränningsmotom 1 kan exempelvis vara utformad som Otto-motor eller som dieselmotor. Den omfattar en eller flera cylindrar, av vilka som exempel en visas i fig. 1 och är försedd med hänvisningssiffian 35. Cylindern 35 kan matas med frisklufi via en lufitillförselkanal 10. F riskluftens strömningsriktning i lufitillförsel- kanalen 10 är i fig. l visad medelst en pil. I lufttillförsellcanalen 10 är en kompressor anordnad, som via lufiïtillförselkanalen 10 komprimerar den till cylindem 35 mata- de luften. Kompressom 5 kan därvid som åskådlíggöres i fig. l utgöra del av en avgasturboladdare och vara driven av en turbin 40 i en avgassträng 50 hos förbrän- ningsmotom 1 via en axel 70. Kompressom 5 kan även altemativt vara en av en vevaxel hos fórbränningsmotom 1 driven kompressor eller en elektriskt driven laddare. Uppströms uppvisar kompressom 5 ett lufttillförselkanalinlopp 65 och nedströms ett lufitillförselkanalutlopp 60. I friskluflens strömningsriktzníng före kompressom 5 är i lufitillförselkanalen 10 enligt exemplet i fig. 1 en temperatur- sensor 75 och en trycksensor 80 anordnade. Temperatursensorn 75 mäter tempera- turen Tvv före kompressom 5 och leder mätvärdet vidare till ett motorstyrdon 15.

Trycksensom 80 mäter trycket pvv före kompressom 5 och leder mätvärdet vidare till motorstyrdonet 15. Alternativt kan temperaturen Tvv före kompressom 5 och/ eller trycket pvv före kompressom 5 av motorstyrdonet 15 även moduleras ur andra driftstorheter för förbränningsmotorn 1 pá för fackmannen på omrâdet känt sätt.

Kompressom 5 komprimerat den till densamma via lufitillförselkanalinloppet 65 527 461 4 matade luften, så att trycket och temperaturen hos lufien i lufitillfórsellcanalutloppet 60 alltid är större än i lufttillförselkanalinloppet 65. Därvid uppstår mellan txyckför- hållandet och temperaturfórhållandet över kompressom 5 följande förhållande: 7' I formeln (1) är pnv trycket hos luften i lufttillförselkanalutloppet 60, Tnv tempera- turen hos luften i lufitillfórsellcanalutloppet 60, 'q kompressorverkningsgraden och 'y isentropexponenten.

Efier kompressom 5 i strömningsrikmingen för frisklufien är i luittillförselkanalen en laddningslufikylare 30 anordnad, som på nytt åtminstone delvis avkyler den vid komprimeringen av kompressom 5 förhöjda temperaturen hos luften. I följd efter laddningslufllcylaren 30 i strömningsriktriingen för fi-iskluften är cylindern 35 anordnad. Ytterligare komponenter för drivningen av förbrärmingsmotom 1, som exempelvis insprutningsventil och tändstift (det senare endast vid Otto-motorer), är därñr ej visade i fig. 1 för tydlighetens skull. För inställning av ett förutbestämt börladdningstryck vid lufitillförselkanalutloppet 60 är ett ställorgan 45 anordnat i partiet med turbinen 40. Ställorganet 45 kan exempelvis vara en bypassventil i en- turbinen 40 kringgående förbikoppling, som i beroende av öppningsgrad leder en motsvarande andel av avgasmasseflödet förbi turbinen 40. Alternativt kan ställ- organet 45 påverka en variabel turbingeometzri hos turbinen 40 och på detta sätt påverka laddningstrycket i lufitillförselkanalutloppet 60. För inställning av ett förutbestämt börladdningstryck plsollres regleras ställorganet 45 av motorstyrdonet . Därvid kan motorstyrdonet 15 förutbestämma börladdningstrycket exempelvis i beroende av ett förarönskemål på för fackmannen känt sätt, vartill motorstyrdonet kan utvärdera läget hos en i fig. 1 ej visad gaspedal. Det verkliga laddningstryck som ställs in i lufltillförselkanalutloppet 60 motsvarar trycket pnv hos luften i luft- tillförselkanalutloppet 60 i ekvationen (1). 527 461 Enligt uppfinningen begränsas det börladdningstryck som skall alstras av kompres- som 5 i beroende av en temperatur på utgångssidan av kompressom 5 till ett maxi- malt tillåtet börladdningstryck. Temperaturen på utgångssidan av kompressom 5 kan exempelvis vara avgastemperaturen eller temperaturen i cylindems 35 förbrännings- rum. Slutligen skall med hjälp av förfarandet och anordningen enligt uppfinningen begränsning även ske dels till tillåtna värden på avgastemperatiiren och dels kan genom en begränsning av temperaturen i förbränningsrunirnet lcnaclciiingsbenägen- heten reduceras. Sammanhanget mellan det maximalt tillåtna börladdningstlycket och temperaturen på utgångssidan av kompressom 5 kan exempelvis fastställas genom reglering med karakteristiska kurvor eller karakteristiska områden. För fast- ställande av ett sådant karakteristiskt område kan i en provbärik för olika drifispunk- ter hos förbränningsmotorn I och olika förutbestämda maximalt tillåtna avgastem- peraturer eller maximalt tillåtna förbränningsrumstemperaturer, respektive samord- nat maximalt tillåtet börladdningstryck fastställas.

Därmed kan vid drift av förbränningsmotom 1 och angivande av en maximalt tillå- ten avgasternperatur eller en maximalt tillåten förbränningsrumstemperatiir i beroen- de av den aktuella driftspunkten hos förbränningsmotorn l, det därmed samordnade maximalt tillåtna börladdningstrycket fastställas ur motsvarande karakteristiskt om- råde. Det av motorstyrdonet 15, exempelvis i beroende av förarönskemål förutbe- stämda börladdningstrycket begränsas då till detta maximalt tillåtna börladdnings- tryck.

Hos en särskilt fördelaktig utföringsform av uppfirmingen utnyttjas det fysikaliska sammanhanget mellan tryckförhållandet och temperaturförhållandet över kompres- sorn 5 enligt ekvationen (l). Därtill fórutbestätns som temperatur på utgàngssidan av kompressom 5 en maximalt tillåten temperatur för luften i lufttillförselkanal- utloppet från kompressom 5 och i beroende av denna maximalt tillåtna temperatur fastställs det maximalt tillåtna börladdningstryck, till vilket det av motorstyrdonet 527 461 6 angivna börladdningstrycket begränsas. Utgående från ekvationen (l) erhåller man därvid följ ande förhållande: 7 pnvmax = (Tnvmaxygn F +1 (I) pvv Tw I ekvationen (2) är Tnvrnax den maximalt tillåtna temperaturen ñr lufien i lufitill- törselkanalutloppet från kompressom 5 och pnvmax det därmed samordnade maxi- malt tillåtna börladdningstzrycket i lufttillförselkanalutloppet från kompressom 5.

Vid en fastställd maximal tillåten temperatur Tnvmax för luften i lufitillfórselkanal- utloppet fi-ån kompressom 5 och vid en i motorstyrdonet 15 känd kompressorverk- ningsgrad n och en i motorstyrdonet 15 känd isentropexponent y är det möjligt att utgående från ekvationen (2) utarbeta en fimktion, som åskådliggör det maximalt tillåtna tryckförhállandet pnvmax/pvv över kompressom 5 för iakttagande av den fastställda maximalt tillåtna temperaturen Tnvmax för lufien i luittillförselkanal- utloppet från kompressom 5 som funktion av temperaturen Tvv hos luften i luft- tillfórselkanalinloppet till kompressom 5. Denna funktion kan exempelvis likaså fastställas i en provbänk inom ramen för en applikation och sparas i en karakte- ristikkurva 25 i motorstyrdonet 15. Det maximalt tillåtna kompressortrycksförhål- landet pnvmax/pw multipliceras med trycket pvv före kompressom 5 och på detta vis erhålles det maximalt tillåtna börladdningstrycket pnvmax, som får tillträde till laddningstxycksregleringen och begränsar det där förutbestämda börladdningstrycket uppåt.

I fig. 2 är ett flödesschema visat, som förtydligar förloppet for förfarandet enligt uppfinningen och kan vara implementerat mjukvaru- och/eller hårdvarumässigt i motorstyrdonet 15. Därvid inmatas temperaturen TW för luften i lufttillfiñrselkanal- inloppet 65 till kompressom 5 som ingångsstorhet för karakteristikkurvan 25.

Karakteristikkurvan 25 samordnar temperaturen Tvv för luften i lufitillförselkanal- ' inloppet 65 till kompressom 5 med ett maximalt tillåtet kompressortrycksförhål- 527 461 7 lande pnvmax/pvv som utgångsstorhet. Det maximalt tillåtna kompressortrycksför- hâllandet pnvmax/pvv multipliceras därpå i ett multiplikationssteg 55 med trycket pvv före kompressom 5, alltså trycket hos luften i lufttillfórselkanaliriloppet 65 till kompressom 5. Utgángsstorheten från multiplikationssteget 55 är då det maximalt tillåtna börladdningstrycket pnvmax. Detta matas tillsammans med det av motor- styrdonet 15 exempelvis i beroende av fiirarönskemål förutbestämda börladdnings- trycket plsoll till ett minimiväljarsteg 20, som avger det mindre av de båda ingångs- värdena plsoll, pnvmax som det resulterande börladdnirrgsuyck plsollres som skall omvandlas till ställorgariet 45. Härigenom framställer minimiväljarsteget 20 mot- svarande begränsningsmedel respektive en motsvarande begränsningsenhet, som begränsar det förutbestämda börladdningstrycket plsoll till det maximalt tillåtna börladdningstrycket pnvmax.

Claims (6)

10 15 20 25 30 527 461 Patentkrav

1. Förfarande för drivning av en törbränningsmotor (l) med en kompressor (5) i en lufttillfórselkanal (10) hos fórbränningsmotorn (1) för komprimering av den till fór- brärmingsmotorn (1) matade luften, kännetecknat av att det börladdningstryck som skall alstras av kompressom (5) i beroende av en temperatur pâ utgångssidan av kompressom (5) begränsas till ett maximalt tillåtet börladdningstryck.

2. Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att förhållandet mellan det maximalt tillåtna börladdningstrycket och temperaturen på utgångssidan av kompressom (5) fastställs genom reglering med karakteristiska kurvor eller karakteristiska områden.

3. Förfarande enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att som tem- peratur på utgångssidan av kompressom (5) anges en maximalt tillåten temperatur för luften i lufttillforselkanalutloppet (60) från kompressom (5) och att i beroende av den maximalt tillåtna temperaturen fastställs det maximalt tillåtna börladdnings- trycket.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att i beroende av den maximalt tillåtna temperaturen för luften i lufttilltörselkanalutloppet (60) från kompressom (5) anges ett maximalt tillåtet kompressortrycksfiirhållande och att ur det maximalt tillåtna kompressortrycksfórhållandet fastställs det maximalt tillåtna börladdningstrycket och att det börladdningstryck som skall alstras av kompressom (5) begränsas till det maximalt tillåtna börladdningstrycket.

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att det maximalt tillåtna kompressor- trycksfórhållandet för iakttagande av den maximalt tillåtna temperaturen för lufien i lufttillfórselkanalutloppet (60) från kompressom (5) fastställs som fimktion av tem- peraturen för luften i lufttillförselkanaliriloppet (65) till kompressom (5) medelst en karakteristisk kurva (25). 527 461

6. Anordning (15) fór drivning av en förbränningsmotor (1) med en kompressor (5) i en lufttillfórselkanal (10) hos förbränningsmotorn (1) for komprimering av den till fórbränningsmotom (1) matade luften, kännetecknad av att begränsningsmedel (20) är anordnade, som begränsar det börladdningstryck som skall alstras av kom- pressorn (5), i beroende av en temperatur på utgångssidan av kompressorn (5), till ett maximalt tillåtet börladdningstryck.