ES2256295T3 - Metodo para la adaptacion de mezclas en motores de combustion interna con inyeccion directa de gasolina. - Google Patents
Metodo para la adaptacion de mezclas en motores de combustion interna con inyeccion directa de gasolina.Info
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Abstract
Un método para la compensación de adaptaciones erróneas del control piloto de un dosificador de carburante para un motor de combustión interna, que se acciona al menos con dos modos de funcionamiento diferentes, el funcionamiento homogéneo y el funcionamiento alternativo, - donde tiene lugar una regulación de mezclas y una adaptación de la regulación de mezclas en el funcionamiento homogéneo, - y donde la conmutación se realiza entre los modos de funcionamiento, en función de un modo de funcionamiento requerido que se determina a partir de una cantidad de requerimientos de modos de funcionamiento, y donde a cada uno de los requerimientos de modos de funcionamiento se asocia una prioridad - y donde la determinación del modo de funcionamiento requerido se realiza en función de las prioridades de los requerimientos del modo de funcionamiento, donde la prioridad física de la adaptación se eleva a razón de diferentes patrones temporales y, así, se requiere una conmutación hacia el funcionamiento homogéneo.
Description
Método para la adaptación de mezclas en motores
de combustión interna con inyección directa de gasolina.
Ya se conoce, en la regulación de la proporción
carburante/aire de motores de combustión interna, la superposición
de un control piloto con una regulación. Además, se conoce que se
pueden derivar medidas de corrección adicionales a partir del
comportamiento de las medidas de regulación, para compensar las
adaptaciones incorrectas del control piloto en las condiciones de
funcionamiento modificadas. Esta compensación se señala a modo de
adaptación. La US 4 584 982 describe, por ejemplo, una adaptación
con diferentes medidas de adaptación en distintas zonas del espectro
de carga/velocidad de un motor de combustión interna. Las distintas
medidas de adaptación se centran en la compensación de los distintos
errores. Según la relación causa-efecto, se pueden
diferenciar tres tipos de errores: los errores de un sensor de
caudal de aire de película caliente tienen un efecto multiplicativo
en la dosificación de carburante; la influencia de la falta de aire,
que tiene un efecto aditivo por unidad de tiempo; y los errores en
la compensación del retraso en la recepción de las válvulas de
inyección que tienen un efecto aditivo por inyección.
De acuerdo con las disposiciones legales, se
deben distinguir los errores concernientes a la emisión de gases
residuales con medios de a bordo y, dado el caso, se debe activar un
indicador luminoso de avería. La adaptación de mezclas también sirve
para el diagnóstico de errores. Se notifica un error si, por
ejemplo, la intervención correctora de la adaptación es
excesiva.
Durante el tiempo de funcionamiento de la
tolerancia de fabricación y durante un calentamiento de los
sensores no regulado, el valor \lambda se desvía del valor
\lambda que se encuentra físicamente presente en motores con
inyección directa de gasolina, principalmente en funcionamiento
alternativo. Como la adaptación de mezclas tiene en cuenta el
\lambda medido para el aprendizaje del error, la adaptación en el
funcionamiento alternativo no lleva al objetivo deseado. Así, para
la adaptación, se cambia al funcionamiento homogéneo y se activa la
adaptación de mezclas.
Por la DE 198 50 586 se conoce un programa de
control del motor que controla la conmutación entre el
funcionamiento alternativo y el funcionamiento homogéneo.
En el funcionamiento alternativo se acciona el
motor con una carga muy estratificada de cilindros y un gran exceso
de aire para conseguir el menor consumo de combustible posible. La
carga estratificada se consigue mediante una inyección de
combustible tardía que, preferiblemente, da como resultado una
división de la cámara de combustión en dos zonas. La primera zona
contiene una nube de mezcla aire-carburante en la
bujía. La primera zona está rodeada por la segunda zona, que consta
de una capa aislante de aire y gas residual. El potencial de
optimización de consumo se genera de la posibilidad de accionar el
motor de forma nada reducida, evitando pérdidas en el intercambio de
carga. El funcionamiento alternativo se escoge para cargas
relativamente más bajas.
Con una carga más alta, cuando la optimización de
potencia cobra un primer plano, el motor se acciona con un relleno
del cilindro homogéneo. El relleno de cilindro homogéneo se deriva
de una inyección de carburante temprana durante el proceso de
aspiración. Como consecuencia existe más tiempo para formar una
mezcla hasta el momento de combustión. El potencial de este tipo de
funcionamiento para la optimización de potencia se deriva, por
ejemplo, de la utilización de todo el volumen de la cámara de
combustión para el rellenado con la mezcla combustible.
Con respecto a la adaptación, existen varias
condiciones de accionamiento:
Así, por ejemplo, la temperatura del motor debe
haber alcanzado el umbral de temperatura de accionamiento y el
sensor \lambda debe estar preparado para su funcionamiento.
Además, los valores actuales de carga y número de revoluciones deben
situarse en rangos determinados en los que se produce el
aprendizaje. Esto se conoce, por ejemplo, por la US 4 584 982.
Además el funcionamiento debe ser homogéneo. Según el programa que
se conoce, la adaptación de mezclas se activa en intervalos de
tiempo fijos.
Así, se pueden producir conflictos de objetivos
con otras funciones de control, por ejemplo con la del control de
la ventilación del depósito. Ésta debe estar activa cuando el filtro
de carbón activo tenga la carga llena. Además, sería deseable
activar la adaptación de mezclas cuando el filtro de carbón activo
tenga una carga menor y la adaptación no haya finalizado
completamente.
Partiendo de esta base, el objeto de la presente
invención es el de incrementar el periodo de tiempo en el que el
motor sea capaz de funcionar con el modo del funcionamiento
alternativo, con un consumo óptimo. La conmutación al modo homogéneo
para el diagnóstico reduce las ventajas relacionadas con el consumo
de la inyección directa de carburante, pues el funcionamiento
homogéneo supone un consumo más rentable que el funcionamiento
alternativo. Una conmutación hacia el funcionamiento homogéneo que
se consigue de una manera especial para el diagnóstico, aumenta el
consumo de combustible de un modo innecesario cuando no se presenta
ningún error. Ésta debe evitarse, así, en la medida de lo posible,
sin que esto perjudique la detección de errores relacionados con
los gases residuales.
Este efecto se consigue con las características
de la reivindicación 1.
En particular, se llevan a cabo los siguientes
pasos con este propósito: para la compensación de las adaptaciones
erróneas del control piloto de un dosificador de carburante para un
motor de combustión interna que funciona en los, como mínimo, dos
modos de funcionamiento distintos, el funcionamiento homogéneo y el
funcionamiento alternativo,
- tiene lugar una regulación de mezclas y una
adaptación de la regulación de mezclas en el funcionamiento
homogéneo,
- donde la conmutación se realiza entre los modos
de funcionamiento, en función de un modo de funcionamiento requerido
que se determina a partir de una cantidad de requerimientos de modos
de funcionamiento, y donde a cada uno de los requerimientos de modos
de funcionamiento se asocia una prioridad
- y donde la determinación del modo de
funcionamiento requerido se realiza en función de las prioridades de
los requerimientos del modo de funcionamiento. Así, la prioridad
física de la adaptación se eleva a razón de diferentes patrones
temporales y, así, se requiere una conmutación hacia el
funcionamiento homogéneo.
El requerimiento del modo homogéneo para la
adaptación de mezclas se optimiza, así, de tal modo que se cumplen
los requerimientos legales.
Otra forma de ejecución preve que el patrón de
referencia dependa de si se presenta un error o una sospecha de
error.
Otra forma de ejecución preve que el programa de
control del motor contenga, entre otros elementos, un módulo de
programa que funcione como un discriminador de fase, un módulo de
programa que funcione como un solicitador de adaptación de base
GA_solicitador, un módulo de programa que funcione como un
bloqueador de adaptación de base GA_bloqueador, y un módulo de
programa que funcione como un discriminador final.
Otra forma de ejecución preve que, para una carga
baja del filtro de carbón activo, el módulo de programa del
solicitador de adaptación de mezclas (GA_Solicitador) requiera una
adaptación de mezclas (GA) durante un tiempo TGAPA de menos de un
minuto, si las otras condiciones de accionamiento de la adaptación
de mezclas se han cumplido.
Otra forma de ejecución preve que el módulo de
programa del bloqueador de adaptación de mezclas (GA_bloqueador)
prohíba que el discriminador de fase solicite la adaptación de
mezclas cuando el filtro de carbón activo esté muy cargado de
carburante y cuando haya finalizado la adaptación de mezclas.
Otra forma de ejecución preve que el módulo de
programa del discriminador de fase eleve la prioridad física de la
adaptación de mezclas a razón de diferentes patrones temporales y,
así, requiera una conmutación hacia el funcionamiento homogéneo.
Otra forma de ejecución preve que estos patrones
de tiempo dependan de si se conoce un error del aparato de control
o se sospecha que existe un error.
La invención también se basa en un sistema de
control electrónico para la ejecución de al menos uno de los
métodos y formas de ejecución señalados.
En el funcionamiento normal diario del vehículo,
se requiere la conmutación hacia el modo homogéneo sólo cuando la
adaptación de mezclas también se puede activar. Si no se presentan
errores en el sistema, la adaptación de mezclas sólo se activa
dentro de determinados intervalos de tiempo. El tiempo durante el
cual el vehículo puede funcionar de una forma adecuada para su
consumo en el modo de funcionamiento alternativo puede
incrementarse, así, en una media de tiempo.
A continuación se explica un ejemplo de ejecución
de la invención con referencia a los gráficos.
Figura 1: Muestra el campo técnico de la
invención.
Figura 2: Explica la formación de una señal de
dosificación de carburante basada en las señales de la Figura 1;
y
Figura 3: Ofrece una representación esquemática
de un ejemplo de ejecución de la conmutación del modo de
funcionamiento.
El 1 en la Figura 1 representa un motor de
combustión interna con un tubo de admisión 2, un tubo de escape 3,
un medio de dosificación de combustible 4, sensores
5-8 para los parámetros de funcionamiento del motor
y un aparato de control 9. El medio de dosificación del carburante 4
puede constar, por ejemplo, de una disposición de válvulas de
inyección para la inyección directa de carburante en la cámara de
combustión del motor de combustión.
El sensor 5 envía al aparato de control una señal
sobre la masa de aire ml aspirada por el motor. El sensor 6 envía
una señal del número de revoluciones del motor n. El sensor 7
acondiciona la temperatura del motor T y el sensor 8 envía una señal
Us sobre la composición de gases residuales del motor. De estas y,
dado el caso, de otras señales sobre otros parámetros de
funcionamiento del motor, el aparato de control forma, junto con
otras variables de control, las señales de dosificación de
carburante ti para la activación del medio de dosificación de
carburante 4, de modo que se establece un comportamiento deseado del
motor, especialmente una composición deseada de gases
residuales.
La Figura 2 muestra la formación de la señal de
dosificación de carburante. El cuadro 2.1 representa un campo
característico que se dirige por el número de revoluciones n y el
rellenado relativo de aire rl, y en el que se depositan los valores
del control piloto rk para la formación de las señales de
dosificación de carburante. El rellenado relativo de aire rl se basa
en un rellenado máximo de la cámara de combustión con aire y señala,
así, ciertamente, la fracción del máximo rellenado de la cámara de
combustión o del cilindro. El rellenado de aire relativo rl se basa
en un rellenado máximo de la cámara de combustión con aire y señala
así ciertamente la parte del relleno máximo de la cámara de
combustión o del cilindro. Se forma esencialmente a partir de la
señal ml. rk se corresponde con la cantidad de carburante asociada a
la cantidad de aire rl.
El bloque 2.2 muestra la intervención correctora
\lambda conocida con efecto multiplicativo. Una adaptación
errónea de la cantidad de carburante a la cantidad de aire se indica
con la señal Us del sensor de gases residuales. A partir de ésta, el
regulador 2.3 forma la medida de corrección fr, que reduce la
adaptación errónea por medio de la intervención 2.2.
La señal de dosificación, por ejemplo, una
duración de pulsos de accionamiento para las válvulas de inyección,
puede formarse en el cuadro 2.4 a partir de la señal corregida de
este modo. El cuadro 2.4 representa, así, la conversión de las
medidas relativas y corregidas de carburante en una señal real de
accionamiento real, tomando en consideración la presión del
carburante, la geometría de la válvula de inyección, etcétera.
Los cuadros del 2.5 al 2.9 representan la
adaptación de mezclas conocida dependiente de los parámetros de
funcionamiento, que puede tener un efecto multiplicativo y/o
aditivo. El círculo 2.9 debe representar estas tres posibilidades.
El conmutador 2.5 se abre o cierra mediante el 2.6, donde se
abastece de parámetros de funcionamiento del motor de combustión
interna, como la temperatura T, la masa de aire ml y el número de
revoluciones n. El medio 2.6, en conexión con el conmutador 2.5
permite, así, que las tres posibilidades de adaptación señaladas se
accionen, dependiendo del parámetro de funcionamiento. La formación
de la intervención de adaptación fra en la formación de la señal de
dosificación de combustible se visualiza con los cuadros 2.7 y 2.8.
Cuando el conmutador 2.5 está cerrado, el cuadro 2.7 forma un valor
medio frm de la medida de corrección fr. El cuadro 2.8 recoge
desviaciones del valor medio frm del valor neutro 1 en las medidas
de intervención en la adaptación fra. Por ejemplo, si la medida de
corrección fr llega primero a 1,05 como resultado de una adaptación
errónea del control piloto, la desviación de 0,05 del valor 1 la
toma el cuadro 2.8 en el valor fra de la intervención en la
adaptación. En el caso de un fra con efecto multiplicativo, fra,
así, llega a 1,05, con el resultado de que fr vuelve a estar en 1.
Así, la adaptación asegura que las adaptaciones erróneas del control
piloto no necesiten reajustarse para cada cambio en el momento de
funcionamiento. Esta regulación de la medida de adaptación fra se
lleva a cabo a temperaturas altas del motor de combustión interna,
como por ejemplo por encima de una temperatura de agua del
refrigerador de 70° Celsius, con el conmutador 2.5 en ese momento en
el estado cerrado; una vez ajustado, fra también influye, sin
embargo, en la formación de la señal de dosificación del carburante,
con el conmutador 2.5 abierto.
La Figura 3 muestra una representación
esquemática de un ejemplo de ejecución del conmutador del modo de
funcionamiento.
El programa de control del motor contiene, entre
otros elementos, un módulo de programa que se diseña como un
discriminador de fase, un módulo de programa que se conforma como un
solicitador de adaptación de base GA_solicitador, un módulo de
programa que se configura como un bloqueador de adaptación de base
GA_bloqueador y un módulo de programa que se configura como un
discriminador final. Esto se visualiza en la Figura 3a.
El módulo de programa del discriminador de fase
se eleva a razón de diferentes patrones temporales y, así, se
requiere una conmutación hacia el funcionamiento homogéneo. Esto se
visualiza en la Figura 3b.
Estas referencias de tiempo dependen de si se
conoce un error en la unidad de control o se sospecha que existe un
error. Un error o sospecha de error puede definirse por un programa
de diagnóstico como un bit programable. A continuación, se parte del
hecho de que un error o sospecha de error es una medida conocida en
el aparato de control. Si no existe ninguna sospecha de error en el
aparato de control cuando se acciona el motor de combustión interna,
tras una iniciación en el estado 3.1, en la Figura 3b, no se
requiere ninguna adaptación de mezclas al principio, durante un
largo periodo de tiempo tteofini en el orden de magnitud de una
media hora (estado 3.2). Si, durante este periodo de tiempo, se
detecta un error por una función de diagnóstico, o se conoció el
error del último trayecto como consecuencia del diagnóstico, el
tiempo tteofini en el estado 3.2 se acorta al tiempo ttefvini de
varios minutos de duración. Si no se presentan errores, después del
tiempo tteofini, se requiere una adaptación de mezclas por un
periodo de unos minutos (estado 3.3). Esto representa una duración
relativamente extensa para la adaptación de mezclas, puesto que la
adaptación de mezclas puede aprender los errores en unos pocos
minutos. En el caso de que se presente un error, tras el tiempo
ttefvini, la adaptación de mezclas se requiere durante
aproximadamente la mitad del tiempo (estado 3.4) Los tiempos
señalados son tiempos de iniciación para sistemas con errores y/o
sin errores.
Tras el tiempo de iniciación, si la adaptación de
mezclas se ha comprobado, no se requiere ninguna adaptación de
mezclas durante largos intervalos de tiempo ttegae de 10 minutos de
duración en el estado 3.5, y la adaptación de mezclas se requiere
para intervalos cortos de tiempo tgagae en el estado 3.6, en el
orden de magnitud de uno o dos minutos de duración. Si aparece un
error en el periodo de tiempo en el que se presenta una adaptación
de mezclas, se produce un cambio del bucle de los estados 3.5 y 3.6
a un bucle con los patrones de tiempo variados. Esto se muestra en
la Figura 3b mediante una ramificación del estado 3.5 en el bucle
que contiene los estados 3.8 y 3.7. En el estado 3.7 no se requiere
ninguna adaptación de mezclas para intervalos cortos de tiempo
ttengae de unos minutos de duración, y en el estado 3.8, asimismo,
la adaptación de mezclas se requiere para un intervalo de tiempo
tgangae de unos minutos de duración. Este bucle también puede
conseguirse, asimismo, desde el estado 3.6. Si la adaptación de
mezclas no se ha comprobado todavía, el bucle que contiene los
estados 3.7 y 3.8 se alcanza directamente por los estados 3.4 ó 3.3.
El discriminador de fase se realiza como una máquina de estado. Ésta
se entiende como un algoritmo de función de conmutación diseñado
como un módulo de programa en el programa de control del motor, que
controla la transición entre estados con duraciones diferentes.
La solicitud y prohibición de la adaptación de
mezclas se representa en la Figura 3c. Cuando el filtro de carbono
activo tiene una carga baja y la bandera de ciclo no está preparada
para la corrección de adaptación de efecto aditivo y/o
multiplicativo, el módulo de programa del solicitador de adaptación
de mezclas GA_solicitador requiere una adaptación de mezclas GA para
el tiempo TGAPA de menos de un minuto si se han cumplido las otras
condiciones de conexión de la adaptación de mezclas. Este
requerimiento puede activarse bien sólo por el modo de
funcionamiento homogéneo o por todos los modos de
funcionamiento.
El módulo de programa del bloqueador de
adaptación de mezclas GA_bloqueador prohíbe que el adaptador de
mezclas solicite una adaptación de mezclas cuando el filtro de
carbono activo tiene una carga de carburante alta y cuando la
adaptación de mezclas ha finalizado.
Claims (8)
1. Un método para la compensación de adaptaciones
erróneas del control piloto de un dosificador de carburante para un
motor de combustión interna, que se acciona al menos con dos modos
de funcionamiento diferentes, el funcionamiento homogéneo y el
funcionamiento alternativo,
- donde tiene lugar una regulación de mezclas y
una adaptación de la regulación de mezclas en el funcionamiento
homogéneo,
- y donde la conmutación se realiza entre los
modos de funcionamiento, en función de un modo de funcionamiento
requerido que se determina a partir de una cantidad de
requerimientos de modos de funcionamiento, y donde a cada uno de los
requerimientos de modos de funcionamiento se asocia una
prioridad
- y donde la determinación del modo de
funcionamiento requerido se realiza en función de las prioridades de
los requerimientos del modo de funcionamiento, donde la prioridad
física de la adaptación se eleva a razón de diferentes patrones
temporales y, así, se requiere una conmutación hacia el
funcionamiento homogéneo.
2. El método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el patrón de referencia depende de si se
presenta un error o una sospecha de error.
3. El método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el programa de control del motor
contiene, entre otros elementos, un módulo de programa que funciona
como un discriminador de fase, un módulo de programa que funciona
como un solicitador de adaptación de base GA_solicitador, un módulo
de programa que funciona como un bloqueador de adaptación de base
GA_bloqueador, y un módulo de programa que funciona como un
discriminador final.
4. El método, según la reivindicación 3,
caracterizado porque, para una carga baja del filtro de
carbón activo, el módulo de programa del solicitador de adaptación
de mezclas (GA_Solicitador) requiere una adaptación de mezclas (GA)
durante un tiempo TGAPA de menos de un minuto, si las otras
condiciones de accionamiento de la adaptación de mezclas se han
cumplido.
5. El método, según la reivindicación 3,
caracterizado porque el módulo de programa del bloqueador de
adaptación de mezclas (GA_bloqueador) prohíbe que el discriminador
de fase solicite la adaptación de mezclas cuando el filtro de carbón
activo esté muy cargado de carburante y cuando haya finalizado la
adaptación de mezclas.
6. El método, según la reivindicación 3,
caracterizado porque el módulo de programa del discriminador
de fase eleva la prioridad física de la adaptación de mezclas a
razón de diferentes patrones temporales y, así, requiere una
conmutación hacia el funcionamiento homogéneo.
7. El método, según la reivindicación 6,
caracterizado porque estos patrones de tiempo dependen de si
se conoce un error del aparato de control o se sospecha que existe
un error.
8. Un sistema de control electrónico con medios
adaptados para la ejecución de al menos uno de los métodos acordes a
las reivindicaciones 1-7.
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