BRPI0902507A2 - Internal combustion engine multi-feed management system and method - Google Patents
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Abstract
SISTEMA E METODO DE GERENCIAMENTO DE ALIMENTAçãO MúLTIPLA EM MOTORES DE COMBUSTãO INTERNA, consistindo de um sistema eletrónico e método de controle com o fim de gerenciar e/ou monitorar o funcionamento de motores de combustão interna, visando condições ótimas de funcionamento em situações especificas pré-determinadas como: máximo rendimento térmico, menor consumo de combustíveis, menor emissão de poluentes gasosos, máxima potência, máxima substituição do combustível original, mínima substituição do combustível original e até mesmo sobre potência, não limitado somente a estes, dependendo da escolha do operador através de um controle eletrónico para alimentação múltipla de combustíveis líquidos em motores de combustão interna dotados de injeção de combustível original sob altas pressões no interior do cilindro (de forma direta ou indireta), ou sob baixas pressões (nas proximidades das válvulas de admissão ou interior do cilindro), que calcula e debita a correta quantidade dos combustíveis substituto e/ou auxiliar ou mesmo de liquido inerte (água) ou suas misturas, injetado ao coletor de admissão, e do combustível original (Ou primário), o qual pode ser adicionado diretamente no interior do cilindro ou nas proximidades das válvulas de admissão, através de atuação eletrónica nos motores que possuem tal sistema, ou atuação mecânica através de motor de passos ou válvulas elétricas atuando diretamente no governador mecânico (em motores que possuam tal sistema), possibilitando substituição parcial ou total do combustível original por combustível substituto e/ou auxiliar, injetado no coletor de admissão, antes ou depois do turbocompressor ou compressor mecânico, para qualquer condição de operação do motor (regime, aceleração, desaceleração, altas cargas, baixas cargas, altas rotações, baixas rotações), sem prejuízos ao funcionamento adequado do equipamento. O controle é projetado de tal maneira que, havendo esgotamento do combustivel substituto elou auxiliar, todo o sistema de alimentação e injeção deste combustivel é desligado, evitando-se funcionamento a seco de bomba e válvulas eletrónicas de injeção, retornando o motor à operação original, apenas com combustível primário injetado no interior do cilindro.MULTIPLE FEED MANAGEMENT MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES, consisting of an electronic system and control method for the purpose of managing and / or monitoring the operation of internal combustion engines, aiming at optimum operating conditions in specific situations. determined as: maximum thermal efficiency, lower fuel consumption, lower emission of gaseous pollutants, maximum power, maximum replacement of original fuel, minimum replacement of original fuel and even on power, not only limited to these, depending on the choice of operator through electronic control for multi-fueling liquid fuels in internal combustion engines fitted with original fuel injection under high pressures inside the cylinder (directly or indirectly) or under low pressures (near the intake valves or inside the cylinder). cylinder), which calculates and charge the correct amount of the substitute and / or auxiliary fuels or even inert liquid (water) or mixtures thereof injected into the intake manifold and the original (or primary) fuel which can be added directly into the cylinder or in the vicinity of the intake valves, by electronic actuation on engines having such a system, or mechanical actuation by stepper motor or electric valves acting directly on the mechanical governor (on engines having such a system), allowing partial or total replacement of the fuel. replacement fuel and / or auxiliary fuel, injected into the intake manifold, before or after the turbocharger or mechanical compressor, for any engine operating condition , without prejudice to the proper functioning of the equipment. The control is designed in such a way that if the substitute or auxiliary fuel is depleted, the entire fuel supply and injection system is shut down, avoiding dry running of electronic injection valves and pump, returning the engine to its original operation, only with primary fuel injected into the cylinder.
Description
"SISTEMA E MÉTODO DEGERENCIAMENTO DE ALIMENTAÇÃO MÚLTIPLA EM MOTORES DECOMBUSTÃO INTERNA"."MULTIPLE POWER SUPPLY MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD IN INTERNAL DECOMBUSTION ENGINES".
A presente invenção refere-se a umsistema e método aplicado em motores de combustão interna, comoenseja sua denominação, para o fim de gerenciar e/ou monitorar ofuncionamento dos mesmos, visando condições ótimas de operação emsituações específicas pré-determinadas como: máximo rendimentotérmico, menor consumo de combustíveis, menor emissão de poluentesgasosos, máxima potência, máxima substituição do combustível original,mínima substituição do combustível original e até mesmo sobrepotência,não limitado somente a estes, dependendo da escolha do operadoratravés de um controle eletrônico para alimentação múltipla decombustíveis líquidos em motores de combustão interna dotados deinjeção de combustível original sob altas pressões no interior do cilindro(de forma direta ou indireta), ou sob baixas pressões (nas proximidadesdas válvulas de admissão ou interior do cilindro), que calcula e controla aalimentação da correta quantidade do combustível substituto e/ou auxiliarou mesmo de líquido inerte (água) ou suas misturas, injetado no coletorde admissão, e do combustível original (ou primário), o qual pode seradicionado diretamente no interior do cilindro ou nas proximidades dasválvulas de admissão.The present invention relates to a system and method applied to internal combustion engines, such as their name, for the purpose of managing and / or monitoring their operation, aiming at optimum operating conditions in specific situations predetermined as: maximum thermal efficiency, lower fuel consumption, lower emission of gaseous pollutants, maximum power, maximum replacement of original fuel, minimum replacement of original fuel and even overpower, not only limited to these, depending on the operator's choice through an electronic multi-fuel control on engine fuels internal combustion engines equipped with original fuel injection under high pressures inside the cylinder (directly or indirectly), or under low pressures (near the intake valves or inside the cylinder), which calculates and controls the fuel supply of the correct amount of fuel l Substituted and / or even assisted inert liquid (water) or mixtures thereof, injected into the intake manifold, and the original (or primary) fuel, which may be added directly into the cylinder or near the intake valves.
Objetivos da Invenção:Objectives of the Invention:
Um primeiro objetivo é proporcionarum sistema e método para gestão e/ou monitoramento do modo deoperação do motor visando condições ótimas de funcionamento emsituações específicas pré-determinadas, tais como: máximo rendimentotérmico, menor consumo de combustíveis, menor emissão de poluentesgasosos, máxima potência, máxima substituição do combustível original,mínima substituição do combustível original e até mesmo sobrepotência,sendo mesmo possível a união de mais de uma das possibilidades acimadescritas (tal como máxima potência aliada a um mínimo consumo),dependendo da escolha do operador, a qual pode ser realizada porchave ou algum tipo de ajuste eletrônico, sendo o primeiro objetivopossibilitado pela aplicação do segundo, abaixo apresentado.A first objective is to provide a system and method for managing and / or monitoring the engine operation mode for optimum operating conditions in specific predetermined situations, such as: maximum thermal efficiency, lower fuel consumption, lower gaseous pollutant emission, maximum power, maximum replacement of the original fuel, minimal replacement of the original fuel and even overpower, and even more than one of the above possibilities (such as maximum power combined with minimum consumption) can be combined, depending on the operator's choice, which can be performed or some kind of electronic adjustment, the first objective being made possible by the application of the second, presented below.
A fim de se atingir o objetivo primário,tem-se um segundo objetivo da invenção, que consiste em prover umsistema que controle eficientemente a alimentação de um combustívelsubstituto e/ou auxiliar, líquido inerte ou suas misturas (como exemplo,água e álcool), no coletor de admissão de motores de combustão internae a conseqüente correção (redução ou aumento) da alimentação docombustível original, que pode ser injetado a altas pressões no interior docilindro, de forma direta ou indireta, no caso de motores que funcionamsob o ciclo Diesel, tal como previsto pela Pl 0502682-2 ou a baixaspressões nas proximidades das válvulas de admissão ou mesmo nointerior do cilindro, no caso dos motores que funcionam sob o ciclo Otto.In order to achieve the primary objective, there is a second objective of the invention, which is to provide a system that efficiently controls the supply of a substitute and / or auxiliary fuel, inert liquid or mixtures thereof (such as water and alcohol), the internal combustion engine intake manifold and the consequent correction (reduction or increase) of the original fuel supply, which may be injected directly or indirectly into high pressures within the cylinder, in the case of engines running under the Diesel cycle, such as as prescribed by Pl 0502682-2 or at low pressures near the inlet valves or even inside the cylinder for engines running under the Otto cycle.
É também objetivo da invenção proverum método capaz de determinar e controlar a quantidade correta decombustível substituto e/ou auxiliar ou líquido inerte ou suas misturas(como exemplo, água e álcool), a ser adicionado ao coletor de admissão,além deste ser capaz de corrigir (aumentar ou diminuir) a alimentação docombustível original (injetado a altas pressões no interior do cilindro, deforma direta ou indireta) ou a baixas pressões nas proximidades dasválvulas de admissão ou interior do cilindro, através de leitura deparâmetros do motor, cálculo das quantidades de combustíveis a seradicionada e/ou reduzidas pelo sistema secundário e/ou auxiliar dealimentação de combustíveis e acionamento nos respectivos sistemas deatuação (bicos injetores, bombas de combustível, atuadores mecânicosno governador, etc.) para o fim de atingir-se este objetivo.Descrição do Estado da Técnica:It is also an object of the invention to provide a method capable of determining and controlling the correct amount of substitute and / or auxiliary fuel or inert liquid or mixtures thereof (for example, water and alcohol) to be added to the intake manifold, in addition to being able to correct (increase or decrease) the original fuel supply (injected at high pressures inside the cylinder, directly or indirectly) or at low pressures near the inlet or cylinder valves by reading engine parameters, calculating fuel quantities to be added and / or reduced by the secondary and / or auxiliary fuel supply and drive systems in the respective drive systems (injector nozzles, fuel pumps, mechanical actuators in the governor, etc.) in order to achieve this objective. Technique:
É visível a tendência mundial à adoçãode veículos do tipo multicombustíveis, com a finalidade de redução douso combustíveis de fonte não renovável e/ou redução de custosoperacionais e/ou ganho de potência para aplicações específicas.The worldwide trend towards the adoption of multi-fuel vehicles is visible, with the purpose of reducing non-renewable fuels and / or reducing operating costs and / or power gain for specific applications.
No caso de soluções tecnológicas quevisam a utilização de duas linhas de alimentação de combustíveis (doisreservatórios para se evitar a mistura dos combustíveis, que podem tercaracterísticas químicas diferentes), tal como previsto pela Pl 0502682-2,é importante que haja um controle preciso para cálculo e débito dacorreta quantidade de combustíveis nas linhas de alimentação principal esecundária e/ou auxiliar.In the case of technological solutions requiring the use of two fuel feed lines (two reservoirs to avoid fuel mixing which may have different chemical characteristics) as provided for by Pl 0502682-2, it is important that there is precise control for calculation. and debiting the correct amount of fuel on the secondary and / or auxiliary main power lines.
O documento Pl 0801760-3 refere-se aum método de controle de sistema de alimentação substituta de gás paramotores do ciclo Otto, através de uso de uma única unidade eletrônica decontrole (ECU) que é responsável por comutar o acionamento dos bicosinjetores de combustível primário e de combustível substituto, ambosinstalados no coletor de admissão, dependendo da escolha do operador.Neste caso, o motor opera apenas com um tipo de combustível (oulíquido, sendo este o combustível original, ou gasoso, sendo este osubstituto) e o controle limita-se a cortar a energia dos injetores decombustível primário transferindo o funcionamento para os injetores decombustível secundário ou substituto e vice e versa. Não é previstonenhum sistema de gerenciamento do modo de operação do motor.Document Pl 0801760-3 refers to a method of controlling the Otto cycle paramotor gas substitute power supply system through the use of a single electronic control unit (ECU) which is responsible for switching the drive of the primary fuel nozzles and replacement fuel, both installed in the intake manifold, depending on the operator's choice. In this case, the engine only operates on one type of fuel (either liquid, which is the original fuel, or gaseous, which is the substitute) and control is limited. to cut the power of the primary fuel injectors by transferring the operation to the secondary or replacement fuel injectors and vice versa. No engine operating mode management system is foreseen.
O pedido de patente internacional US7.509.209 B2 prevê um controle eletrônico para operaçãomulticombustível em motores do ciclo Diesel, visando principalmente asubstituição de diesel por combustível gasoso (gás natural), onde aescolha entre a operação apenas com diesel ou na condiçãomulticombustível é realizada por acionamento de uma chave tipo "switch"(opção do operador) e não prevê o uso do sinal de pressão do coletor deadmissão como um dos parâmetros de controle, item este fundamentalno caso de motores sobrealimentados (por turbocompressor oucompressor mecânico). Além disso, não descreve um método de controledo governador mecânico, para operação multicombustível, no caso demotores Diesel dotados deste sistema e não prevê um gerenciamento daoperação do motor visando condições ótimas de funcionamento emsituações específicas pré determinadas.International patent application US7.509.209 B2 provides for electronic control for multi-fuel operation in diesel-cycle engines, primarily aiming at replacing diesel with gaseous fuel (natural gas), where the choice between diesel-only operation or under multi-fuel condition is driven by a switch type (operator option) and does not foresee the use of the manifold pressure signal as one of the control parameters, which is fundamental in the case of supercharged engines (by turbocharger or mechanical compressor). Furthermore, it does not describe a mechanical governor control method for multi-fuel operation in the case of diesel engines equipped with this system and does not provide for engine operation management for optimal operating conditions in specific predetermined situations.
O Registro internacionalUS2002/0007805 A1 prevê um controle simplificado para um sistemabicombustível que opera com diesel e gás onde a mistura de combustívelsubstituto e/ou auxiliar (gás) não é realizada por válvulas eletrônicas deinjeção e, além disto, a escolha entre a operação somente com ocombustível original (diesel) ou na condição bicombustível pode serrealizada automaticamente ou manualmente (por chave do tipo liga/desliga). Além disso, o registro em questão não prevê um sistema decontrole para a correção (redução ou aumento) da alimentação docombustível original (diesel).International Registration US2002 / 0007805 A1 provides for simplified control for a diesel and gas biofuel system where substitute and / or auxiliary (gas) fuel mixing is not performed by electronic injection valves and, in addition, the choice between single-fuel operation. The original fuel (diesel) or bi-fuel condition can be realized automatically or manually (by on / off switch). Moreover, the registration in question does not provide for a control system for the correction (reduction or increase) of the original fuel (diesel) fuel.
O documento US2006/0266307 A1propõe um método de redução de poluentes em motores Dieselturbocomprimidos através da injeção de água no coletor de admissão,após o compressor mecânico ou turbocompressor, não interferindo como sistema de fornecimento de combustível ou seu controle. A injeção deágua ocorre antes e/ou depois do "intercooler" e não é realizada porválvulas eletrônicas de injeção e sim por pulverizadores nos quais avazão e pressão de água são controladas por uma bomba pulsativa.Os sistemas e métodos do Estado daTécnica não preveem o uso do sinal de pressão de coletor de admissão,como um parâmetro de controle e estão mais focados no uso decombustível gasoso para a substituição do combustível original.US2006 / 0266307 A1 proposes a method of reducing pollutants in turbocharged Diesel engines by injecting water into the intake manifold after the mechanical compressor or turbocharger, not interfering with the fuel delivery system or its control. Water injection occurs before and / or after the intercooler and is not performed by electronic injection valves but by sprayers in which water flow and pressure are controlled by a pulsating pump. State of the art systems and methods do not provide for use. intake manifold pressure signal as a control parameter and are more focused on the use of gaseous fuel to replace the original fuel.
Além disso, os sistemas e métodos doEstado da Técnica que visam a substituição do combustível original poroutro combustível (principalmente gasoso) contemplam uma seletora liga/ desliga, a fim de que o operador do veículo ou equipamento possadesligar ou ligar a alimentação de combustível substituto.In addition, prior art systems and methods for replacing the original fuel with another (mainly gaseous) fuel include an on / off switch, so that the vehicle or equipment operator can turn on or turn on the replacement fuel supply.
Ainda, os sistemas e métodos doEstado da Técnica não sugerem um controle adequado para o débito decombustível original, principalmente para motores do ciclo Diesel dotadosde governador mecânico, onde é necessária uma atuação mecânica nogovernador para que a correta substituição de combustível original pelosubstituto e/ou auxiliar seja possível.Furthermore, the state of the art systems and methods do not suggest adequate control of the original fuel flow, especially for diesel engine engines with a mechanical governor, where a governor mechanical actuation is required for the correct replacement of original fuel by the substitute and / or auxiliary be possible.
Finalmente, os sistemas e métodos doEstado da Técnica não preveem um sistema e método para gestão e/oumonitoramento do modo de operação do motor visando condições ótimasde funcionamento em situações específicas pré-determinadas como:máximo rendimento térmico, menor consumo de combustíveis, menoremissão de poluentes gasosos, máxima potência, máxima substituiçãodo combustível original, mínima substituição do combustível original e atémesmo sobrepotência, sendo mesmo possível a união de mais de umadas possibilidades acima descritas, dependendo da escolha do operador,através de substituição parcial do combustível original, que pode serinjetado a altas pressões no interior do cilindro ou a baixas pressões nasproximidades da válvula de admissão ou interior do cilindro por umcombustível ou líquido inerte ou suas misturas injetado no coletor deadmissão.Breve Descrição da Invenção.Finally, the state of the art systems and methods do not provide a system and method for managing and / or monitoring the engine operating mode for optimal operating conditions in specific predetermined situations such as maximum thermal efficiency, lower fuel consumption, lower pollutant emissions. maximum power, maximum replacement of the original fuel, minimum replacement of the original fuel and even overpower, and it is even possible to combine more than one of the possibilities described above, depending on the operator's choice, through partial replacement of the original fuel, which can be injected at high pressures inside the cylinder or at low pressures near the inlet valve or inside the cylinder by a fuel or inert liquid or mixtures injected into the manifold. Brief Description of the Invention.
O controle eletrônico proposto tem porobjetivo gerenciar e/ou monitorar o modo de operação do motor visandosempre condições ótimas de funcionamento em situações específicaspré-determinadas, tais como: máximo rendimento térmico, menorconsumo de combustíveis, menor emissão de poluentes gasosos,máxima potência, máxima substituição do combustível original, mínimasubstituição do combustível original e até mesmo sobre potência, nãosendo limitado somente a estes, sendo mesmo possível a união de maisde uma das possibilidades acima descritas, dependendo da escolha dooperador, a qual pode ser realizada por chave ou algum tipo de ajusteeletrônico. Para isto, o controle eletrônico proposto dosa a quantidadecorreta de combustível substituto e/ ou auxiliar ou líquido inerte ou suasmisturas (dependendo da aplicação a ser desejada), injetado ao coletorde admissão de motores de combustão internos aspirados ousobrealimentados por compressor mecânico ou turbocompressor, sejaqual for à condição de funcionamento do motorThe proposed electronic control aims to manage and / or monitor the operating mode of the engine aiming at optimal operating conditions in specific predetermined situations, such as: maximum thermal efficiency, lower fuel consumption, lower emission of gaseous pollutants, maximum power, maximum replacement. of the original fuel, minimal replacement of the original fuel and even on power, not only being limited to these, and it is even possible to join more than one of the possibilities described above, depending on the choice of the operator, which can be performed by key or some kind of electronic adjustment. . For this purpose, the proposed electronic control measures the correct amount of substitute and / or auxiliary fuel or inert liquid or their mixtures (depending on the application to be desired), injected into the intake manifold of aspirated internal combustion engines or supercharged by any mechanical compressor or turbocharger. engine operating condition
A idéia básica do sistema de controleproposto consiste na correção (redução ou aumento) da alimentação docombustível original, que pode ser injetado a altas pressões no interior docilindro, de forma direta ou indireta, e substituição deste por injeção decombustível substituto e/ou auxiliar ou mesmo de líquido inerte no coletorde admissão, podendo este ser efetuado antes ou depois doturbocompressor ou compressor mecânico, nos motores que possuemtais dispositivos de sobrealimentação, ou depois do filtro de ar, nosmotores aspirados, tal como previsto na Pl 0502682-2, onde sedemonstra a viabilidade termodinâmica da idéia em si.Os objetivos da invenção também sãoalcançados por meio de um método de determinação da quantidadecorreta de combustíveis a ser aumentado e reduzido e gerenciamento daoperação do motor, compreendendo as seguintes etapas:The basic idea of the proposed control system is to correct (reduce or increase) the original fuel supply, which can be injected directly or indirectly into high pressure inside the cylinder, and replace it with substitute and / or auxiliary or even fuel injection. of inert liquid in the intake manifold, which may be effected before or after the turbocharger or mechanical compressor, in engines with such supercharging devices, or after the air filter, in suction engines, as provided for in Pl 0502682-2, where they demonstrate the feasibility. The objectives of the invention are also achieved by a method of determining the correct amount of fuels to be increased and reduced and managing engine operation, comprising the following steps:
leitura do sinal de nível do tanque dearmazenamento de combustível secundário e/ou auxiliar. Este sinal éopcional e pode ser utilizado pelo controle eletrônico como parâmetrológico para possibilitar o acionamento do sistema de alimentação decombustível secundário e/ou auxiliar quando do acionamento do motor;tank level signal reading for secondary and / or auxiliary fuel storage. This signal is optional and can be used by the electronic control as a parameter to enable the activation of the secondary and / or auxiliary fuel supply system when the engine is started;
leitura de parâmetros do motornecessários para o cálculo correto do débito de combustível substitutoe/ou auxiliar ou mesmo de líquido inerte (rotação, temperatura ambiente,pressão no interior do coletor de admissão, posição do pedal deacelerador, posição da alavanca do governador, no caso de motoresDiesel com este dispositivo, temperatura do líquido de arrefecimento domotor, temperatura do ar no coletor de admissão, torque, posição daalavanca de câmbio, vazão do combustível original, vazão docombustível substituto e/ou auxiliar, pressão da linha de combustívelsubstituto, temperatura dos gases de escape e composição dos gases deescape), sendo necessário no mínimo uma destas variáveis para ocorreto cálculo, lidas através de sensores ou por meio de comunicaçãodireta com a Unidade de Controle Eletrônico (ECU) original do motor(caso o mesmo possua este dispositivo);engine parameter reading required for correct calculation of replacement fuel and / or auxiliary fuel or even inert liquid (rotation, ambient temperature, pressure inside the intake manifold, accelerator pedal position, governor lever position if Diesel engines with this device, engine coolant temperature, intake manifold air temperature, torque, shift lever position, original fuel flow, surrogate and / or auxiliary fuel flow, replacement fuel line pressure, exhaust and exhaust gas composition), and at least one of these variables is required for this calculation, read through sensors or through direct communication with the engine's original Electronic Control Unit (ECU) (if it has this device);
leitura da seleção do operador,operator selection reading,
podendo ser: máximo rendimento térmico, menor consumo decombustíveis, menor emissão de poluentes gasosos, máxima potência,máxima substituição do combustível original, mínima substituição docombustível original e até mesmo sobrepotência, não limitados somentea estes, sendo mesmo possível a união de mais de uma daspossibilidades acima descritas;which can be: maximum thermal efficiency, lower fuel consumption, lower emission of gaseous pollutants, maximum power, maximum replacement of original fuel, minimum replacement of original fuel and even overpower, not limited to these, and even the possibility of joining more than one possibility. described above;
cálculo do débito exato de combustívelsubstituto e ou auxiliar ou mesmo de líquido inerte a partir dosparâmetros de seleção do operador (máximo rendimento térmico, menorconsumo de combustíveis, menor emissão de poluentes gasosos,máxima potência, máxima substituição do combustível original, mínimasubstituição do combustível original e até mesmo sobre potência, nãolimitado somente a estes) e de funcionamento do motor (rotação,temperatura ambiente, pressão no interior do coletor de admissão,posição do pedal de acelerador, posição da alavanca do governador, nocaso de motores Diesel com este dispositivo, temperatura do líquido dearrefecimento do motor, temperatura do ar no coletor de admissão,torque, posição da alavanca de câmbio, vazão do combustível original,vazão do combustível substituto e/ou auxiliar, pressão da linha decombustível substituto, temperatura dos gases de escape e composiçãodos gases de escape), podendo estes parâmetros serem lidos através desensores ou por meio de comunicação direta com a Unidade de ControleEletrônico (ECU) original do motor (caso o mesmo possua estedispositivo), sendo necessário, no mínimo, um desses sinais para ocorreto cálculo da quantidade de combustível substituto e/ou auxiliar oumesmo de líquido inerte, adicionado ao coletor de admissão;calculating the exact throughput of surrogate and / or auxiliary fuels or even inert liquids from the operator selection parameters (maximum thermal efficiency, lower fuel consumption, lower gaseous pollutant emissions, maximum power, maximum replacement of original fuel, minimum replacement of original fuel and even over horsepower (not limited to these only) and engine operation (RPM, ambient temperature, pressure inside the intake manifold, throttle pedal position, governor lever position, Diesel engine malfunction with this device, temperature engine coolant temperature, intake manifold air temperature, torque, shift lever position, original fuel flow, replacement fuel and / or auxiliary fuel flow, replacement fuel line pressure, exhaust gas temperature, and gas composition these parameters can be l through deactivators or by direct communication with the engine's original Electronic Control Unit (ECU) (if it has this device), and at least one of these signals is required to calculate the amount of substitute and / or auxiliary fuel or even of inert liquid added to the intake manifold;
cálculo da quantidade correta decombustível original, que pode ser injetado a altas pressões no interior docilindro, de forma direta ou indireta ou a baixas pressões no coletor deadmissão ou interior do cilindro. É importante aqui salientar que asubstituição de combustível original por combustível substituto e/ouauxiliar ou líquido inerte ou suas misturas é dinâmica, ou seja,dependendo da condição de funcionamento do motor e escolha da opçãode funcionamento do mesmo pelo operador, uma substituição ideal decombustível original por substituto é calculada e dosada;Calculation of the correct amount of original fuel, which can be injected at high pressure inside the cylinder, directly or indirectly or at low pressure in the intake manifold or cylinder interior. It is important to note here that the replacement of original fuel by substitute and / or auxiliary fuel or inert liquid or mixtures thereof is dynamic, ie depending on the engine operating condition and choice of engine operation by the operator, an ideal replacement of the original fuel by substitute is calculated and dosed;
atuação eletrônica ou elétrica emválvulas eletrônicas de injeção, em sua forma preferencial ( ou emqualquer outro dispositivo de atuação ou de dosagem) para o corretofornecimento do combustível substituto e/ou auxiliar ou mesmo de líquidoinerte ou suas misturas;electronic or electric actuation in electronic injection valves, in their preferred form (or any other actuation or metering device) for the correct supply of substitute and / or auxiliary fuel or even liquid inert or mixtures thereof;
atuação eletrônica ou elétrica ematuadores para o correto fornecimento do combustível original;electronic or electrical performance ematuadores for the correct supply of the original fuel;
O sistema de controle propostocompreende uma unidade eletrônica de processamento (ECU)constituído de dispositivo de memória, em que podem ser armazenadosdados pré programados necessários para definir a quantidade decombustível substituto a ser fornecida e/ou ainda dados para se definir acorreção (aumento ou redução) da alimentação do combustível original,além de ser capaz de armazenar dados da operação do motor, comoexcedências de rotação, temperatura, torque, emissão de poluentes,consumo de combustíveis, etc.The proposed control system comprises an electronic processing unit (ECU) consisting of a memory device in which preprogrammed data needed to define the substitute fuel quantity to be supplied and / or data to define correction (increase or decrease) can be stored. It is capable of storing engine operation data such as engine speed, temperature, torque, pollutant emission, fuel consumption, and so on.
A unidade eletrônica deprocessamento (ECU) constitui também um processador de dados capazde realizar operações de cálculo, bem como pelo menos um conversoranalógico-digital (A/D), o qual converte para a forma digital sinaisanalógicos recebidos pela unidade eletrônica, como por exemplo, valoresde tensão do sensor de pressão no interior do coletor de admissão. Emuma forma alternativa da invenção, a unidade de controle eletrônico(ECU) compreende uma pluralidade de conversores analógico-digitaisque funcionam de forma paralela. Além disto, a unidade eletrônica deprocessamento pode apresentar, em uma forma alternativa, umainterface para comunicação com a ECU original do motor, podendoser na forma serial (CAN, LIN, FLEXRAY ou qualquer outroprotocolo de comunicação de dados existente ou a serdesenvolvido) ou paralela.The electronic processing unit (ECU) is also a data processor capable of performing calculation operations, as well as at least one digital to analog converter (A / D), which converts analog signals received by the electronic unit to digital form, for example, pressure sensor voltage values inside the intake manifold. In an alternative form of the invention, the electronic control unit (ECU) comprises a plurality of analog-to-digital converters that operate in parallel. In addition, the electronic processing unit may alternatively have an interface for communicating with the original engine ECU, may be in serial (CAN, LIN, FLEXRAY, or any other existing or to be developed) data communication protocol or parallel.
O sistema de controle atua emválvulas injetoras de combustível para o fornecimento do combustívelsubstituto. Desta forma a unidade eletrônica constitui também saídas depotência para acionamento de válvulas injetoras. A unidade eletrônicapode atuar em válvulas injetoras de alta impedância, bem como emválvulas injetoras de baixa impedância.The control system acts on fuel injector valves for the supply of substitute fuel. In this way the electronic unit also constitutes power outputs for actuating injection valves. The electronic unit can operate on high impedance injector valves as well as low impedance injector valves.
No caso do uso de mais de um injetorde alimentação de combustível substituto e/ou auxiliar ou mesmo delíquido inerte, pode haver uma única saída de potência para todos osinjetores ou saídas individuais para cada um ou qualquer combinaçãopara acionamentos individuais de alguns injetores e/ou acionamentos desubconjuntos de injetores, tal como visto na Figura 4.In the case of using more than one replacement fuel and / or auxiliary fuel injector or even inert liquid, there may be a single power output for all individual injectors or outputs for each or any combination for individual drives of some injectors and / or drives. injector assemblies as seen in Figure 4.
A correção (aumento ou redução) daalimentação do combustível original também pode ser controlada pelomesmo sistema, podendo ser de atuação eletrônica, no caso dosmotores que possuem controle eletrônico de injeção (ECU), ou deatuação mecânica (no caso de motores Diesel dotados deste sistema),onde o controle eletrônico proposto atua no governador mecânicoatravés de um ou mais atuadores (por exemplo, motor de passos,atuador pneumático, solenóide, motor DC ou qualquer outro dispositivode acionamento angular ou linear) em uma configuração preferencial,efetuando redução ou incremento da alimentação de combustíveloriginal, dependendo da condição de funcionamento ditada pela leiturados sensores do motor ou da leitura dos parâmetros da ECU original domesmo.O sistema de acordo com a invençãopode, alternativamente, atuar na bomba injetara através de um de um oumais atuadores (por exemplo, motor de passos, atuador pneumático,solenóide, motor DC ou qualquer outro dispositivo de acionamentoangular ou linear) em uma configuração preferencial, e/ou atuador,magnético, hidráulico ou mecânico.The correction (increase or decrease) of the original fuel supply can also be controlled by the same system, which can be electronically actuated in the case of engines that have electronic injection control (ECU) or mechanical deactivation (in the case of diesel engines equipped with this system). , where the proposed electronic control acts on the mechanical governor through one or more actuators (for example, stepper motor, pneumatic actuator, solenoid, DC motor or any other angular or linear drive device) in a preferred configuration, reducing or increasing power. depending on the operating condition dictated by the engine-read sensors or the reading of the original ECU parameters. The system according to the invention can alternatively actuate the pump by injecting it through one or more actuators (eg engine stepper, pneumatic actuator, solenoid, DC motor or any other the linear or linear drive device) in a preferred configuration, and / or actuator, magnetic, hydraulic or mechanical.
A grande vantagem do controleeletrônico (ECU) aqui proposto é que este permite que a tecnologiadesenvolvida e proposta na Pl 0502682-2 possa ser utilizada porqualquer operador, possibilitando que qualquer veículo ou equipamentodotado de motores do ciclo Diesel possam funcionar com substituiçãoparcial de etanol, injetado no coletor de admissão, em proporçõesvariando de 0% a 100% do volume de combustível primário ou originalnormalmente consumido, que, no caso dos motores do ciclo Diesel, éinjetado a altas pressões (diesel e/ou biodiesel e/ou óleo vegetais e/ouquerosene).The great advantage of the electronic control (ECU) proposed here is that it allows the technology developed and proposed in the Pl 0502682-2 to be used by any operator, enabling any vehicle or equipment equipped with diesel cycle engines to operate with partial ethanol replacement injected into the intake manifold, in proportions ranging from 0% to 100% of the volume of primary or original fuel normally consumed, which, in the case of diesel engines, is injected at high pressures (diesel and / or biodiesel and / or vegetable oil and / or kerosene) .
Assim sendo, a fim de permitir umamelhor elucidação do equipamento, proceder-se-á à sua descriçãopormenorizada, com referência aos desenhos abaixo, como segue:Therefore, in order to allow a better elucidation of the equipment, it will be described in detail, with reference to the drawings below, as follows:
A Fig. 1. ilustra a instalação de uma oumais válvulas eletrônicas de injeção (3) no coletor de admissão (1), emvista lateral, podendo ser instalada(s) após o compressor (4), tal como nodetalhe A, ou antes do compressor (4), tal como no detalhe B.Fig. 1. illustrates the installation of one or more electronic injection valves (3) in the intake manifold (1), side view, which can be installed after the compressor (4), such as Node A, or before the compressor (4) as in detail B.
A Fig. 2. ilustra o sistema aplicado aum motor originalmente controlado eletronicamente, destacando osparâmetros de entrada e de saída da Unidade de Controle Eletrônica(ECU) proposta neste documento (1) (controle eletrônico paragerenciamento e/ou monitoramento dos modos de operação do motorvisando condições ideais de funcionamento através de substituiçãoparcial de combustível original por combustível substituto debitado nocoletor de admissão), parâmetros de leitura (3) recebidos dostransdutores/sensores (2) instalados no motor (12) e recebidos pela ECUproposta neste documento (1), opção de operação (4) do motor a partirda escolha do operador (máxima, potência, menos emissão, menorconsumo, etc.), sinal da posição do pedal do acelerador (16) recebidopela ECU proposta (1), sinal do sensor de nível (17) de combustívelsubstituto e/ou auxiliar recebido pela UCU proposta (1), sinal de saída (5)para os bicos injetores (6) de combustível substituto e/ou auxiliar oulíquido inerte ou suas misturas, instalados no coletor de admissão (7),linha de alimentação de combustível substituto e/ou auxiliar ou líquidoinerte suas misturas (8) para os bicos injetores (6), sinal recebido daECU original do motor (10), podendo estes serem os parâmetros decontrole do motor, como rotação, temperatura, pressão, etc., e sinal desaída (11) da ECU proposta para controle da ECU original (9) do motor,visando a correção (aumento ou diminuição da alimentação docombustível original ao motor (12), sinal de controle do débito decombustível original ao motor fornecido pela ECU original (13), eparâmetros de controle enviados pelos sensores do motor e recebidopela ECU original (14) e sinal de posição do pedal do acelerador (16);Fig. 2. illustrates the system applied to an originally electronically controlled motor, highlighting the input and output parameters of the Electronic Control Unit (ECU) proposed in this document (1) (electronic control for management and / or monitoring of the operating modes of the motor. optimum operating conditions through partial replacement of original fuel with replacement fuel charged to the intake manifold), reading parameters (3) received from transducers / sensors (2) installed on the engine (12) and received by the ECU proposed in this document (1), engine operation (4) from operator choice (maximum, power, least emission, lowest consumption, etc.), throttle pedal position signal (16) received by the proposed ECU (1), level sensor signal (17) of substitute and / or auxiliary fuel received by the proposed UCU (1), output signal (5) for replacement and / or auxiliary fuel injector nozzles (6) inert liquid or mixtures thereof installed in the intake manifold (7), substitute and / or auxiliary fuel supply line or liquid inert mixtures thereof (8) to the nozzles (6), signal received from the original engine ECU (10), These may be the engine control parameters, such as speed, temperature, pressure, etc., and output signal (11) of the proposed ECU for control of the original engine ECU (9), aiming at correcting (increasing or decreasing the original fuel supply to engine (12), original fuel flow control signal to engine provided by original ECU (13), control parameters sent by engine sensors and received by original ECU (14) and throttle pedal position signal (16);
A Fig. 3. ilustra o sistema aplicado aum motor originalmente controlado eletronicamente, destacando osparâmetros de entrada e de saída da Unidade de Controle Eletrônica(ECU) proposta neste documento (1) (controle eletrônico paragerenciamento e/ou monitoramento dos modos de operação do motorvisando condição condições ideais de funcionamento através desubstituição parcial de combustível original por combustível substitutodebitado no coletor de admissão), parâmetros de leitura (3) recebidosdos transdutores/ sensores (2) instalados no motor (12) e recebidos pelaECU proposta neste documento (1), opção de operação (4) do motor apartir da escolha do operador (máxima, potência, menos emissão, menorconsumo, etc.), sinal da posição do pedal do acelerador (16) recebidopela ECU proposta (1), sinal do sensor de nível (17) de combustívelsubstituto e/ou auxiliar recebido pela UCU proposta (1), sinal de saída (5)para os bicos injetores (6) de combustível substituto e/ou auxiliar oulíquido inerte ou suas misturas, instalados no coletor de admissão (7),linha de alimentação de combustível substituto e/ou auxiliar ou líquidoinerte suas misturas (8) para os bicos injetores (6), sinal recebido daECU original do motor (10), podendo estes serem os parâmetros decontrole do motor, como rotação, temperatura, pressão, etc., e sinal desaída (11) da ECU proposta para controle da Interface deCondicionamento de Sinal (18) o qual recebe o sinal de controle (13) daECU original (9) do motor e a converte para um sinal corrigido (15),visando a correção (aumento ou diminuição da alimentação docombustível original ao motor (12) e parâmetros de controle enviadospelos sensores do motor e recebido pela ECU original (14) e sinal deposição do pedal do acelerador (16);Fig. 3. illustrates the system applied to an originally electronically controlled motor, highlighting the input and output parameters of the Electronic Control Unit (ECU) proposed in this document (1) (electronic control for management and / or monitoring of the operating modes of the motor. condition ideal operating conditions through partial replacement of original fuel by replacement fuel (inlet manifold), read parameters (3) received from transducers / sensors (2) installed on engine (12) and received by ECU proposed in this document (1), option operating speed (4) from operator choice (maximum, power, least emission, lowest consumption, etc.), throttle pedal position signal (16) received by proposed ECU (1), level sensor signal (17 ) of substitute and / or auxiliary fuel received by the proposed UCU (1), output signal (5) for the replacement fuel injector nozzles (6) and / or or inert liquid or mixtures thereof, installed in the intake manifold (7), substitute and / or auxiliary fuel supply line or inert mixtures thereof (8) to the nozzles (6), signal received from the original engine ECU (10) These may be the motor control parameters such as speed, temperature, pressure, etc., and output signal (11) from the proposed ECU for control of the Signal Conditioning Interface (18) which receives the control signal (13) from the ECU. engine (9) and converts it to a corrected signal (15) to correct (increase or decrease the original fuel supply to the engine (12) and control parameters sent by the engine sensors and received by the original ECU (14) and accelerator pedal deposition signal (16);
A Fig. 4. ilustra o sistema aplicado aum motor originalmente controlado de forma mecânica, destacando osparâmetros de entrada e de saída da Unidade de Controle Eletrônica(ECU) proposta neste documento (1) (controle eletrônico paragerenciamento e/ou monitoramento dos modos de operação do motorvisando condições ideais de funcionamento através de substituiçãoparcial de combustível original por combustível substituto debitado nocoletor de admissão), parâmetros de leitura (3) recebidos dostransdutores/ sensores (2) instalados no motor (12) e recebidos pelaECU proposta neste documento (1), opção de operação (4) do motor apartir da escolha do operador (máxima, potência, menos emissão, menorconsumo, etc.), sinal da posição do pedal do acelerador (16) recebidopela ECU proposta (1), sinal do sensor de nível (17) de combustívelsubstituto e/ou auxiliar recebido pela UCU proposta (1), sinal de saída (5)para os bicos injetores (6) instalados no coletor de admissão (7), linha dealimentação de combustível substituto e/ou auxiliar ou suas misturas (8)para os bicos injetores (6), sinal recebido do governador mecânico domotor (10), podendo estes serem a posição da alavanca da injetora,vazão de combustível original, etc., e sinal de saída (11) da ECUproposta para controle do(s) atuador(es) (15) visando o controle dogovernador mecânico (9) do motor, regulando o débito de combustíveloriginal ao motor (12), atuação do governador (13) no débito decombustível original do motor (12), e parâmetros de controle (14)enviados pelo do motor (12) e recebidos pelo governador (9), (comorotação do motor) e sinal da posição do pedal do acelerador (17);Fig. 4. illustrates the system applied to an originally mechanically controlled motor, highlighting the input and output parameters of the Electronic Control Unit (ECU) proposed in this document (1) (electronic control for management and / or monitoring of operating modes). of the engine for optimum operating conditions by partial replacement of original fuel with replacement fuel charged to the intake manifold), reading parameters (3) received from the transducers / sensors (2) installed on the engine (12) and received by the ECU proposed in this document (1), engine operating option (4) from operator choice (maximum, power, least emission, lowest consumption, etc.), throttle pedal position signal (16) received by proposed ECU (1), level sensor signal ( 17) substitute and / or auxiliary fuel received by the proposed UCU (1), output signal (5) for the nozzles (6) installed in the intake manifold (7), l the substitution and / or auxiliary fuel supply or mixtures thereof (8) to the nozzles (6), signal received from the mechanical governor domotor (10), which may be the position of the injector lever, original fuel flow, etc. , and ECU output signal (11) proposed for control of actuator (s) (15) aiming at the mechanical governor control (9) of the engine, regulating the original fuel delivery to the engine (12), governor actuation (13) ) at the original engine fuel flow (12), and control parameters (14) sent by the engine (12) and received by the governor (9), (engine rotate) and accelerator pedal position signal (17);
A Fig. 5 apresenta o diagrama decontrole para uma única válvula eletrônica de injeção (2) de combustívelsubstituto e/ou auxiliar ou mesmo de líquido inerte ou suas misturas,pela ECU proposta neste documento (1), instalada no coletor deadmissão (3);Fig. 5 presents the control diagram for a single electronic injection valve (2) for substitute and / or auxiliary fuel or even inert liquid or mixtures thereof, by the ECU proposed in this document (1), installed in the intake manifold (3);
A Fig. 6 apresenta o diagrama decontrole de mais de um injetor de alimentação de combustível substitutoe/ou auxiliar ou mesmo de líquido inerte ou suas misturas, onde podehaver uma única saída de potência para todos os injetores (2), tal comoapresentado no detalhe A, ou saídas individuais para cada um (detalheB) ou qualquer combinação para acionamentos individuais de algunsinjetores e/ou acionamentos de subconjuntos de injetores (detalhe C),instalados no coletor de admissão (3) de um motor de combustão interna,tal como apresentado na Fig. 1.Fig. 6 shows the control diagram of more than one substitute and / or auxiliary fuel feed injector or even inert liquid or mixtures thereof, where there may be a single power output for all injectors (2) as shown in detail A , or individual outputs for each (detail B) or any combination for individual injector drives and / or subassembly drives (detail C), installed in the intake manifold (3) of an internal combustion engine as shown in Fig. 1.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| BRPI0902507 BRPI0902507A2 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Internal combustion engine multi-feed management system and method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| BRPI0902507 BRPI0902507A2 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Internal combustion engine multi-feed management system and method |
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|---|---|
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ID=43719602
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| BRPI0902507 BRPI0902507A2 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Internal combustion engine multi-feed management system and method |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112192633A (en) * | 2020-09-23 | 2021-01-08 | 蚌埠学院 | Burdock drying and crushing device |
| CN119077866A (en) * | 2024-10-25 | 2024-12-06 | 安吉安盛竹木机械有限公司 | Push-type sawing equipment and sawing method |
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2009
- 2009-07-14 BR BRPI0902507 patent/BRPI0902507A2/en not_active Application Discontinuation
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