ES2221621T3 - Procedimiento para el control de un motor de combustion interna. - Google Patents
Procedimiento para el control de un motor de combustion interna.Info
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Abstract
Procedimiento para el funcionamiento de un motor de combustión interna (1), especialmente de un automóvil, en el que se inyecta combustible en al menos un primer tipo de funcionamiento durante una fase de aspiración o en un segundo tipo de funcionamiento durante una fase de compresión directamente a una cámara de combustión (4) y que se controla y/o regula de forma diferente en función del tipo de funcionamiento, caracterizado porque durante un proceso de conmutación entre dos tipos de funcionamiento se regula el número de revoluciones N del motor de combustión interna (1).
Description
Procedimiento para el control de un motor de
combustión interna.
La invención se refiere a un procedimiento para
el funcionamiento de un motor de combustión interna, especialmente
de un automóvil, en el que se inyecta combustible en al menos un
primer tipo de funcionamiento durante una fase de aspiración o en
un segundo tipo de funcionamiento durante una fase de compresión
directamente a una cámara de combustión y que se controla y/o regula
de forma diferente en función del tipo de funcionamiento. Por otra
parte, la invención se refiere a un dispositivo para el
funcionamiento de un motor de combustión interna, especialmente de
un automóvil, con medios, que inyectan combustible directamente a
una cámara de combustión en al menos un primer tipo de
funcionamiento durante una fase de aspiración o en un segundo tipo
de funcionamiento durante una fase de compresión y otros medios, que
controlan y/o regulan el motor de combustión interna de forma
diferente en función del tipo de funcionamiento.
Se conocen, en general, sistemas de este tipo
para la inyección directa de combustible a la cámara de combustión
de un motor de combustión interna. En este caso, se distingue como
primer tipo de funcionamiento un llamado modo de capas y como
segundo tipo de funcionamiento un llamado modo homogéneo. El modo de
capas se utiliza especialmente con cargas pequeñas a medias,
mientras que el modo homogéneo se aplica cuando existen grandes
cargas en el motor de combustión interna.
En la solicitud de patente DE 198 133 77 no
publicada todavía anteriormente se describe un motor de combustión
interna, especialmente para un automóvil. El motor de combustión
interna está provisto con una válvula de inyección, con la que se
puede inyectar combustible o bien en un primer tipo de
funcionamiento durante la fase de compresión o en un segundo tipo
de funcionamiento durante la fase de aspiración directamente a una
cámara de combustión. Por otra parte, está previsto un aparato de
control para la conmutación entre los dos tipos de funcionamiento y
para el control y/o regulación diferente en los dos tipos de
funcionamiento de las variables de funcionamiento que influyen sobre
el par real del motor de combustión interna en función de un par
teórico. Una modificación del par real durante un proceso de
conmutación es determinada por el aparato de control y en función
de ello se influye al menos sobre una de las variables de
funcionamiento desde el aparato de control.
En el caso de conmutación entre los tipos de
funcionamiento descritos, no se puede evitar totalmente una
sacudida debida a una modificación del par motor del motor de
combustión interna durante toda la vida útil del motor de combustión
interna. Especialmente en la gama inferior del número de
revoluciones / carga y en la "marcha baja" puede ser apreciada
claramente una sacudida de conmutación claramente por el conductor
cuando se excita una oscilación en la sección de accionamiento del
automóvil a través de la modificación del par del motor de
combustión interna.
La presente invención tiene el cometido de crear
un procedimiento del tipo indicado al principio, con el que se
mejora el proceso de conmutación entre los tipos de
funcionamiento.
El cometido de la presente invención se soluciona
con las características de las reivindicaciones 1, 11 y 12.
La ventaja especialmente grande de la presente
invención consiste en que con medios sencillos se consigue una
conmutación libre de sacudidas entre los tipos de funcionamiento
durante toda la vida útil del motor de combustión interna.
Otras ventajas de la invención se obtienen en
combinación con las reivindicaciones dependientes a partir de la
siguiente descripción de ejemplos de realización.
Los ejemplos de realización de la invención están
representados en el dibujo y se explican en detalle en la siguiente
descripción.
La figura 1 muestra de forma esquemática una
representación de un motor de combustión interna con un aparato de
control.
La figura 2 muestra un diagrama de bloques de un
ejemplo de realización de una regulación del número de revoluciones
según la invención.
La figura 3 muestra con más detalle un ejemplo de
realización de una regulación del número de revoluciones según la
invención.
En la figura 1 se representa un motor de
combustión interna 1, en el que un pistón 2 se puede mover en
vaivén en un cilindro 3. El cilindro 3 está provisto con una cámara
de combustión 4, en la que están conectados a través de válvulas 5
un tubo de aspiración 6 y un tubo de escape de gases 7. Por otra
parte, a la cámara de combustión 4 están asociadas una válvula de
inyección 8 que puede ser controlada con una señal TI y una bujía
de encendido 9 que puede ser activada con una señal ZW.
El tubo de aspiración 6 está provisto con un
sensor de masas de aire 10 y el tubo de escape de gases 7 puede
estar provisto con un sensor Lambda 11. El sensor de masas de aire
10 mide la masa de aire fresco alimentado al tubo de aspiración 6 y
genera, en función de ello, una señal LM. El sensor Lambda 11 mide
el contenido de oxígeno del gas de escape en el tubo de escape de
gases 7 y genera una señal \lambda en función de ello.
En el tubo de aspiración 6 está alojada una
trampilla de estrangulamiento 12, cuya posición giratoria se puede
regular por medio de una señal DK.
En un primer tipo de funcionamiento, el modo de
capas del motor de combustión interna 1, se abre ampliamente la
trampilla de estrangulamiento 12. El combustible es inyectado desde
la válvula de inyección 8 durante una fase de compresión provocada
por medio del pistón 2 en la cámara de combustión 4. Luego, con la
ayuda de la bujía de encendido 9 se enciende el combustible, de
manera que el pistón 2 es accionado en la fase de trabajo siguiente
ahora a través de la expansión del combustible encendido.
En un segundo tipo de funcionamiento, el modo
homogéneo del motor de combustión interna 1, se abre parcialmente o
bien se cierra la trampilla de estrangulamiento 12 en función de la
masa de aire alimentada deseada. El combustible es inyectado por la
válvula de inyección 8 durante una fase de aspiración provocada a
través del pistón 2 a la cámara de combustión 4. A través del aire
aspirado al mismo tiempo se arremolina el combustible inyectado y,
por lo tanto, se distribuye de una manera esencialmente uniforme en
la cámara de combustión 4. A continuación se comprime la mezcla de
combustible y aire durante la fase de compresión para ser encendida
entonces por la bujía de encendido 9. A través de la expansión del
combustible encendido se acciona el pistón 2.
En el modo de capas como también en el modo
homogéneo, se desplaza un árbol de cigüeñal 14 en un movimiento
giratorio a través del pistón accionado, a través de cuyo
movimiento giratorio se accionan en último término las ruedas del
automóvil. Al árbol de cigüeñal 14 está asociado un sensor del
número de revoluciones 15, que genera una señal N en función del
movimiento giratorio del árbol de cigüeñas 14.
La masa de combustible inyectada por la válvula
de inyección 8 en la cámara de combustión 4 en el modo de capas y en
el modo homogéneo es controlada y/o regulada por un aparato de
control 16 especialmente con respecto a un consumo reducido de
combustible y/o con respecto a un desarrollo reducido de substancias
contaminantes. Con este fin, el aparato de control 16 está provisto
con un microprocesador, que tiene memorizado en un medio de
memoria, especialmente en una Memoria Sólo de Lectura (ROM) un
programa que es adecuado para llevar a cabo todo el control y/o
regulación.
El aparato de control 16 es impulsado por señales
de entrada, que representan variables de funcionamiento medidas por
medio de sensores del motor de combustión interna. Por ejemplo, el
aparato de control 16 está conectado con el sensor de masas de aire
10, con el sensor Lambda 11 y con el sensor del número de
revoluciones 15. Por otra parte, el aparato de control 16 está
conectado con un sensor del pedal del acelerador 17, que genera una
señal FP, que indica la posición de un pedal del acelerador, que
puede ser activado por un conductor y, por lo tanto, el par
requerido por el conductor. El aparato de control 16 genera señales
de salida, con las que se puede influir a través de actuadores sobre
el comportamiento del motor de combustión interna 1 de acuerdo con
el control y/o regulación deseados. Por ejemplo, el aparato de
control 16 está conectado con la válvula de inyección 8, con la
bujía de encendido 9 y con la trampilla de estrangulamiento 12 y
genera las señales TI, ZW y DK que son necesarias para su
activación.
La figura 2 muestra un ejemplo de realización del
procedimiento según la invención. El bloque 16 representa de forma
esquemática el aparato de control del motor de combustión interna
1. Los bloques representados dentro del bloque 16 están realizados,
en general, en el aparato de control como funciones de software.
Habitualmente están realizadas una pluralidad de funciones de
software en un aparato de control 16, estando representadas aquí
solamente algunas funciones esenciales de la invención para mayor
claridad. En principio, también es posible realizar las funciones
representadas como hardware puro.
Un bloque 18 para el reconocimiento de un proceso
de conmutación impulsa o bien activa un bloque 19 para la predicción
del número teórico de revoluciones N_TEÓRICO y un bloque 20 para
la regulación del número de revoluciones N. El bloque 19 es
impulsado en su entrada también por una señal del número de
revoluciones N. La salida del bloque 19 impulsa un puesto de
comparación 21. El puesto de comparación 21 es impulsado
adicionalmente también por la señal del número de revoluciones N.
En el puesto de comparación 19 se forma la diferencia del número de
revoluciones \DeltaN a partir del número teórico de revoluciones
N_TEÓRICO y del número real de revoluciones N. La salida del puesto
de comparación 19 es alimentada al regulador del número de
revoluciones 20. La salida del regulador del número de revoluciones
20 impulsa un bloque 22 para la coordinación y conversión de par.
Otras funciones no representadas aquí pueden impulsar también la
entrada de la coordinación y de la conversión de par 22. Por
ejemplo, la salida de un pedal del acelerador 17 impulsa también el
bloque de coordinación y conversión de par 22. Las señales de
salida del bloque 22 son alimentadas como variables de ajuste
directamente al motor de combustión interna 1.
Si se reconoce un proceso de conmutación desde un
tipo de funcionamiento a otro, entonces el bloque 18 genera una
señal, por medio de la cual se activan los bloques 19 y 20. En el
bloque 19 se predice el número teórico de revoluciones N_TEÓRICO,
que se utiliza durante el proceso de conmutación como variable de
guía para la regulación del número de revoluciones. El número
teórico de revoluciones N_TEÓRICO se puede formar, por ejemplo, a
partir del perfil del número de revoluciones antes de la
conmutación N0 así como a partir del perfil actual del par teórico
M del motor de combustión interna 1. En el puesto de comparación 21
se forma la diferencia de regulación \DeltaN entre el número de
revoluciones N_TEÓRICO predefinido y el número actual de
revoluciones N y se alimenta al regulador del número de
revoluciones 20. El regulador del número de revoluciones 20 tiene
el cometido de reducir al mínimo las desviaciones entre el número
teórico de revoluciones N_TEÓRICO y el número real de revoluciones N
a través de la formación de una variable de salida correspondiente
o bien del requerimiento de par en el motor de combustión interna
MU. El requerimiento de par MU es procesado adicionalmente en la
coordinación y conversión de par 22.
La coordinación y conversión de par 22 tiene el
cometido de coordinar los diferentes deseos de par de los
consumidores individuales y las funciones, para derivan a partir de
ello las intervenciones de ajuste necesarias para el motor de
combustión interna, poniendo a disposición como variables de ajuste
principales con preferencia el ángulo de encendido ZW, la posición
de la trampilla de estrangulamiento DK y el tiempo de inyección TI.
La ventaja de este modo de proceder reside en que los consumidores
de potencia individuales pueden manifestar su deseo de par a la
coordinación y conversión de par 22 de una manera independiente del
estado de funcionamiento actual del motor de combustión interna 1.
No tienen que preocuparse por la intervención de ajuste y tampoco
necesitan informaciones sobre el estado de otras funciones. De esta
manera, se excluye una influencia mutua de las funciones
individuales en el plano de las variables de ajuste.
La figura 3 representa de una manera detallada la
regulación del número de revoluciones según la invención. Un bloque
15 para la detección del número de revoluciones impulsa al mismo
tiempo un bloque 23 para la diferenciación de la señal del número
de revoluciones y un bloque 24 para la extrapolación lineal. Con la
ayuda de los bloques 23 y 24 se lleva a cabo la predicción del
número teórico de revoluciones N_TEÓRICO. La salida del bloque de
extrapolación lineal 24 impulsa el puesto de comparación 21, que
es impulsado al mismo tiempo por la señal del número de
revoluciones N. En el puesto de comparación 21 se forma la
diferencia del número de revoluciones \DeltaN. La salida del
puesto de comparación 21 impulsa un amplificador 25, que amplifica
la diferencia del número de revoluciones \DeltaN en el factor K.
La salida del amplificador 25 es alimentada al mismo tiempo a un
conmutador 27 y a un bloque 26 para la desconexión en forma de
rampa. El bloque 27 es impulsado adicionalmente por el bloque 18.
La salida del bloque 27 impulsa la coordinación y conversión de par
22.
El regulador del número de revoluciones 20
representado en la figura 2 es realizado en este ejemplo de
realización con la ayuda del bloque de amplificación 25, del bloque
de desconexión 26 en forma de rampa y del bloque el conmutador
27.
Si se inicia un proceso de conmutación en un
instante determinado, entonces se activan con la ayuda del bloque 18
los bloques de la extrapolación lineal 24 y el conmutador 27. El
número de revoluciones N detectado por el sensor del número de
revoluciones 15 es diferenciado en el bloque 23, por lo que se
encuentra una medida para la modificación del número de
revoluciones o bien del gradiente del número de revoluciones dN en
la salida del bloque 23. En el bloque 24 se forma con la ayuda de
la modificación detectada del número de revoluciones dN a través de
extrapolación lineal de valores precedentes del número de
revoluciones N un valor futuro del número de revoluciones
N_TEÓRICO. En este caso, se forma el gradiente de la recta de
extrapolación a través del gradiente del número de revoluciones dN
y se forma el valor de salida de la recta de extrapolación en el
instante de la conmutación con la ayuda de valores precedentes del
número de revoluciones. No obstante, en este caso se supone que el
par a emitir por el motor de combustión interna 1 es constante. Esta
hipótesis es aquí admisible, puesto que los procesos de conmutación
solamente duran, en general, un tiempo muy corto.
En el puesto de comparación 21 se forma la
diferencia \DeltaN a partir del número de revoluciones estimado
N_TEÓRICO y el número de revoluciones N determinado actualmente por
el sensor del número de revoluciones 15. La diferencia del número
de revoluciones \DeltaN es alimentada a continuación a un
amplificador 25, que representa el regulador del número de
revoluciones propiamente dicho. Aquí ha sido seleccionado a modo de
ejemplo un regulador P.
En el amplificador 25 se amplifica la diferencia
\DeltaN del número de revoluciones determinada. La diferencia
\DeltaN del número de revoluciones determinada es alimentada en
el caso de un proceso de conmutación con la ayuda del conmutador 17
a la coordinación y conversión de par 22 como requerimiento de par
MU. El conmutador 17 se encuentra durante el proceso de conmutación
en la primera posición representada en la figura 3. Después del
proceso de conmutación se lleva el conmutador 27 desde la primera a
la segunda posición de conmutación, por lo que se activa el bloque
26. Con la ayuda del bloque 26 se lleva la diferencia amplificada
del número de revoluciones en forma de rampa hasta el valor cero.
De esta manera, se impide que después de un proceso de conmutación,
sea provocada una sacudida o bien un salto del número de
revoluciones. Antes y después del proceso de conmutación se lleva
el conmutador 17 a la segunda posición de conmutación, con lo que
se consigue que no esté activa la regulación del número de
revoluciones durante este tiempo.
Claims (12)
1. Procedimiento para el funcionamiento de un
motor de combustión interna (1), especialmente de un automóvil, en
el que se inyecta combustible en al menos un primer tipo de
funcionamiento durante una fase de aspiración o en un segundo tipo
de funcionamiento durante una fase de compresión directamente a una
cámara de combustión (4) y que se controla y/o regula de forma
diferente en función del tipo de funcionamiento,
caracterizado porque durante un proceso de conmutación entre
dos tipos de funcionamiento se regula el número de revoluciones N
del motor de combustión interna (1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque durante el proceso de conmutación se
calcula un número teórico de revoluciones N_TEÓRICO a partir del
perfil de un número real de revoluciones antes del proceso de
conmutación N0 y del perfil de un par teórico M_TEÓRICO.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el par teórico M_TEORICO se adopta como
constante (M_TEÓRICO = constante).
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque el número teórico de revoluciones
N_TEÓRICO se calcula a través de extrapolación lineal del número
real de revoluciones antes del proceso de conmutación N0.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el gradiente de una recta de
extrapolación se forma a través de un gradiente del número de
revoluciones dN antes de la conmutación y el valor de salida de la
recta de extrapolación en el instante de la conmutación se forma con
la ayuda de valores precedentes del número de revoluciones.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el número de revoluciones N del motor
de combustión interna (1) se regula con la ayuda de un regulador P
(20).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el regulador del número de revoluciones
(20) se conecta al conecta al comienzo de una conmutación y se
desconecta después de la terminación de la conmutación, tan pronto
como existen condiciones estacionarias.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque la variable de ajuste en la salida del
regulador del número de revoluciones se conduce en forma de rampa a
cero después de la desconexión del regulador del número de
revoluciones (20).
9. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque la variable de ajuste o bien la
variable de salida del regulador del número de revoluciones (20) se
alimenta como requerimiento de par a una coordinación y conversión
de par (22).
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la coordinación y conversión de par
(22) convierte, en función del tipo de funcionamiento actual, el
requerimiento de par MU en valores correspondientes de las
variables de influencia (TI, ZW, DK) del motor de combustión interna
(1).
11. Programa de ordenador para la aplicación en
un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, que
puede ejecutar durante un ciclo en un ordenador al menos una de las
etapas de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 9.
12. Dispositivo para el funcionamiento de un
motor de combustión interna (1), especialmente de un automóvil, con
medios, que inyectan combustible directamente a una cámara de
combustión (4) en al menos un primer tipo de funcionamiento durante
una fase de aspiración o en un segundo tipo de funcionamiento
durante una fase de compresión y otros medios, que controlan y/o
regulan el motor de combustión interna (1) de forma diferente en
función del tipo de funcionamiento, caracterizado porque
durante un proceso de conmutación entre dos tipos de funcionamiento
se regula el número de revoluciones N del motor de combustión
interna (1).
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