BRPI0803628B1

BRPI0803628B1 - método de controle de um sistema de injeção direta do tipo tubo comum provido de uma bomba de combustível de alta pressão

Info

Publication number: BRPI0803628B1
Application number: BRPI0803628A
Authority: BR
Inventors: Gabriele Serra; Matteo De Cesare; Giovanni Prodi
Original assignee: Magneti Marelli Powertrain S.P.A.
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2018-12-26
Also published as: US7789068B2; BRPI0803628A2; CN101440765B; ATE460582T1; EP2042720B1; DE602007005260D1; EP2042720A1; CN101440765A; US20090139489A1

Abstract

método de controle de um sistema de injeção direta do tipo tubo comum provido de uma bomba de combustível de alta pressão. trata-se de um método de controle de um sistema de injeção direta (1) do tipo tubo comum em um motor de combustão interna (2); o método de controle contemplando as etapas de: alimentar o combustível pressurizado a um tubo comum (5) por meio de uma bomba de alta pressão (6) apresentando pelo menos um elemento de bombeamento (15) operado mecanicamente por um eixo cardá (21) do motor de combustão interna (2); medir a posição angular do eixo cardã (21); medir a pressão de combustível (p~ rail~) no tubo comum (5); analisar as oscilações da pressão de combustível (p~ rail~) no tubo comum (5); e determinar a fase do elemento de bombeamento (15) da bomba de alta pressão (6) em relação ao eixo cardã (21) de acordo com as oscilações da pressão de combustível (p~ rail~) no tubo comum (5).

Description

INJEÇÃO DIRETA DO TIPO TUBO COMUM PROVIDO

DE UMA BOMBA DE COMBUSTÍVEL DE ALTA PRESSÃO”.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um método de controle de um sistema de injeção direta do tipo de tubo comum provido de uma bomba de combustível de alta pressão.

ESTADO DA TÉCNICA

Em um sistema de injeção direta do tipo de tubo comum, uma bomba de alta pressão recebe um fluxo de combustível de um tanque por meio de uma bomba de baixa pressão e alimenta o combustível a um tubo comum conectado hidraulicamente a vários injetores. A pressão de combustível 15 dentro do tubo comum deve ser controlada constantemente de acordo com a situação do motor ou pela variação da vazão instantânea da bomba de alta pressão ou pela alimentação constante de um combustível em excesso ao tubo comum e pela descarga do combustível em excesso do próprio tubo comum por 20 meio de uma válvula de ajuste. Geralmente, a solução que consiste em variar a vazão instantânea da bomba de alta pressão é preferida, pois apresenta uma eficiência energética muito maior e não provoca o superaquecimento do combustível.

Com o intuito de variar a vazão instantânea da bomba de alta pressão, sugeriu-se uma solução do tipo apresentado no pedido de patente EP0481964A1 ou na patente

US6116870Α1 que descreve o uso de uma bomba de alta pressão de vazão variável capaz de alimentar o tubo comum apenas com a quantidade de combustível necessária para manter a pressão de combustível no tubo comum igual ao valor desejado;

especificamente, a bomba de alta pressão é provida de um atuador eletromagnético capaz de variar a vazão da bomba de alta pressão a cada instante pela variação do instante de fechamento de uma válvula de admissão da própria bomba de alta pressão.

Como alternativa, de modo a variar a vazão instantânea da bomba de alta pressão, sugeriu-se a inserção de um dispositivo de ajuste da vazão a montante da câmara de bombeamento compreendendo um gargalo de seção continuamente variável que é controlado de acordo com a pressão necessária dentro do tubo comum.

No entanto, ambas as soluções supramencionadas para variar a vazão instantânea da bomba de alta pressão são complexas do ponto de vista mecânico e não permitem o ajuste da vazão instantânea da bomba de alta pressão com muita precisão. Além disso, o dispositivo de ajuste da vazão compreendendo um gargalo de seção variável apresenta uma 20 seção de passagem pequena no caso de vazões baixas e tal seção de passagem pequena determina uma perda de pressão local elevada (perda de carga local) que pode comprometer a operação correta de uma válvula de admissão que ajusta a admissão de combustível na câmara de bombeamento da bomba de alta pressão.

Por esse motivo, sugeriu-se uma solução do tipo apresentado no pedido de patente EP1612402A1, que se refere a uma bomba de alta pressão compreendendo uma série de elementos de bombeamento operados em movimento recíproco por meio de cursos de admissão e distribuição correspondentes e na qual cada elemento de bombeamento é provido de uma válvula de admissão correspondente em comunicação com um tubo de admissão alimentado por uma bomba de baixa pressão. No tubo de admissão, é disposta uma válvula de interrupção controlada de maneira dividida para ajustar a vazão de combustível instantânea alimentada à bomba de alta pressão; em outras palavras, a válvula de interrupção é uma válvula tipo abre/fecha (liga/desliga) que é acionada modificando-se a razão entre o tempo de abertura e o tempo fechamento de modo a variar a vazão de combustível instantânea alimentada à bomba de alta pressão. Desse modo, a válvula de interrupção sempre apresenta uma seção de passagem ampla e eficaz que não determina uma perda considerável da pressão local (perda de carga local).

A válvula de interrupção é controlada sincronicamente ao acionamento mecânico da bomba de alta pressão (que é realizado por uma transmissão mecânica que recebe o movimento do eixo cardã) por meio de uma freqüência de acionamento da válvula de interrupção tendo uma razão de sincronização interna constante, predeterminada de acordo com a freqüência de bombeamento da bomba de alta pressão (normalmente, um ciclo de abertura/fechamento da válvula de interrupção é realizado para cada curso de bombeamento da bomba de alta pressão). Observou-se que há um ângulo crítico bastante estreito em cada bombeamento da bomba de alta pressão; se o comando de abertura da válvula de interrupção for dado no ângulo crítico, é possível que ocorram irregularidades na distribuição do combustível à bomba de alta pressão e tais irregularidades de distribuição causariam posteriormente uma perturbação na pressão do combustível no tubo comum.

A fim de evitar o envio do comando de abertura da válvula de interrupção no ângulo de bombeamento crítico da bomba de alta pressão, sugeriu-se pôr em fase os comandos da válvula de interrupção de acordo com o bombeamento da bomba de alta pressão; no entanto, tal solução requer o conhecimento preciso da fase de bombeamento da bomba de alta pressão (isto é, a fase de acionamento mecânico da bomba de alta pressão) e, portanto, exige a instalação de um codificador angular na bomba de alta pressão com um aumento considerável nos custos (um codificador angular é um sensor bastante oneroso e de difícil manuseio).

Como alternativa à instalação de um codificador angular na bomba de alta pressão, é possível usar o sinal fornecido pela roda fônica que detecta instantaneamente a posição angular do eixo cardã a partir do qual o movimento que opera a bomba de alta pressão é obtido; entretanto, neste caso, é necessário realizar uma construção e montagem precisa da transmissão mecânica, que deriva o movimento do eixo cardã para operar a bomba de alta pressão, e da própria bomba de alta pressão, levando a um aumento considerável nos custos de construção e montagem de tais componentes. Em outras palavras, a transmissão mecânica que opera a bomba de alta pressão recebe o movimento do eixo cardã e, então, apresenta uma freqüência de acionamento proporcional à velocidade de rotação do eixo cardã (como conseqüência, conhecendo-se a velocidade de rotação do eixo cardã, a freqüência de acionamento da transmissão mecânica que opera a bomba de alta pressão é imediatamente conhecida); no entanto, devido às limitações de construção e montagem, a transmissão mecânica que opera a bomba de alta pressão não pode assegurar a fase predeterminada com respeito ao eixo cardã e, portanto, a fase entre a transmissão mecânica que aciona a bomba de alta pressão e o eixo cardã não pode ser conhecida de antemão.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

O objetivo da presente invenção é o de oferecer um método de controle de um sistema de injeção direta do tipo de tubo comum provido de uma bomba de combustível de alta pressão, tal método de controle sendo livre das desvantagens supramencionadas e, em especial, sendo de implementação fácil e de custo compensador.

De acordo com a presente invenção, é proposto um método de controle de um sistema do tipo de tubo comum com uma bomba de combustível de alta pressão conforme descrito nas reivindicações apensas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Agora, descreveremos a presente invenção com referência ao desenho apenso ilustrando uma concretização nãorestritiva dela; mais especificamente, a figura apensa é uma vista diagramática de uma sistema de injeção do tipo de tubo comum que implementa o método de controle objeto da presente invenção.

CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

Na figura em anexo, o número 1 indica, como um todo, um sistema do tipo tubo comum para a injeção direta de combustível em um motor de combustão interna 2 provido de quatro cilindros 3. O sistema de injeção 1 compreende quatro injetores 4, cada um dos quais apresenta um sistema de acionamento hidráulico por agulha e é adaptado para injetar o combustível diretamente dentro de um cilindro correspondente 3 do motor 2 e receber o combustível pressurizado a partir de um tubo comum 5.

Uma bomba de alta pressão de distribuição variável 6 alimenta o combustível ao tubo comum 5 por meio de um tubo de distribuição 7. Por sua vez, a bomba de alta pressão 6 é alimentada por uma bomba de baixa pressão 8 por meio de um tubo de admissão 9 da bomba de alta pressão 6. A bomba de baixa pressão 8 é disposta dentro de um tanque de combustível 10, no qual avança um canal de descarga 11 do combustível em excesso do sistema de injeção 1, tal canal de descarga 11 recebendo o combustível em excesso tanto dos injetores 4 quanto de uma válvula mecânica de alívio de pressão 12, a qual é acoplada hidraulicamente ao tubo comum 5. A válvula de alívio de pressão 12 é calibrada para se abrir automaticamente quando a pressão de combustível dentro do tubo comum 5 exceder um valor de segurança que assegura a estanqueidade e a segurança do sistema de injeção 1.

Cada injetor 4 é adaptado para injetar uma quantidade variável de combustível dentro do cilindro 3 correspondente sob o controle de uma unidade eletrônica de controle 13. Como mencionado anteriormente, os injetores 4 têm acionamento hidráulica da agulha e são, então, conectados ao canal de descarga 11, o qual apresenta uma pressão ligeiramente maior do que a pressão ambiente e avança a montante da bomba de baixa pressão 8 diretamente para dentro do tanque 10. Para seu acionamento, isto é, para injetar combustível, cada injetor 4 extrai certa quantidade de combustível pressurizado que é descarregado no canal de descarga 11.

A unidade eletrônica de controle 13 é conectada a um sensor de pressão 14 que detecta a pressão do combustível P_raii dentro do tubo comum 5 e, de acordo com a pressão de combustível P_raii dentro do tubo comum 5, controla em realimentação a vazão da bomba de alta pressão 6; dessa forma, a pressão de combustível P_ran dentro do tubo comum 5 é mantida igual a um valor desejado variável com o tempo de acordo com a situação do motor (isto é, de acordo com as condições de operação do motor 2).

A bomba de alta pressão 6 compreende um par de elementos de bombeamento 15, cada um formado por um cilindro 16 contendo uma câmara de bombeamento 17, na qual um pistão móvel 18 desliza em movimento recíproco impulsionado por um came 19 operado por uma transmissão mecânica 20 que recebe o movimento de um eixo cardã 21 do motor de combustão interna 2. Cada câmara de compressão 17 é provida de uma válvula de admissão 22 correspondente, em comunicação com o tubo de admissão 9, e uma válvula de distribuição 23 correspondente, em comunicação com o tubo de distribuição 7. Os dois elementos de bombeamento 15 são operados de forma recíproca em oposição de fase e, portanto, o combustível enviado à bomba de alta pressão 6 através do tubo de admissão 9 é extraído apenas por um elemento de bombeamento 15 de cada vez, que, naquele momento, está realizando o curso de admissão (no mesmo momento, a válvula de admissão 22 do outro elemento de bombeamento 15 está certamente fechada, estando o outro elemento de bombeamento 15 na fase de compressão).

Ao longo do tubo de admissão 9, é disposta uma válvula de interrupção 24, que apresenta um acionamento eletromagnético, é controlada pela unidade eletrônica de controle 13 e é do tipo abre/fecha (liga/desliga); em outras palavras, a válvula de interrupção 24 só pode assumir uma posição totalmente aberta ou uma posição totalmente fechada. De forma específica, a válvula de interrupção 24 apresenta uma seção de introdução eficazmente ampla de modo a permitir a alimentação suficiente de cada elemento de bombeamento 17 sem causar nenhuma queda de pressão.

A variação da pressão de combustível dP^/dí no tubo comum 5 resulta da seguinte equação de estado do tubo comum 5:

[1] dP_raii/dt = (k_b/V_r) χ (m_HP - m_Inj - m_Leak ft^BackFlow) dP_raii/dt é a variação da pressão de combustível no tubo comum 5;

k_b é o módulo de massa do combustível;

V_r é o volume do tubo comum 5;

m_HP é a vazão de combustível da bomba de alta pressão 6;

minj é a vazão de combustível injetado nos cilindros 3 pelos injetores 4;

m_Leak é a vazão de combustível perdida por vazamento (em grande parte pelos injetores 4);

niBackFiow rate é a vazão de combustível extraída pelos injetores 4 para seu acionamento e descarregada no canal de descarga 11.

Com base na equação ilustrada acima, toma-se claro que a variação da pressão de combustível dP_ran/dt no tubo comum 5 é positiva se a vazão de combustível m_Hp da bomba de alta pressão 6 for maior do que a soma da vazão de combustível m_Inj injetada nos cilindros 3 pelos injetores 4, da vazão de combustível perdida pelo vazamento m_Leak e da vazão de combustível m_BackFiow extraída pelos injetores 4 para seu acionamento e descarregada no canal de descarga 11. Vale a pena notar que a vazão de combustível m_lnj injetada nos cilindros 3 pelos injetores 4 e a vazão de combustível m_BackF|_0W extraída pelos injetores 4 para seu acionamento e descarregada no canal de descarga 11 são extremamente variáveis (podendo ser, inclusive, iguais a zero) de acordo com o modo de acionamento dos injetores 4, ao passo que a vazão de combustível perdida pelo vazamento m_Leak é bastante constante (ela apresenta apenas um pequeno aumento à medida que a pressão de combustível P^i no tubo comum aumenta) e está sempre presente (isto é, nunca é igual a zero).

A vazão da bomba de alta pressão 6 é controlada apenas utilizando-se a válvula de interrupção 24 que é controlada de forma dividida pela unidade eletrônica de controle 13 de acordo com a pressão de combustível P_rai] no tubo comum 5. De forma específica, a unidade eletrônica de controle 13 determina o valor desejado da pressão de combustível P_raii dentro do tubo comum 5 a cada instante de acordo com a situação do motor e, como conseqüência, ajusta a vazão de combustível instantânea alimentada pela bomba de alta pressão 6 ao tubo comum 5 para seguir o valor desejado da pressão de combustível P_rail no próprio tubo comum 5. A fim de ajustar a vazão de combustível instantânea alimentada pela bomba de alta pressão 6 ao tubo comum 5, a unidade eletrônica de controle 13 ajusta a vazão de combustível instantânea extraída pela bomba de alta de pressão 6 por meio da válvula de interrupção 24 variando-se a razão entre a duração do tempo de abertura e a duração do tempo de fechamento da válvula de interrupção 24.

Em outras palavras, a unidade eletrônica de controle 13 controla ciclicamente a abertura e o fechamento da válvula de interrupção 24 a fim de restringir a vazão de combustível extraída pela bomba de alta pressão 6 e ajusta a vazão de combustível extraída pela bomba de alta pressão 6 variando a razão entre a duração do tempo de abertura e a duração do tempo de fechamento da válvula de interrupção 24. Ao variar a razão entre a duração do tempo de abertura e a duração do tempo de fechamento da válvula de interrupção 24, a porcentagem do tempo de abertura da válvula de interrupção 24 é variada em relação à duração da rotação de bombeamento da bomba de alta pressão 6. Durante o tempo de abertura da válvula de interrupção 24, a bomba de alta pressão 6 extrai a vazão máxima capaz de atravessar a válvula de interrupção 24, ao passo que, durante o tempo de fechamento da válvula de interrupção 24, a bomba de alta pressão 6 não extrai nada; dessa forma, é possível obter uma vazão média da rotação de bombeamento da bomba de alta pressão 6 que pode variar entre um valor máximo e zero.

Já foi observado que, em cada bombeamento da bomba de alta pressão 6, há um ângulo crítico bastante estreito; se o comando de abertura da válvula de interrupção 24 for dado no ângulo crítico, é possível que ocorram irregularidades na distribuição de combustível à bomba de alta pressão 6 e tais irregularidades de distribuição causariam subsequentemente uma perturbação da pressão de combustível P_raii no tubo comum 5.

De acordo com uma concretização preferida, a unidade eletrônica de controle 13 aciona a válvula de interrupção 24 sincronicamente ao acionamento mecânico da bomba de alta pressão 6 (que é realizado pela transmissão mecânica 20 que recebe o movimento do eixo cardã 21) por meio de uma freqüência de acionamento da válvula de interrupção 24 tendo uma razão de sincronização inteira constante, predeterminada de acordo com a freqüência de bombeamento da bomba de alta pressão 6 (normalmente, um ciclo de abertura/fechamento da válvula de interrupção 24 é realizado para cada bombeamento da bomba de alta pressão 6). Com o intuito de evitar o envio do comando de abertura da válvula de interrupção 24 no ângulo crítico, a unidade eletrônica de controle 13 ajusta apropriadamente a fase do comando de abertura da válvula de interrupção 24 em relação ao acionamento mecânico da bomba de alta pressão 6 (isto é, em relação à posição angular do eixo cardã 21 de onde é obtido o movimento para o acionamento da bomba de alta pressão 6); como conseqüência, a unidade eletrônica de controle 13 deve conhecer a fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21 com uma precisão ao menos satisfatória.

Ou seja, a unidade eletrônica de controle 13 ajusta a fase do acionamento da válvula de interrupção 24 em relação ao acionamento mecânico da bomba de alta pressão 6 (isto é, em relação à posição angular do eixo cardã 21 de onde é obtido o movimento para o acionamento da bomba de alta pressão 6) de modo que o comando de abertura da válvula de interrupção 24 seja enviado em uma posição angular desejada fora do ângulo crítico da bomba de alta pressão 6.

A fim de estimar a fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21, a unidade eletrônica de controle 13 mede, da maneira conhecida, a posição angular do eixo cardã 21 por meio de uma roda fônica (não ilustrada) encaixada no próprio eixo cardã 21, mede, da maneira conhecida, a pressão de combustível P_rail no tubo comum 5 por meio do sensor de pressão 14, analisa as oscilações da pressão de combustível P_rai] no tubo comum 5 e determina a fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21 de acordo com as oscilações da pressão de combustível P_raiino tubo comum 5.

De preferência, a unidade eletrônica de controle 13 determina a fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21 de acordo com as oscilações da pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 quando não há injeção de combustível, isto é, durante a etapa de pressurização do tubo comum 5 quando o motor de combustão interna 2 é acionado ou durante a etapa de interrupção do motor de combustão interna 2. De maneira específica, a unidade eletrônica de controle 13 determina a fase dos elementos de bombeamento 15 durante a fase de interrupção do motor de combustão interna 2 apenas quando a pressão de combustível P_railno tubo comum 5 é maior do que o valor limite predeterminado (isto é, após a pressão P_ran ter atingido um valor essencialmente fixo) e/ou apenas quando a velocidade de rotação do eixo cardã 21 é incluída em uma faixa de medidas predeterminada; dessa forma, é possível tomar a informação presente no sinal de pressão mais evidente aumentando-se a precisão na determinação da fase dos elementos de bombeamento 15.

De acordo com a equação precedente [1], quando não há injeção de combustível, a pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 aumenta devido à vazão de combustível m_Hp da bomba de alta pressão 6 e cai devido à vazão de combustível m_Leak perdida pelo vazamento. A vazão de combustível m_Leak perdida pelo vazamento é bastante constante (ela apresenta apenas um pequeno aumento quando a pressão de combustível P_rai] no tubo comum 5 aumenta) e está sempre presente (isto é, nunca é igual a zero), ao passo que a vazão de combustível m_Hp da bomba de alta pressão 6 tem uma tendência variável com o valor zero no TDC (Ponto Morto Superior) dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6; como consequência, quando não há injeção de combustível, a pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 tem uma tendência variável com os valores máximos no TDC (Ponto Morto Superior) dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6.

A fím de determinar a fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21, a unidade eletrônica de controle 13 determina a posição angular do eixo cardã 21 em que a pressão de combustível P_rai] no tubo comum 5 atinge um valor máximo relativo e determina a posição angular do eixo cardã 21 em que o TDC de cada elemento de bombeamento 15 ocorre de acordo com a posição angular do eixo cardã 21 em que a pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 atinge um valor máximo relativo. De acordo com a primeira concretização, a posição angular do eixo cardã 21 em que o TDC (Ponto Morto Superior) de cada elemento de bombeamento 15 ocorre é estimada igual à posição angular do eixo cardã 21 em que a pressão de combustível P_rai] no tubo comum 5 atinge um valor máximo relativo. De acordo com uma concretização alternativa, a posição angular do eixo cardã 21 em que o TDC de cada elemento de bombeamento 15 ocorre é estimada igual à posição angular do eixo cardã 21 em que a pressão de combustível P_raü no tubo comum 5 atinge um valor máximo corrigido por um valor de correção angular; de preferência, o valor de correção angular é adicionado algebricamente à posição angular do eixo cardã 21 em que a pressão de combustível P_rail no tubo comum 5 atinge um valor máximo relativo e pode ser ou constante ou variável de acordo com a velocidade de rotação do eixo cardã 21, a pressão de combustível P^ no tubo comum 5 e/ou a vazão de combustível m_Ieak perdida pelo vazamento. O valor de correção angular leva em conta as inércias hidráulicas que determinam um desvio entre o TDC de cada elemento de bombeamento 15 e o pico de pressão no tubo comum 5.

Se a freqüência de medição (isto é, a freqüência de amostragem) da pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 for suficientemente alta (isto é, consideravelmente maior do que a freqüência de acionamento da bomba de alta pressão 6), a unidade eletrônica de controle 13 detecta uma seqüência de medições da pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 durante um ciclo de bombeamento correlacionando, à cada medida, a posição angular correspondente do eixo cardã 21 no momento da medição, identifica por meio de comparações matemáticas a maior medida e estabelece que a maior medida é o valor máximo relativo. Tal método é extremamente simples, mas, por outro lado, exige que a freqüência de medição (isto é, a freqüência de amostragem) da pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 seja alta, com uma conseqüente carga não-irrisória na unidade eletrônica de controle 13.

Como alternativa, na unidade eletrônica de controle 13, é armazenado um modelo de variação da pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 de acordo com a posição dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6. Em uso, a unidade eletrônica de controle 13 detecta uma seqüência de medições da pressão de combustível P_raii no tubo comum 5 durante um ciclo de bombeamento correlacionando, à cada medição, a posição angular correspondente do eixo cardã 21 no momento da medição, e estima a posição angular do eixo cardã 21 em que a pressão de combustível P_rai| no tubo comum 5 atinge um valor máximo relativo usando o modelo de variação da pressão de combustível P_rai] combinada com as medições da pressão de combustível P_raiiPor exemplo, o modelo de variação da pressão de combustível P_raji no tubo comum 5 pode ser representado pelas equações a seguir:

[2] [3]

Piaii é apressão de combustível no tubo comum 5;

k_b é o módulo de massa do combustível;

V_r é o volume do tubo comum 5;

m_Hp é a vazão de combustível da bomba de alta pressão 6;

niLeak é a vazão de combustível perdida pelo vazamento;

V_p é o volume de cada elemento de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6;

ίο η é o rendimento da bomba de alta pressão 6 determinado experimentalmente durante a etapa de desenvolvimento e otimização;

θ₀ é o ângulo inicial de distribuição que depende essencialmente da pressão de combustível P_raii no tubo 15 comum 5 e da velocidade de rotação do eixo cardã 21 (isto é, da velocidade de acionamento da bomba de alta pressão 6);

Θ é o ângulo de rotação da bomba de alta pressão 6.

A vazão de combustível m_Leak perdida por 20 vazamento pode ser estimada pela unidade eletrônica de controle quando não já injeção e a vazão de combustível m_Hp da bomba de alta pressão 6 é igual a zero analisando-se o declínio da pressão de combustível P_raii no tubo comum 5; de forma específica, utiliza-se a equação [4] a seguir, que deriva da 25 equação [1] supramencionada:

[4] dP_raii/dt = (k_b/V_r) x (- m_Leak) dP_rail/dt é a variação da pressão de combustível no tubo comum 5;

k_b é o módulo de massa do combustível;

V_r é o volume do tubo comum 5;

m_Leak é a vazão de combustível perdida pelo vazamento (em grande parte pelos injetores 4).

Em outras palavras, a contribuição da vazão de combustível m_Leak perdida por vazamento é eliminada da tendência da pressão de combustível P_rai] obtida no tubo comum 5 e a tendência medida da pressão de combustível P_rai] devido exclusivamente à bomba de alta pressão 6 é obtida; o faseamento almejado é obtido comparando-se a tendência medida da pressão de combustível P_raii devido exclusivamente à bomba de alta pressão 6 com a tendência teórica correspondente fornecida pela equação [3].

Vale a pena frisar que, de preferência, a unidade eletrônica de controle 13 realiza várias estimativas da fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21 em vários momentos posteriores e determina a média matemática possivelmente ponderada das várias estimativas; o procedimento é repetido até que a média obtida seja estabilizada.

O método supramencionado para estimar a fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21 apresenta muitas vantagens, pois permite determinar de maneira eficaz (isto é, com rapidez e precisão) e eficiente (isto é, com uma utilização mínima de recursos) a fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21. De forma específica, vale a pena frisar que o método supramencionado de estimativa da fase dos 5 elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão em relação ao eixo cardã 21 é de custo compensador e fácil de implementar em um sistema de injeção do tipo tubo comum, pois não necessita da instalação de nenhum componente adicional em relação aos normalmente já presentes.

Em virtude do método supramencionado de estimativa da fase dos elementos de bombeamento 15 da bomba de alta pressão 6 em relação ao eixo cardã 21, é possível evitar a realização de uma montagem precisa dispendiosa contemplando, durante a etapa de montagem, o ajuste da bomba de alta pressão 6 em um ângulo preciso em relação ao ângulo básico do motor de combustão interna 2.

Claims

Reivindicações

1. Método de controle de um sistema de injeção direta (1) do tipo galeria em um motor de combustão interna (2); o método de controle compreendendo as etapas de:

- alimentar o combustível pressurizado a uma galeria (5) por meio de uma bomba de alta pressão (6) apresentando pelo menos um elemento de bombeamento (15) operado mecanicamente por um eixo motor (21) do motor de combustão interna (2);

- medir a posição angular do eixo motor (21);

- medir a pressão de combustível (Praii) na galeria (5);

- analisar as oscilações da pressão de combustível (P_raii) na galeria (5); e

- determinar a fase do elemento de bombeamento (15) da bomba de alta pressão (6) em relação ao eixo motor (21) de acordo com as oscilações da pressão de combustível (Praii) no galeria (5);

sendo que a etapa de determinar a fase do elemento de bombeamento (15) da bomba de alta pressão (6) em relação ao eixo motor (21) adicionalmente compreende as etapas de: determinar a posição angular do eixo motor (21) em que a pressão de combustível (Praii) na galeria (5) atinge um valor máximo relativo; e determinar a posição angular do eixo motor (21) em que ocorre o ponto morto superior (TDC) do elemento de bombeamento (15) de acordo com a posição angular do eixo motor (21) em que a pressão de combustível (Praii) na galeria (5) atinge um valor máximo relativo;

o método de controle sendo caracterizado por a etapa de determinar a posição angular do eixo motor (21) em que a pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) atinge um máximo relativo adicionalmente compreende as etapas de:

- determinar um modelo de variação da pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) de acordo com a posição do elemento de bombeamento (15) da bomba de alta pressão (6);

- detectar uma sequência de medições de pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) durante um ciclo de bombeamento correlacionando-se a posição angular correspondente do eixo motor (21) no momento da medição a cada medida; e

- estimar a posição angular do eixo motor (21) em que a pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) alcança um relativo máximo utilizando o modelo de variação da pressão de combustível (Praii) combinado com as medições de pressão de combustível (Praii).

Petição 870180127665, de 06/09/2018, pág. 6/12
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2. Método de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o fato de que o modelo de variação da pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) é representado pelas seguintes equações:

Praii é a pressão de combustível na galeria (5);

kb é o módulo de massa do combustível;

V_r é o volume da galeria (5);

γπηρ é a vazão de combustível da bomba de alta pressão (6);

nriLeak é a vazão de combustível perdida por vazamento;

V_p é o volume de cada elemento de bombeamento (15) da bomba de alta pressão (6);

η é a eficiência da bomba de alta pressão (6);

θο é o início do ângulo de distribuição; e

Θ é o ângulo de rotação da bomba de alta pressão (6).
3. Método de controle, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por adicionalmente compreender as etapas de:

- alimentar o combustível à bomba de alta pressão (6) por meio de uma válvula de interrupção (24);

- controlar ciclicamente a abertura e o fechamento da válvula de interrupção (24) para restringir a vazão de combustível extraído pela própria bomba de alta pressão (6);

- ajustar a vazão de combustível extraído pela bomba de alta pressão (6) variando-se a razão entre a duração do tempo de abertura e a duração do tempo de fechamento da válvula de interrupção (24); e

- acionar a válvula de interrupção (24) sincronicamente com o acionamento mecânico da bomba de alta pressão (6) e, portanto, com a rotação do eixo motor (21).
4. Método de controle, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por

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3/4 compreender a etapa de fasear o acionamento da válvula de interrupção (24) em relação ao acionamento da bomba de alta pressão (6) de modo que a abertura da válvula de interrupção (24) ocorra em uma posição angular desejada em relação ao acionamento da bomba de alta pressão (6) e, portanto, em relação ao eixo motor (21).
5. Método de controle, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado por adicionalmente compreender as etapas de:

- determinar pelo menos um ângulo crítico da bomba de alta pressão (6); e

- fasear o acionamento da válvula de interrupção (24) em relação ao acionamento mecânico da bomba de alta pressão (6) e, portanto, em relação à rotação do eixo motor (21) de modo que o controle da abertura da válvula de interrupção (24) ocorra fora do ângulo crítico da bomba de alta pressão (6).
6. Método de controle, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por o fato de que a fase do elemento de bombeamento (15) da bomba de alta pressão (6) em relação ao eixo motor (21) é determinada de acordo com as oscilações da pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) quando não há injeção.
7. Método de controle, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o fato de que a fase do elemento de bombeamento (15) é determinada durante uma fase de interrupção do motor de combustão interna (2) apenas quando a pressão de combustível (Praii) na galeria (5) é maior do que um dado valor limite predeterminado.
8. Método de controle, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado por o fato de que a fase do elemento de bombeamento (15) é determinada durante uma fase de interrupção do motor de combustão interna (2) apenas quando a velocidade de rotação de um eixo motor (21) está compreendida em uma faixa de medições predeterminada.
9. Método de controle, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado por o fato de que a posição angular do eixo motor (21) em que ocorre o TDC do elemento de bombeamento (15) é estimada de acordo com a posição angular do eixo motor (21) em que a pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) atinge um valor máximo relativo.
10. Método de controle, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o

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4/4 fato de que a posição angular do eixo motor (21) em que ocorre o TDC do elemento de bombeamento (15) é estimada de acordo com a posição angular do eixo motor (21) em que a pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) atinge um valor máximo relativo corrigido por um valor de correção angular.
11. Método de controle, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o fato de que o valor de correção angular é constante e predeterminado.
12. Método de controle, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o fato de que o valor de correção angular varia de acordo com a velocidade de rotação do eixo motor (21), com a pressão de combustível (P_raii) na galeria (5) e/ou com uma vazão de combustível (mLeak) perdida por vazamento da galeria (5).