SE531171C2 - En metod för styrning av en motor med VTG-turboladdare - Google Patents

Description

531 'l7'| BESKRIVNING Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och ett system som förbättrar styrningen av en förbränningsmotor med VTG.

Ett armat syfie med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och ett system som förbättrar stymingen av en förbränningsmotor med VTG och EGR.

Dessa syften, och andra, uppnås med det förfarande, det system och den datorprogramprodukt som definieras i de bifogade patentkraven. Följaktligen, för att nå högre prestanda anpassas styrenheten som styr motom att prediktera ett framtida behov av högt vridmoment. I beroende av att det kommer att finnas behov av högt vridmoment inom en nära framtid ökar styrenheten som styr motom trycket uppströms VTG genom att styra VTG till en mera sluten position vid oförändrat motorvarvtal och tillåter därmed turbinen i VTG att generera högre effekt så att när ett behov av högre vridmoment signaleras till styrenheten, turboladdarens kompressor väsentligen utan fördröjning kan generera ett högre turbotryck och därmed förbättra svarstiden på ett ökat behov av vridmoment.

I en utföringsforrn används ett särskilt driftläge för att styra motorn till ett högre laddningstryck när styrenheten fastställer att ett villkor uppfylls. Drifiläget med högre laddningstryck kan till exempel aktiveras vid en period av hög bränsletillförsel, följd av låg bränsletillförsel. En annan händelse som kan användas för att aktivera driftläget med högre laddningstryck är en ökning av bränsleinsprutningshastigheten. Om bränsleinsprutningshastigheten passerar ett tröskelvärde aktiveras driítläget. Om något sådant villkor möts byter den elektroniska styrenheten (ECU) driñläge till styrning med VTG i en mera sluten position, men där motom arbetar med samma motorvarvtal. Därmed kan motorn reagera snabbare när det uppstår behov av högre vridmoment.

I en utföringsforrn avslutas drifiläget med högre laddningstryck när det har varit aktivt under en förutbestämd tid. Detta minskar mängden extra bränsle som krävs för att upprätthålla det högre laddningstrycket. 531 171 I en annan utfóringsforrn är den elektroniska styrenheten anpassad att detektera ett behov av högt vridmoment. Då ett villkor som indikerar behov av ett högt vridmoment bestäms vara uppfyllt initierar den elektroniska styrenheten (ECU) slutning av VTG till en position som ger maximal turbineffekt utan att överskrida några emissionsgränser.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfmning kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av icke-begränsande exempel och med hänvisning till de bilagda ritningarna, på vilka: - Fig. 1 är en generell delvy av en av motor, inklusive en turboladdare med VTG och EGR.

- Fi g. 2 är ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid växling mellan olika driftlägeri i enlighet med en forsta utfóringsfonn.

- Fi g. 3 är ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid växling mellan olika drifilägen i enlighet med en andra utiöringsform.

DETALJERAD BESKRIVNING I fig. 1 är valda delar av en motor 100 i ett motorfordon 10 schematiskt avbildade. Motorn som är avbildad i fig. 1 kan till exempel vara avsedd att ingåi en lastbil eller ett annat tungt fordon, såsom en buss eller liknande. Exernpelmotorn 100 i fig. 1 är en dieselmotor som är utrustad med turboladdare och som har fem cylindrar 105. Turboladdaren är en turboladdare av typ VTG (Variable Turbine Geometry). Turboladdaren har en kompressor 102 som drivs av en turbin 103. Så som anges ovan kan turbinen vara av godtycklig typ med Variable Turbine Geometry (VTG).

Dessutom är exempelmotorn utrustad med en EGR-ventil 107. EGR-ventilen 107 styr mängden avgas som återfórs till luftintaget på motom 100.

Motorn styrs av en dator i form av en elektronisk styrenhet (ECU) 106. ECU 106 är ansluten till motorn fór att styra motorn. Dessutom levererar givare på motom sensorsigrialer till ECU 1 06. 53'l 171 Utgående från sensorsignalema från motorn och andra signaler från andra delar av motorfordonet som motorn sitter i styr ECU 106 motorn med hjälp av programrnerade datorinstruktioner eller på liknande sätt. Typiskt finns programmerade datorinstruktioner i form av en datorprogramprodukt ll0, lagrad på ett läsbart digitalt lagringsmedium 108, som ett minneskort, ett läsminne (ROM), ett arbetsrninne (RAM), en EPROM, en EEPROM eller ett flashminne.

I fig. 2 visas ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid växling mellan olika driftlägen i enlighet med en första utföringsforrn. I ett första steg 201 ställs ECU in att styra motorn i enlighet med ett första reguljärt driftläge. Sedan, i ett andra steg 203, kontrollerar ECU om villkoret för byte av driftläge är uppfyllt. Villkoret för byte av driftläge är ett eller flera villkor som prediktera ett ökat vridmomentbehov inom den närmaste framtiden. Ett villkor som används för att prediktera ökat vridmoment kan till exempel vara en period av hög bränsletillförsel, följd av låg bränsletillförsel. Ett annat förhållande som används för att prediktera ett ökat vridmomentbehov är om bränsleinsprutningshastigheten ökar till över ett förutbestämt tröskelvärde. Om en vridmomentökning predikteras i steg 203 övergår styrproceduren till ett tredje steg 205, och annars fortsätter ECU att styra motorn i det första, reguljära, driftläget. l det tredje steget 205 börjar ECU generera ett högre avgastryck genom att styra VTG till en mera sluten position, vid oförändrat motorvarvtal. På grund av det högre avgastrycket måste bränslemängden ökas något för att upprätthålla motorvarvtalet. Ju högre acceptabelt värde för tillkommande pumparbete, desto mera sluts VTG. En mera sluten VTG-position tillåter turbinen att leverera högre effekt från turbinen till kompressorn i turboladdaren, inom vissa gränser. I detta drifiläge kan styrsystemet ställas in att optimera laddningstrycket i förhållande till den extra bränslemängd som krävs för att upprätthålla det högre laddningstrycket, i enlighet med en fördefinierad styrstrategi.

EGR styrs med återkopplad reglering, medan VTG kan styras med värden lagrade i diagram- eller tabellforrn. Tabellvärdena väljs så att laddningstrycket är högre än i det första, reguljära, driftläget. 531 171 För att generera det högre laddningstrycket krävs ett högre avgastryck, vilket innebär att motom måste utföra ett större pumparbete.

Därefter, i ett fjärde steg 207, kontrollerar ECU om ett villkor för att lämna driftläget med högre avgastryck är uppfyllt. Villkoret som används iör att avsluta driftläget kan till exempel vara att mängden bränsle som sprutas in är högre än ett visst tröskelvärde eller att mängden bränsle som sprutas in är högre än ett visst tröskelvärde i kombination med en överskottsmängd luft, vilket t.ex. kan mätas med en massflödessensor i luftintaget. Drifiläget med högt avgastryck kan även ställas in att avslutas efier en fórdefinierad tid. Om villkoret för att avsluta driftläget är uppfyllt återgår proceduren till steg 201, där ECU styr motorn i enlighet med det första, reguljära, driftläget. Om villkoret för att avsluta driftläget däremot inte är uppfyllt fortsätter ECU att styra motorn i ett driftläge med högt laddningstryck.

I fig. 3 visas ett flödesschema som illustrerar stegen i en styrningsprocedur vid växling mellan olika driftlägen i enlighet med en andra utföringsforrn. Först, i ett första steg 301, ställs ECU in att styra motom i enlighet med ett första reguljärt driftläge. Sedan, i ett andra steg 303, kontrollerar ECU om villkoret för byte av driftläge är uppfyllt. Villkoret för byte av driftläge ställs in att vara detektering av ett högt vridmomentbehov. Villkoret som används för att detektera ett högt vridmomentbehov kan till exempel vara att mängden insprutat bränsle begränsas av rnassflödet av luft till cylindrama med mer än ett tördefinierat värde. Ett annat villkor som kan användas är att jämföra vridmomentbehovet med aktuellt vridmomentvärde.

Om skillnaden överstiger ett fördefinierat tröskelvärde bedöms villkoret enligt steg 303 vara uppfyllt. Om ett högt vridmomentbehov detekteras i steg 303 övergår styrproceduren till ett tredje steg 305, och armars fortsätter ECU att styra motom i det första, reguljära, driftläget.

I det tredje steget, 305 börjar ECU generera ett högre vridmoment genom att styra VTG till en mera sluten position. Följaktligen, , uppnås ett högre laddningstryck genom att turbinvarvtalet ökas. Därmed kan mera bränsle tillföras cylindrarna, vilket resulterar i ett högre vridrnoment.

I steg 305, styrs VTG till en position som ger maximal turbineffekt. Denna position är beroende av aktuellt gasmassflöde genom turbinen. Genom att lagra värden för olika driftlägen i ett diagram eller en tabell i styrsystemet, kan styrsysternet anpassas att styra VTG till en position som genererar maximal turbineffekt för varje gasmassflöde genom turbinen. 531 171 Detta uppnås genom att avläsa aktuellt gasmassflöde och styra VTG till en position motsvarande maximal turbineffekt för det gasmassflöde som ges enligt den tabell som är lagrad i styrsystemet.

Följaktligen styrs EGR med återkopplad reglering, medan VTG kan styras med värden lagrade i diagrarn- eller tabellform. Tabellvärdena väljs så att laddningstrycket maximeras.

För att generera det maximerade laddningstrycket krävs ett högre avgastryck, vilket innebär att motorn mäste utföra ett större pumparbete.

Därefier, i ett fiärde steg 307, kontrollerar ECU om ett villkor för att lämna driftläget med högre vridmoment är uppfyllt. Villkoret som används fór att avsluta drifiläget kan till exempel vara att mängden bränsle som sprutas in är lika med behovet av bränsle. Dessutom kan ett bi- villkor om luftöverskott krävas för att avsluta driftläget med högt vridmoment, eller mängden bränsle som sprutas in i kombination med ett visst luñöverskott. Om villkoret för att avsluta drifiläget är uppfyllt återgår proceduren till steg 301, där ECU styr motorn i enlighet med det första, reguljära, driftläget. Om villkoret för att avsluta driftläget däremot inte är uppfyllt fortsätter ECU att styra motorn i ett driftläge med högt avgastryck. Det högre avgastrycket bidrar då till att uppfylla behovet av högt vridmoment.

Claims (13)

531 171 PATENTKRAV

1. F örfarande för styrning av en fórbränningsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motom är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en turbin (103) av typ Variable Turbine Geometry, kännetecknat av stegen att: - prediktera (203) ett framtida behov av högre vridmoment när en period av hög bränsletillíörsel följs av låg bränsletillfórsel. - övergå (205) till ett driftläge med högt laddningsnyck, i vilket Variable Geometry Turbine sluts fór att generera ett högre turboladdningstryck i beroende av prediktion av ett framtida behov av högre vridmoment, vid i princip oförändrat motorvarvtal.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av steget att lämna driftläget med högt laddningstryck vid detektering av en fördefinierad händelse.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av steget att lämna driftläget med högre laddningstryck när mängden bränsle som sprutas in är lika med behovet av bränsle och/eller det föreligger ett visst massflöde av överskottslufi till cylindrama.

4. Förfarande enlí gt patentkrav 2, kännetecknat av steget att lämna driftläget med högre laddningstryck när detta driftläge har varit aktivt under en fördefinierad tid.

5. System för styrning av en förbränningsmotor (100) för drivning av ett motorfordon (10), där motom är utrustad med en turboladdare, vilken innehåller en turbin (103) av typ Variable Turbine Geometry, kännetecknad av: - organ (106) för att prediktera ett framtida behov av högre vridmoment när en period av hög bränsletillförsel följs av låg bränsletilltörsel, - organ (106) fór att övergå till ett driftläge med högre laddningstryck i beroende av en prediktion om framtida högre vridrnomentbehov, och - organ (106) för att styra Variable Geometry Turbine att generera högre turboladdartryck vid oförändrat motorvarvtal i nämnda driftläge med högre laddningstryck.

6. System enligt patentkrav 5, kännetecknat av organ för att lämna drifiläget med högt laddningstryck vid detektering av en fördefinierad händelse. 531 171

7. System enligt patentkrav 6, kännetecknat av organ för att lämna driftläget med högre laddningstryck när mängden bränsle som sprutas in är lika med behovet av bränsle och/eller det föreligger ett visst massflöde av överskottsluft till cylindrarna.

8. System enligt patentkrav 6, kännetecknat av organ för att lämna driftläget med högre laddningstryck när detta driftläge har varit aktivt under en fördefinierad tid.

9. Datorprogramprodukt (l 10) för styrning av en förbränningsmotor (100), utrustad med en Variable Geometry Turbine (103) och som driver ett motorfordon (10), kännetecknad av att datorprogramprodukten innehåller pro gramsegment som då de exekveras på en dator för styrning av förbränningsmotorn får datorn att utföra stegen att: - prediktera ett framtida behov av högre vridmoment när en period av hög bränsletillförsel följs av låg bränsletilltörsel, - övergå till ett driftläge med högt laddningstryck, i vilket Variable Geometry Turbine sluts för att generera ett högre turboladdningstryck i beroende av prediktion av ett framtida behov av högre vridmoment, vid oförändrat motorvarvtal.

10. Datorprogramprodukt enligt patentkraven 9, kännetecknad av programsegrnent för att lämna driftläget med högt laddningstryck vid detektering av en fördefinierad händelse.

11. Datorprogramprodukt enligt patentkrav 10, kännetecknad av pro gramsegment för att lämna dríftläget med högre laddningstryck när mängden bränsle som sprutas in är lika med behovet av bränsle och/eller det föreligger ett visst massflöde av överskottsluft till cylindrarna.

12. Datorprogramprodukt enligt patentkrav 10, kännetecknad av programsegment för att lärnna drifiläget med högre laddningstryck när detta driftläge har varit aktivt under en fördefinierad tid.

13. Ett digitalt lagringsmedium (108) på vilket lagras datorprogramprodukten enligt något av patentkraven 9 - 12.