BRPI0618099A2 - processo de conrole de um motor de combustão interna - Google Patents

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Abstract

"P-ROCESSO DE CONTROLE DE UM MOTOR DE COMBUSTãO INTERNA" Processo de controle de um motor de combustão interna (1) destinado a funcionar seja com gasolina, seja com álcool, seja com uma proporção variável dos dois combustíveis, comportando uma unidade de controle eletrónico (5) capaz de controlar o referido motor (1), um conduto de admissão (3) e um tubo de escapamento (4) equipado com uma sonda de riqueza (8), caracterizado em que ele compreende, pelo menos, uma etapa consistindo em determinar a riqueza da mistura ar - combustível entrando nos cilindros de combustão e uma etapa (34) consistindo, em função da riqueza da mistura ar - combustível, em aumentar, por patamar, a duração de injeção.

Description

"PROCESSO DE CONTROLE DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA"
A presente invenção refere-se ao controle do funcionamento de um motor de combustão interna. Ela refere-se mais particularmente ao controle dos motores de combustão interna destinados a funcionar com diferentes tipos de combustível.
Tais controles do funcionamento consistem em gerenciar o motor de combustão interna por meio de diferentes sensores e dispositivos acionadores associados a um conjunto de parâmetros de comando ou estratégias de programas, armazenados em um processador embarcado no veículo automotivo, chamado "unidade de controle eletrônico" (U.C.E.). A UCE recebe as informações provenientes do conjunto dos sensores com os quais o veículo é equipado, de modo a permitir ao processador conhecer, em tempo real, o estado do motor. A partir dos valores físicos recebidos pelo processador contido na UCE, esta é capaz de controlar ou regular o conjunto dos dispositivos acionadores do motor visando um funcionamento ótimo.
Para controlar um motor bi-combustível capaz de funcionar com gasolina apenas, ou álcool apenas, ou com uma mistura dos dois, uma das informações importantes que a UCE deve levar em conta é a proporção de cada um dos dois combustíveis contidos no tanque principal do motor. Com efeito, os parâmetros de controle do motor, tais como o avanço da ignição e o tempo de injeção, devem ser ajustados em função desta informação. Assim, é extremamente importante saber, o mais precisamente e o mais rapidamente possível, qual combustível ou qual mistura de combustíveis está presente no tanque do veículo a fim de adaptar estes diferentes parâmetros de controle do motor, evitar sua deterioração e minimizar as emissões de poluentes.
A invenção propõe explorar, com vantagem, a informação proveniente de uma sonda de riqueza, igualmente denominada "sonda lambda tudo ou nada", a fim de determinar a composição do combustível contido no tanque e adaptar alguns parâmetros de controle deste motor em função desta composição.
A sonda lambda é um sensor colocado no tubo de escapamento cuja voltagem de saída pode comutar entre um nível alto (mistura rica) e um nível baixo (mistura pobre) situados em ambos os lados de um limiar correspondendo à relação estequiométrica (riqueza "1") em função da composição dos gases de escapamento. Por exemplo, atualmente, é considerado que a sonda de tipo lambda mede uma mistura ar/combustível pobre (isto é, uma riqueza inferior a 1), enquanto que ela supre uma voltagem inferior a 450 mV e inversamente.
O sinal de saída da sonda lambda é convertido pela UCE e a informação lógica que resulta é um sinal retangular ao qual, por convenção, atribui-se o valor lógico "1" quando está em um nível alto e o valor "-1" quando está em nível baixo.
A partir da publicação US 5255661, conhece-se um processo de determinação da taxa de álcool contido no tanque de um motor utilizando uma sonda de oxigênio. Todavia, este processo funciona com um dispositivo físico de limitação da taxa de variação da composição do combustível. Assim, a bomba de combustível e um outro tanque de combustível de tamanho reduzido são adicionados e instalados no interior do tanque principal.
A presente invenção propõe remediar o inconveniente acima citado ao fornecer um processo de reconhecimento da composição da mistura dos combustíveis contidos no tanque não requerendo a instalação de um dispositivo suplementar.
Um outro objetivo da presente invenção consiste em determinar, o mais rapidamente possível, a proporção de álcool presente no tanque principal do motor e adaptar, em seguida, os parâmetros do controle do referido motor a esta proporção.
Com este objetivo, a invenção propõe um processo de controle de um motor de combustão interna caracterizado em que ele compreende, pelo menos, uma etapa consistindo em determinar a riqueza da mistura ar - combustível entrando nos cilindros de combustão e uma etapa consistindo, em função da riqueza da mistura ar - combustível, em aumentar em estágios a duração da injeção, este coeficiente de aumento do período de injeção sendo especificamente representativo da taxa de álcool presente no tanque.
Com vantagem, a etapa consistindo em determinar a riqueza da mistura ar - combustível compreende uma etapa consistindo em determinar se o ponto de funcionamento do motor impõe à riqueza da mistura ar - combustível uma etapa consistindo em filtrar o sinal de saída da sonda de riqueza, uma etapa de comparação deste sinal filtrado a um limiar predeterminado e uma etapa de temporização da estabilização.
Com vantagem, a etapa consistindo em aumentar em estágios a duração de injeção é efetuada se após o fim da temporização de estabilização o valor do sinal filtrado permanecer inferior ao limiar predeterminado.
De acordo com uma forma de realização da invenção, o patamar de aumento da duração de injeção é proporcional à precedente duração de injeção.
Por outro lado, o patamar de aumento da duração de injeção corresponde a 20% da duração de injeção do ciclo motor precedente.
De modo preferido, a temporização de estabilização é re- inicializada após cada aumento da duração de injeção.
Com vantagem, após a detecção de uma paralisação do motor ocorrendo durante uma temporização e se a mistura ar - combustível contida nas câmaras de combustão do motor for pobre, a duração de injeção do ciclo motor seguinte é posicionada a um valor correspondendo sensivelmente a um valor mediano entre o tempo de injeção necessário para obter uma mistura ar - combustível estequiométrica no caso onde o tanque do motor só contém gasolina e o tempo de injeção necessário para obter uma mistura ar - combustível estequiométrica no caso em que o tanque só contém álcool.
Além disso, o valor mediano da duração de injeção corresponde sensivelmente ao tempo de injeção necessário para obter uma mistura ar - combustível estequiométrica no caso onde ó tanque do motor só contém gasolina, aumentado em 33%.
O princípio geral da invenção é o seguinte: o sinal bruto de saída da sonda de riqueza é, em um primeiro tempo, filtrado por um filtro passa baixo. O sinal filtrado é controlado constantemente. Se este sinal filtrado cair abaixo de um valor predeterminado apesar das condições do funcionamento do motor solicitarem que a mistura ar - combustível seja rica, o sistema interpreta este cruzamento do limiar como uma análise diagnostica incorreta do combustível presente no tanque. A etapa de correção consiste em prolongar a duração da injeção seguinte a fim de aumentar a riqueza da mistura presente na câmara de combustão.
Outras vantagens e características da presente invenção serão evidentes ao exame da descrição detalhada de uma forma de realização, não limitativa, e dos desenhos anexos, em que:
- a figura 1 é uma vista esquemática parcial de um motor de combustão interna equipado com uma sonda de riqueza,
- a figura 2 é um fiuxograma da seqüência de operações do processo de acordo com a invenção,
- a figura 3 é um cronograma de diferentes sinais processados de acordo com o processo da invenção.
Faz-se referência à figura 1. A referência 1 designa um motor de combustão interna de ignição controlada. O motor 1 é equipado com um injetor 2 colocado no conduto de admissão 3. O injetor 3 recebe um sinal de controle de um microprocessador programado 5.
O microprocessador 5 recebe, por outro Iado5 por intermédio de uma conexão 11, uma informação fornecida por uma sonda 8 disposta no tubo de escapamento 4 do motor 1. Este sinal contém uma informação sobre o teor de oxigênio residual dos gases do escapamento e, conseqüentemente, sobre a relação momentânea de ar para combustível da mistura aspirada pelo motor 1. Os níveis alto e baixo deste sinal correspondem às riquezas respectivamente superiores e inferiores da relação estequiométrica (riqueza 1).
O microprocessador 5 recebe, como entrada, a voltagem proveniente da sonda 8. Este sinal é, em seguida, transmitido via a conexão 11 a uma unidade de filtro 52. Em paralelo, o microprocessador 5 recebe, como entrada, diferentes parâmetros de funcionamento do motor 1, dentre os quais, notadamente, a pressão 9 do ar aspirado pelo motor 1, a velocidade de rotação 6 do motor, a temperatura 12 do ar admitido no motor ou ainda a temperatura 13 do líquido de resfriamento do motor. Estas informações permitem, ao processador, determinar se o motor está em um modo de funcionamento para o qual ele deve ser alimentado com uma mistura ar - combustível rica. Se esta condição for atendida e se a temporização de estabilização ligada for expirada, então a unidade 57 fornece à unidade 54 a autorização de observar a voltagem da sonda filtrda pela unidade 52. A unidade 54 compara, então, o valor deste sinal a um valor predeterminado. O resultado desta comparação é transmitido à unidade 56 via a conexão 55. Esta unidade irá comandar a duração de abertura do injetor 2 em função da informação proveniente da unidade 54 via a conexão 10.
A programação da porcentagem de álcool contido no tanque principal do motor e a correção da duração da injeção são feitas a partir da análise do comportamento do sinal bruto gerado pela sonda 8. Se após filtração este sinal mostrar uma característica de pobreza, em outras palavras, que ele passa abaixo de um limiar predeterminado, com vantagem 350 mV, apesar do motor 1 estar funcionando em estado rico (partida ou carga total) ou estequiométrico, aumenta-se a duração da injeção do combustível em relação à duração de injeção precedente.
Serão melhor compreendidas as diferentes etapas desta estratégia com referência ao fluxograma representado na figura 2.
Para o início da estratégia, na etapa 31, testa-se se o motor está em uma situação onde se solicita ao mesmo ter uma riqueza superior a 1, o que pode ser uma situação de partida ou de carga total.
Se as condições para a programação do tipo de combustível contido no tanque forem reunidas, as operações da etapa 32 são efetuadas. A voltagem da sonda 8 é filtrada e uma temporização de estabilização é iniciada.
Esta temporização permite assegurar que o sistema fique estável, porque as condições de programação são atendidas em uma duração suficiente e, assim, evita-se uma correção não desejada da duração da injeção. O sinal de saída da sonda 8 é filtrado em função da vazão de ar do motor para levar em conta a velocidade de transporte dos gases de escapamento na sonda. Isto significa que os parâmetros do filtro e, particularmente, sua constante de tempo, são ajustados em função da vazão de ar entrando nos cilindros de combustão.
Se, após a temporização de estabilização, o sinal estiver abaixo de um limiar calibrado (com vantagem 350 mV), que é o teste da etapa 33, estima-se que a mistura ar - combustível entrando nas câmaras de combustão permaneceu pobre muito tempo e que se tem um erro no diagnóstico do combustível presente no tanque (contido na calibração do filtro). A etapa 34 da estratégia consiste em aumentar, em um valor predeterminado, com vantagem de 20%, a duração de injeção precedente a fim de aumentar a riqueza da mistura ar - combustível. A temporização de estabilização é igualmente reinicializada nesta etapa.
Se as condições de programação não forem reunidas, as instruções da etapa 35 são efetuadas. O valor filtrado do sinal de saída da sonda e a temporizaçao de estabilização são reinicializados.
O teste da etapa 37 é efetuado em seguida. Se uma paralisação do motor for detectada e que, ao mesmo tempo, o sinal proveniente da sonda 8 indicar que a mistura ar - combustível é pobre apesar de o motor ter somente recentemente dado a partida, as instruções da etapa 36 são realizadas. O tempo de injeção será ajustado. Este tempo de injeção irá corresponder sensivelmente à média entre o tempo de injeção permitindo obter uma mistura ar - combustível estequiométrica no caso onde o combustível é gasolina e o tempo de injeção permitindo obter uma mistura ar - combustível estequiométrica no caso onde o combustível é álcool. Com vantagem, este tempo de injeção central corresponde ao tempo de injeção necessário para obter, com gasolina, uma riqueza 1, aumentada de 35%. Esta etapa permite evitar paralisações suplementares e assegurar que a próxima partida será efetuada em boas condições.
Se as condições da etapa 33 não forem atendidas, a etapa 37 e, se necessário, a etapa 36 é (são) realizada (s).
Após a etapa 34, a etapa 37 e, conforme o caso, a etapa 36 é (são) realizada (s).
Com esta estratégia reativa, é possível (e permissível nos casos particulares) ter, no máximo, apenas um incremento do tempo de injeção não desejado. Para remediar esta dificuldade, somente uma fração, com vantagem 60%, da duração de injeção após correção é armazenada pelo processador antes de ser eletricamente desconectado. Este armazenamento fracional evita uma super-riqueza não desejada na próxima partida do motor. Faz-se referência agora aos cronogramas da figura 3. O sinal marcado 41 nesta figura é o sinal de saída da sonda de riqueza e o sinal 42 é o resultado da filtração do sinal 41. As escalas 41a e 42b , graduadas em milivolts, permitem, respectivamente, ler os valores tomados por estes sinais.
O sinal 43 dá o regime do motor considerado, sua coordenada sendo lida na graduação 43a em revoluções por minuto. O sinal 44 representa a porcentagem de aumento da duração das injeções, em outras palavras os intervalos de programação.
Observa-se claramente nesta figura que quando o sinal filtrado 42 atinge um limiar pré-calibrado, a porcentagem de aumento da duração das injeções muda passando no ponto A de 10 a 30%. Isto significa que a injeção seguinte será 20% mais longa que a imediatamente precedente.
Graças a esta estratégia, adapta-se permanentemente a duração das injeções à mistura dos combustíveis contidos no tanque do motor bi- combustível.

Claims (9)

1. Processo de controle de um motor de combustão interna (1) destinado a funcionar seja com gasolina, seja com álcool, seja com uma proporção variável dos dois combustíveis, comportando uma unidade de controle eletrônico (5) capaz de controlar o referido motor (1), um conduto de admissão (3) e um tubo de escapamento (4), equipado com uma sonda de riqueza (8), caracterizado pelo fato de que ele compreende, pelo menos, uma etapa consistindo em determinar a riqueza da mistura ar - combustível entrando nos cilindros de combustão e uma etapa (34) consistindo, em função da riqueza da mistura ar - combustível, em aumentar, por patamar, a duração de injeção para adaptá-la à mistura de combustível presente no tanque do motor e obter uma mistura ar - combustível sensivelmente estequiométrica.
2. Processo de controle de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (32) consistindo em determinar a riqueza da mistura ar - combustível compreende: i. uma etapa (31) consistindo em determinar se o ponto de funcionamento do motor requer a riqueza da mistura ar - combustível, ii. uma etapa (32) consistindo em filtrar o sinal de saída da sonda de riqueza, iii. uma etapa (33) de comparação deste sinal filtrado a um limiar predeterminado, iv. uma etapa (33) de temporização de estabilização.
3. Processo de controle de uni motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa consistindo em aumentar por patamar a duração (34) de injeção é efetuada se no fim da temporização de estabilização o valor do sinal filtrado for inferior ao limiar predeterminado.
4. Processo de controle de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o patamar de aumento da duração de injeção é proporcional à precedente duração de injeção.
5. Processo de controle de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o patamar de aumento da duração de injeção corresponde a 20% da duração de injeção nominal quando o combustível é gasolina.
6. Processo de controle de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que temporizaçao de estabilização é reinicializada após cada aumento da duração de injeção.
7. Processo de controle de um motor de combustão interna de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que após a detecção de uma paralisação do motor e se a mistura ar - combustível contida nas câmaras de combustão do motor for pobre, a duração de injeção do ciclo motor seguinte corresponde sensivelmente a um valor mediano entre o tempo de injeção necessário para obter uma mistura ar - combustível estequiométrica, no caso em que o tanque do motor só contém gasolina, e o tempo de injeção necessário para obter uma mistura ar - combustível estequiométrica, no caso em que o tanque só contém álcool.
8. Processo de controle de um motor de combustão interna de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o valor da duração de injeção corresponde ao tempo de injeção necessário para obter uma mistura ar - combustível estequiométrica no caso onde o reservatório do motor só contém gasolina, aumentado em 33%.
9. Processo de controle de um motor de combustão interna de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma fração da duração de injeção precedente à desconexão elétrica da unidade de controle eletrônico é armazenada.
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