ES2266722T3 - Metodo y dispositivo para controlar la inyeccion en un motor de combustion interna, en particular en un motor de diesel con un sistema de inyeccion de rampa comun. - Google Patents
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Abstract
Un método para controlar la inyección en un motor de combustión interna (1), que comprende la etapa de: -determinar una cantidad de combustible nominal (QLOAD) para inyección dentro de dicho motor (1) como función de los requerimientos del usuario; -estimar la cantidad de combustible pues indicada realmente dicho motor (1) como función del flujo de toma de aire (AIRMEAS) y de la relación de salida (ëUEGO); y -controlar la inyección de combustible dentro de dicho motor (1) de forma que la cantidad de combustible estimada (QEST) sea sustancialmente igual a la cantidad de combustible nominal (QLOAD); caracterizado porque dicha etapa para controlar la inyección de combustible en el dicho motor comprende las etapas de: -generar un mapa de auto adaptación (29) que almacena un número de factores de corrección de auto adaptación (ACF) cada uno relacionado con un punto de operación respectivo del motor según lo definen la velocidad y la carga; - corregir dicha cantidad nominal de combuastible (QLOAD) en un punto de operación dado del motor, como función del factor de corrección de auto adaptación (ACF) con respecto a dicho punto de operación del motor; e - inyectar la cantidad de combustible corregida (QCOR) en dicho motor (1).
Description
Método y dispositivo para controlar la inyección
en un motor de combustión interna, en particular en un motor diesel
con un sistema de inyección de rampa común.
La presente invención se relaciona con un método
y dispositivo para controlar la inyección en un motor de combustión
interna.
Más específicamente, la presente invención puede
ser utilizada para sacar ventaja, aunque no exclusivamente, en los
motores de inyección interna diesel que comprenden en un sistema de
inyección de rampa común, al cual se refiere la siguiente
descripción solamente a manera de ejemplo.
Como es sabido, en los motores de combustión
interna actuales, la cantidad de combustible realmente inyectada
dentro de cada cilindro en cada inyección puede diferir, aún
ampliamente, de la cantidad de combustible nominal calculada por la
unidad de control central electrónica de acuerdo con los
requerimientos del usuario, y que actualmente se utiliza para
determinar el tiempo de energización de los inspectores.
Diversos factores cuentan para la diferencia
entre las cantidades nominal y realmente inyectadas de combustible,
el más importante de los cuales es la dispersión de los procesos de
fabricación y las variaciones en las desviaciones de tiempo en las
características de los inspectores, el envejecimiento del sistema de
inyección, el efecto sobre la inyección de las así llamadas ondas
de presión, etc.
La diferencia entre las cantidades de
combustible teórica y realmente inyectada tiene efectos
extremadamente negativos -especialmente en los niveles de gases de
emisión expedidos, sobre el rendimiento del motor que opera con
otras relaciones diferentes a la mezcla de diseño y en cualquier
grado contribuye para agravar la dispersión de rendimiento de los
motores equipados con este tipo de sistema de inyección.
DE19831748 describe un procedimiento para
controlar un motor IC donde las señales especificadas para el
control de los elementos finales de control se originan a partir de
las señales que son detectadas utilizando sensores. Originándose a
partir de una señal que caracteriza el contenido de humedad del
aire, al menos una primera variable medida que caracteriza la
cantidad de aire de entrada y/o una segunda variable medida que
caracteriza la concentración de oxigeno en el gas de salida y/o una
variable definida para una unidad de control que influye sobre el
aire suministrado pueden ser corregidos. Con la primera variable
medida, se da la señal de salida de un medidor de masa de aire. Con
la segunda variable medida, se da la señal de salida de un sensor
con base en la cantidad de aire de entrada y en la concentración de
oxigeno en el gas de salida, se estima una cantidad realmente
inyectada de combustible dentro del motor, y la inyección de
combustible es controlada de manera tal que la cartera de
combustible realmente indicada dentro del motor se conforme con la
cantidad de combustible que debe ser indicada del motor determinada
como una función de los requerimientos del conductor.
DE3943207 revela un control de relación de
combustible para motores IC con inyección electrónica de
combustible, donde el control de relación de combustible tiene un
sensor que detecta la cantidad de aire alimentada a uno de los
cilindros del motor, un procesador de señales que provee una señal
que representa las revoluciones del motor y un sensor provee una
relación de mezcla del gas de salida de cada cilindro del motor. Un
microprocesador evalúa los parámetros medidos para calcular la
cantidad de combustible para cada chorro de inyección de
combustible, con regulación independiente de los chorros de
inyección de combustible individuales.
Es un objeto de la presente invención proveer un
dispositivo de control de inyección de un método diseñado para
eliminar las deficiencias antes mencionadas.
De acuerdo con la presente invención, se provee
un método y un dispositivo para controlar la inyección en un motor
de combustión interna, como se reivindica en las reivindicaciones 1
y 10 respectivamente.
Una modalidad preferida no limitante de la
presente invención será descrita a manera de ejemplo con referencia
a los dibujos acompañantes, en los cuales:
la figura 1 muestra un diagrama altamente
esquemático el control de inyección de acuerdo con la presente
invención;
la figura 2 muestra un diagrama más detallado
del control de inyección de acuerdo con la presente invención.
El número 1 en la figura 1 indica un motor
diesel de inyección directa supercargada que comprende un grupo
súper cargador de geometría variable 2; un sistema de inyección de
rampa común 3; un sistema de salida de gases de combustión 4; un
sistema de recirculación de gases de salida (EGR) 5; el sistema de
control electrónico 6 para controlar la inyección de hacer el
diagnóstico de fugas del sistema de inyección. Más específicamente,
de los anteriores sistemas en el sistema de control electrónico, la
figura 1 solamente muestra las partes estrictamente pertinentes
para un claro entendimiento de la presente invención.
\newpage
Una descripción más detallada del sistema
anterior puede encontrarse, por ejemplo, en la solicitud de patente
europea 00104651.5 presentada por el solicitante el 3 de marzo de
2000 y publicada bajo el número EP1035314 el 13 de septiembre de
2000.
Más específicamente, el sistema de inyección en
rampa común 3 comprende un múltiple de toma de aire 7, a lo largo
del cual, como es conocido, se ajusta una válvula de paso controlada
electrónicamente de manera normal (no mostrada); un número de
inyectores 8 -uno para cada cilindro 9 del motor 1 (y solamente uno
de los cuales es mostrado)- y suministra combustible a alta presión
a los cilindros 9 del motor 1; un circuito de alimentación de alta
presión (no mostrado) suministra combustible a alta presión a los
inyectores 8; y un circuito de alimentación a baja presión (no
mostrado) suministra combustible a baja presión al circuito de
alimentación de alta presión.
En cada ciclo del motor y en cada cilindro 9
numérico del motor 1, el sistema de inyección de rampa común
implementa una estrategia de inyección de combustible que involucra
múltiples inyecciones consecutivas que comprenden una inyección
principal, ejecutadas alrededor de una posición central superior
muerta de final de la compresión, una primera de inyección que
precede la inyección principal y que ejecuta el golpe de compresión;
una segunda pre-inyección que precede a la
inyección principal y que sigue a la primera
pre-inyección; una primera o inyección que sigue a
la inyección principal; y una segunda post inyección que sigue a la
primera post inyección y que se ejecuta en el golpe de salida, la
segunda pre-inyección y la primera post inyección
se ejecutan lo suficientemente cerca de la inyección principal para
tomar parte con ella en la combustión real del combustible.
Más detalles acerca de las inyecciones múltiples
anteriores pueden encontrarse en la solicitud de patente europea
antes mencionada.
El sistema de salida 4 comprende un múltiple de
salida 10, a lo largo del cual cae en cascada un turbo súper
cargador 2, un pre-convertidor catalítico de
oxidación 11 cercano al turbo súper cargador 2, posiblemente un
filtro de partículas (no mostrado), y un convertidor catalítico de
oxidación real (no mostrado) corriente arriba del filtro de
partículas.
El sistema de recirculación y gases de salida 5
provee la parte de alimentación del gas de salida producido por el
motor 1 de regreso hacia el múltiple 7 de toma de aire, para
disminuir la temperatura de combustión y reducir la formación de
óxidos nítricos (NOx), y se muestra esquemáticamente mediante un
conducto de recirculación de gases de salida 12 y se conecta al
múltiple de salida 10, en un punto corriente arriba del turbo súper
cargador 2, al múltiple de toma de aire 7, en un punto corriente
abajo de la válvula reguladora, y a una válvula reguladora o
llamada válvula solenoide EGR 13 localizada en el extremo del
conducto de recirculación de gases de salida 12, en el punto donde
este entra al múltiple de toma de aire 7.
El sistema electrónico de control 6 comprende,
entre otras cosas, un medidor de flujo de aire (debímetro) 14
localizado a lo largo del múltiple de entrada de aire 7, corriente
arriba de la válvula de control, y que suministra una señal
eléctrica que indica el consumo de flujo de aire AIR_{MEAS}; un
sensor de concentración proporcional de oxígeno llamado sonda UEGO
15 localizado a lo largo del múltiple de salida 10, entre el turbo
súper cargador 2 y el pre convertidor catalítico de oxidación 11, y
que suministra una señal eléctrica que indica el porcentaje de
oxígeno en el gas de salida, y más específicamente proporcional a la
relación de salida, esto es, la relación aire/combustible de la
mezcla de combustión (A/F); y una unidad de control central
electrónica 16 conectada al medidor de flujo de aire 14 y al sensor
de concentración de oxigeno 15, y que suministra, entre otras
cosas, señales para controlar los inyectores 8, y una señal para
controlar la válvula solenoide EGR 13.
Con respecto a la información suministrada por
el sensor de concentración de oxigeno 15, y en el afán de la
simplicidad de la siguiente descripción, sea la referencia, no a la
relación de salida (A/F), sino una cantidad conocida en la
tecnología de los motores como "lambda de salida" (o "valor
de suministro de aire de salida") indicada como
\lambda_{UEGO}, y que no es otra cosa que la relación de salida
(A/F) normalizada con respecto a la relación estequiométrica (14.56
para el combustible diesel), esto es, se define como la relación
entre la relación de salida (A/F)_{EXHAUST} y la relación
estequiométrica, (A/F)_{ESTEQUIOMÉTRICA} esto es
\lambda_{UEGO} =
(A/F)_{EXHAUST}/(A/F)_{ESTEQIOMÉTRICO}.
La unidad de control central electrónica 16
ejecuta un control de anillo cerrado de la cantidad de combustible
inyectada con base en el Lambda de salida y un control de anillo
cerrado de la cantidad de gas de salida que con base en el flujo de
consumo de aire AIR_{MEAS}, implementando las operaciones
descritas más abajo con respecto al diagrama de bloques de
operación mostrado en la unidad de control electrónica central 16 de
la figura 1.
Más específicamente, la unidad de control
central electrónica 16 implementa un primer bloque de cálculo 17,
que recibe el Lambda de salida \lambda_{UEGO} y el flujo de aire
de consumo AIR_{MEAS}, y suministra la cantidad de combustible
total estimada o calculada como la relación entre el flujo de aire
de consumo de AIR_{MEAS} y el Lambda de salida
\lambda_{UEGO}, e indica la cantidad total de combustible
realmente inyectada dentro del motor en cada ciclo del motor.
La unidad central de control electrónica 16
también implementa un segundo bloque de cálculo 18, se recibe un
Lambda de referencia almacenado en un mapa como función del punto de
operación del motor y que representa un valor óptimo para reducir
las emisiones de contaminación, en particular de NOx, y una cantidad
total nominal de combustible Q_{LOAD} indica la cantidad total de
combustible que va a ser inyectada en el motor en cada ciclo del
motor para satisfacer los requerimientos del conductor, y que se
calcula mediante la unidad electrónica de control central 16 con
base en la posición del pedal del acelerador, y suministra un flujo
de aire de referencia AIR_{REF} calculado como el producto del
Lambda de referencia \lambda_{REF} y la cantidad nominal total
de combustible Q_{LOAD} y que indica el flujo de aire requerido en
el múltiple de toma de aire siete para obtener el Lambda referencia
\lambda_{REF}.
La unidad de control central electrónica 16
también implementa un bloque de control EGR 19 para el control con
anillo cerrado de la cantidad de gas de salida que se circula; y un
bloque de control de inyección 20 para el control con anillo
cerrado de la cantidad de combustible inyectado.
Más específicamente, el bloque de control EGR 19
recibe el flujo de aire real AIR_{MEAS} y el flujo de aire de
referencia AIR_{REF}, y suministra una señal de control de la
válvula solenoide EGR generada como una función del error entre el
flujo de aire real AIR_{MEAS} y el flujo de aire de referencia
AIR_{REF}, de manera que los coloque a ambos en el mismo valor,
es decir, que el flujo de aire real AIR_{MEAS} en el múltiple de
toma de aire 7 sea igual al foco de aire de referencia AIR_{REF},
el cual a su vez es una función del Lambda de referencia
\lambda_{REF}. Más específicamente, el control de la válvula
solenoide EGR es generado como una función del error entre el flujo
de aire real AIR_{MEAS} y el flujo de ayuda referencia AIR_{REF}
implementando un control PID conocido (Derivada Integral
Proporcional) no descrito en deta-
lle.
lle.
El bloque de control de inyección 20, por otro
lado, recibe la cantidad nominal total de combustible Q_{LOAD} y
la cantidad total de combustible estimada Q_{EST}, y provee una
señal de control para los inyectores 8 generada como la función del
error entre la cantidad de combustible total nominal Q_{LOAD} y la
cantidad total de combustible estimada Q_{EST}, de manera que los
lleve a ambos al mismo valor, es decir de manera que la cantidad
total de combustible inyectada en el motor 1 y cada ciclo del motor
sea igual a la cantidad de combustible nominal calculada por la
unidad de control central electrónica 16.
Más específicamente, como se explicará en más
detalle más adelante con referencia a la figura 2, la diferencia
entre la cantidad de combustible nominal total Q_{LOAD} y la
cantidad de combustible estimada total Q_{EST} se utiliza para
calcular, en un estado de equilibrio, un coeficiente de corrección
mediante el cual se corrige la cantidad total nominal de
combustible Q_{LOAD}. Las señales de control para los inyectores 8
se generan entonces sobre la base de la cantidad de combustible
corregida total calculada, para asegurar que la cantidad de
combustible corregida total sea la inyectada. Esta forma, la
cantidad de combustible total realmente inyectada se hace igual a
la cantidad de combustible nominal Q_{LOAD} calculada con la
unidad de control central electrónica 16 para satisfacer los
requerimientos del usuario del vehículo.
El resultado final de la inyección combinada y
de las estrategias de control EGR es que el Lambda de salida medido
por la sonda UEGO es igual al lambda de referencia almacenado. En
términos matemáticos, en efecto, el control de anillo cerrado en la
inyección basado en la sonda UEGO da Q_{LOAD}=best (1), mientras
que el control EGR de anillo cerrado da AIR_{MEAS}=AIR_{REF}
(2). Pero dado que
Q_{EST}=AIR_{MEAS}/\lambda_{UEGO}(3) y
AIR_{REF}=Q_{LOAD}*Q_{LOAD} (4), sustituyendo (4), (2) y (3)
en (1) en ese orden da (\lambda_{UEGO}=\lambda_{REF}).
La figura 2 muestra un diagrama de bloque más
detallado de cómo una unidad de control central electrónica 16
lleva a cabo realmente el control de anillo cerrado de la cantidad
de combustible inyectado de acuerdo con la inven-
ción.
ción.
Como se muestra la figura 2, la unidad de
control central electrónico 16 implementar un bloque de sustracción
21, que recibe la cantidad de combustible nominal total Q_{LOAD},
y la cantidad de combustible total estimada Q_{EST}, y suministra
un error de inyección ERR igual a la diferencia entre la cantidad de
combustible nominal total Q_{LOAD} y la cantidad de combustible
estimada total QEST.
La unidad de control central electrónica 16
también implementa un bloque de control integral 22 se recibe el
error de inyección ERR, implementa un control integral conocido
directo no descrito en detalle, y suministra un factor de
corrección de compensación CCF obtenido al integrar con el tiempo el
error de inyección ERR.
Más específicamente, el control de inyección
llevado a cabo por el bloque integral de control 22 tiene una
velocidad de respuesta que debe ser relativamente lenta, estando
sujeto a las demoras de lectura de los sensores empleados,
particularmente la sonda UEGO, pero sobre todo porque no debe ser
percibido de ninguna manera por el usuario del vehículo o
interferir con el control de la velocidad, con el manejo del
vehículo, o con cualquier otro dispositivo de control del vehículo
(ASR, MSR, ESP, etc.).
El control por parte del bloque de control
integral 22 solamente es activado cuando la sonda UEGO está
técnicamente estable, y no existen condiciones en las cuales el
control se ha desactivado como una función de la temperatura del
motor 1.
La unidad de control central electrónica 16
también implementa un bloque de multiplicación 23, el cual recibe
el factor de corrección de compensación CCF y un factor de
corrección auto adaptable ACF descrito más abajo, y suministra un
factor de corrección total TCF igual al producto del factor de
compensación de corrección CCF y el factor de corrección auto
adaptable ACF.
\newpage
La unidad de control central electrónica 16
también implementa un bloque de corrección de la inyección 24 para
hacer una corrección proporcional o de multiplicación, como una
función del factor de corrección total TCF de la cantidad de
combustible inyectada en cada una de las múltiples inyecciones
llevadas a cabo en cada cilindro del motor en cada ciclo del
motor.
Más específicamente, el bloque de corrección de
inyección comprende un número de bloques de multiplicación 25, uno
para cada una de las múltiples inyecciones llevadas a cabo en cada
cilindro en cada ciclo del motor, y cada uno de los cuales exhibe
un factor de corrección total TCF, y una cantidad de combustible
nominal sencilla Q_{INJi} que indica la cantidad de combustible
que va a ser inyectada en la inyección múltiple relativa, y
suministra una cantidad de combustible corregida Q_{CORi} igual al
producto de la cantidad de combustible nominal sencilla Q_{INJi}
y el factor de corrección total TCF.
El bloque de corrección de inyección 24 también
provee la selección entre corregir todas o sólo algunas de las
múltiples inyecciones de las inyecciones múltiples.
Las cantidades de combustible nominal sencillas
Q_{INJi} suministradas al bloque de corrección de inyección 24
son calculadas mediante un bloque de división de inyección 26 como
una función de la cantidad total nominal de combustible Q_{LOAD}
y deteniendo de la estrategia de inyección requerida. En cada caso,
la suma de las cantidades fusible nominal sencillas Q_{INJi} debe
ser igual a la cantidad de combustible nominal total Q_{LOAD}
calculada por la unidad de control central electrónica 16 para
satisfacer los requerimientos del usuario.
Las cantidades de combustible corregidas
Q_{CORi} son suministradas a un bloque de energización 27, el cual
calcula el tiempo de energización del inyector para cada una de las
múltiples inyecciones y para cada inyector 8 como función de la
presión de combustible P_{RAIL} en el sistema de inyección de
rampa común, así como para asegurar que las cantidades de
combustible corregidas Q_{CORi} sean inyectadas. Más
específicamente, en el bloque de energización 27, se almacena un
mapa de legislación nominal que define la cantidad de energización
inyectada con el tiempo característica de un inyector como función
de la presión de combustible para ir en la rampa común, es decir,
que contiene un valor de tiempo de energización del inyector
respectivo para cada cantidad de combustible corregida Q_{CORi}
para cada valor de presión de combustible de la rampa común. Las
señales de control del inyector apropiadas ET se generan entonces
con base en los tiempos de energización calculados.
La unidad de control central electrónica 16
también implementa un bloque de cálculo 28, el cual recibe el
Lambda de salida \lambda_{UEGO} y el flujo de aire de entrada
AIR_{MEAS} y suministra la cantidad total de combustible estimada
Q_{EST} como la relación entre el flujo de consumo de aire
AIR_{MEAS} y el Lambda de salida \lambda_{UEGO}, y que es
suministrada para sustraer el bloque 21 y calcular el error de
inyección ERR.
El factor de corrección auto adaptable ACF es
suministrado por un bloque de auto adaptación 29 como una función
del punto de operación del motor, según lo define la velocidad de
carga, esto es la velocidad del motor en RPM y la cantidad de
combustible nominal total Q_{LOAD}.
Más específicamente, en el bloque de auto
adaptación 29, se almacena un mapa de auto adaptación que contiene
un factor de corrección de auto adaptación respectivo ACF para cada
combinación de velocidad del motor en RPM y valores de cantidad
nominal total de combustible Q_{LOAD}.
El mapa de auto adaptación debe ser diferenciado
si existen diferentes mapas de inyección (número de inyecciones por
ciclo de motor, guía de la inyección, cantidad de combustible
inyectada, presión de inyección), esto es, un número de mapas de
auto adaptación puede estar almacenado en el bloque de auto
adaptación, cada uno relativo a un mapa de inyección respectivo, a
su vez relativo a un motor respectivo o a una condición de operación
del vehículo.
En el caso en cuestión, si se hace provisión de
un mapa de inyección para su uso con el motor a temperatura
equilibrada y condiciones de operaciones normales, un mapa de
inyección para uso cuando el motor está frío, y un mapa de
inyección para uso cuando se regenera el filtro de partículas
(DPF-filtro de partículas diesel) un catalizador o
DeNOx (que absorbe NOx) se almacenan entonces tres mapas de auto
adaptación en el bloque de auto adaptación, cada uno relativo a y
para ser usado en algunas de las condiciones anteriores.
En cualquiera de las condiciones anteriores, se
habilita el correspondiente mapa de auto adaptación, y se
suministra un factor de corrección de auto adaptación ACF como
función del punto de operación del motor, según lo definen la
velocidad y la carga. Cuando el sistema de inyección está operando
correctamente, el factor de corrección de auto adaptación ACF debe
asumir valores en la región de 1 (por ejemplo, variando entre 0.8 y
1.2).
Además de las condiciones anteriores, cada vez
que se encuentre una condición de estado de equilibrio (esto es,
velocidad y carga permanecen más o menos constantes durante una
longitud dada de tiempo), el mapa de auto adaptación que está
siendo usado en ese momento es escrito o actualizado.
Más específicamente, el factor de corrección de
compensación CCF calculado por el bloque de control integral es
introducido en el mapa de auto adaptación, en la caja relativa al
punto de operación del motor corriente, y es multiplicado por un
valor que ya está en la caja.
Para evitar reescribir continuamente el mapa de
auto adaptación de manera innecesaria, la operación anterior
solamente se lleva a cabo cuando el factor de corrección de
compensación es significativamente diferente de 1 (es decir, menor
de 0.99 o mayor de 1.01). En cada caso, los valores del factor de
corrección de auto adaptación ACF almacenados en el mapa de auto
adaptación están limitados a un rango igual o ligeramente superior
al factor de corrección de compensación CCF permitido (por ejemplo,
0.7 a 1.3).
Los valores del factor de corrección de
compensación CCF almacenado en las cajas de mapas de auto adaptación
adyacentes a la caja que contiene el valor actualizado puede ser
actualizados a su vez mediante una estrategia de propagación de
actualización apropiada. Y en el mismo instante el mapa de auto
adaptación es actualizado, el bloque de control integral es
reiniciado, (el factor de corrección de compensación CCF es igual a
1) para asegurar un suministro de torque continuo.
El factor de corrección total TCF, igual al
producto del factor de corrección de compensación CCF y al fin del
factor de compensación de auto adaptación ACF, se utiliza para
corregir individualmente las cantidades de combustible sencillas
Q_{INJi} de las diversas inyecciones múltiples y para obtener
cantidades de combustible corregidas Q_{CORi}. Utilizando el mapa
de energización 27 (que permanece sin cambios), las señales de
control ET para el suministro a los inyectores se obtienen para
asegurar que la cantidad de combustible deseada es indicada
realmente.
Si el mapa de auto adaptación ha sido modificado
cuando la unidad de control central electrónica 16 es apagada, el
nuevo mapa de auto adaptación es guardado (típicamente en un
EEP-ROM) y recargado la próxima vez que la unidad
es encendida.
Para controlar mejor la propagación de la
actualización, cada mapa de la auto adaptación está provisto de un
mapa de actualización correspondiente, del cual memoriza cuáles
cajas en el mapa de auto adaptación relativas han sido actualizadas
directamente.
Debe hacerse énfasis en que, en la figura 2 de
estructura de control, el factor de corrección de auto adaptación
suministrado por el mapa de auto adaptación es principalmente
responsable de corregir la cantidad de combustible inyectado en un
punto de operación dado del motor, en condiciones de operación dadas
(presión de inyección, temperatura de inyección, etc.), mientras
que el factor de corrección de compensación suministrado por el
bloque de control integral provee únicamente la compensación de las
variaciones causadas por las condiciones de operación actuales y
difieren de aquellas en las cuales se actualiza el mapa de auto
adaptación. En efecto, cuando las condiciones de operación actuales
coinciden con las del mapa de auto adaptación, el factor de
corrección de compensación es igual a 1.
Las ventajas de la presente invención serán
claras a partir de la descripción anterior. En particular, la
presente invención provee una compensación completa de todos los
factores (dispersión de las características del inyector, tiempo de
desviación, envejecimiento del sistema de inyección, ondas de
presión, etc.) responsables de las diferencias entre las cantidades
de combustible inyectadas nominal y realmente, permitiendo así un
considerable mejoramiento en términos de los niveles de emisión de
gases expelidos y de la dispersión del rendimiento del motor.
Además, al definir un factor de la corrección
relativo al punto de operación del motor actual, en oposición a un
factor de correlación de corrección simple, se provee además la
reducción de los niveles de emisión y de la dispersión del
rendimiento del motor.
Otro punto importante para anotar es que, al
igual que las unidades de control central producidas, actualmente,
la estrategia descrita más arriba emplea un sensor de flujo de aire
(debímetro) para controlar el flujo de gas de salida recirculado
(EGR) y por lo tanto el lambda en el cual el motor opera realmente.
Igual que cualquier otro sensor, un debímetro también está sujeto
error, a dispersiones en la lectura y a desviaciones características
con el tiempo. En las estrategias utilizadas actualmente, un error
en la lectura del consumo de flujo de aire significa un error en el
Lambda de operación, lo que tiene un serio efecto en las emisiones
contaminantes. La estrategia descrita anteriormente, sin embargo,
permite que el motor, aún en el evento de un error de lectura del
consumo de flujo de aire, opere con el Lambda deseado
(\lambda_{REF}) y evite así agravar los niveles de
contaminación. Esto es debido al efecto combinado de los dos EGR y
de los controles de la cantidad inyectada, cuyo resultado final da
\lambda_{UEGO}=\lambda_{REF}, esto es el Lambda medido por
la sonda UEGO (y en el cual opera realmente el motor) se hace igual
exactamente al requerido por la unidad de control central (véase la
demostración dada más arriba con referencia a las ecuaciones (1),
(2), (3) y (4) lo cual también se aplica en el evento de un error
de lectura del flujo de aire de entrada).
Finalmente, los factores de corrección
suministrados por el bloque de control integral y por el mapa de
auto adaptación pueden ser utilizados con ventaja para propósitos
de diagnóstico, para determinar el grado y rata de desviación y la
operación correcta del sistema de inyección.
Claramente, pueden hacerse cambios al método y
dispositivo según se ha descrito e ilustrado aquí sin, sin embargo,
apartarse del alcance de la presente invención según lo definen las
reivindicaciones acompañantes.
Por ejemplo, al contrario de ser medido
directamente mediante un perímetro, el flujo de aire en el múltiple
de entrada puede ser determinado indirectamente a partir de la
información suministrada por otros sensores.
También, al contrario de ser el producto del
factor de corrección de compensación y del factor de corrección de
auto adaptación, el factor de corrección total puede aún coincidir
únicamente con el factor de corrección de auto adaptación, el
factor de corrección de compensación puede ser utilizado únicamente
para actualizar el mapa de auto adaptación.
Claims (18)
1. Un método para controlar la inyección en un
motor de combustión interna (1), que comprende la etapa de:
- determinar una cantidad de combustible nominal
(Q_{LOAD}) para inyección dentro de dicho motor (1) como función
de los requerimientos del usuario;
- estimar la cantidad de combustible pues
indicada realmente dicho motor (1) como función del flujo de toma
de aire (AIR_{MEAS}) y de la relación de salida
(\lambda_{UEGO}); y
- controlar la inyección de combustible dentro
de dicho motor (1) de forma que la cantidad de combustible estimada
(Q_{EST}) sea sustancialmente igual a la cantidad de combustible
nominal (Q_{LOAD});
caracterizado porque dicha etapa para
controlar la inyección de combustible en el dicho motor comprende
las etapas de:
- generar un mapa de auto adaptación (29) que
almacena un número de factores de corrección de auto adaptación
(ACF) cada uno relacionado con un punto de operación respectivo del
motor según lo definen la velocidad y la carga;
- corregir dicha cantidad nominal de
combuastible (q_{load}) en un punto de operación dado del motor,
como función del factor de corrección de auto adaptación (ACF) con
respecto a dicho punto de operación del motor; e
- inyectar la cantidad de combustible corregida
(Q_{COR}) en dicho motor (1).
2. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de
corregir dicha cantidad nominal de combustible (Q_{LOAD})
comprende la etapa de:
- hacer una corrección proporcional de dicha
cantidad nominal de combustible (Q_{LOAD}) como una función de
dicho factor de corrección de auto adaptación (ACF).
3. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 2, caracterizado porque dicha etapa de hacer
una corrección proporcional comprende la etapa de:
- multiplicar dicha cantidad de combustible
nominal (Q_{LOAD}) por dicho factor de corrección de auto
adaptación (ACF).
4. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
dicha etapa de controlar la inyección de combustible en dicho motor
comprende también las etapas de:
- determinar un factor de corrección de
compensación (CCF) como una función de la diferencia entre dicha
cantidad de combustible estimada (Q_{EST}) y dicha cantidad
nominal de combustible (Q_{LOAD}); y
- hacer la corrección de dicha cantidad nominal
de combustible (Q_{LOAD}) como una función de dicho factor de
corrección de compensación (CCF).
5. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 4, caracterizado porque dicha etapa de
determinar un factor de corrección de compensación (CCF) comprende
las etapas de:
- determinar un error de inyección (ERR)
relativo a la diferencia entre dicha cantidad estimada de
combustible (Q_{EST}) y dicha cantidad nominal de combustible
(Q_{LOAD}); y
- determinar dicho factor de corrección de
compensación (CCF) como una función de la integral de dicho error
de inyección (ERR).
6. Un método como el reivindicado en las
reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque dicha etapa de
corrección de la cantidad nominal de combustible (Q_{LOAD}) como
una función de dicho factor de corrección de compensación CCF
comprende la etapa de:
- multiplicar dicha cantidad nominal de
combustible (Q_{LOAD}) por dicho factor de corrección de auto
adaptación (ACF) y dicho factor de corrección de compensación
(CCF).
7. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque comprende
también la etapa de:
Actualizar dicho mapa de auto adaptación (29)
como una función de dicho factor de corrección de compensación
(CCF).
8. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 7 caracterizado porque dicha etapa de
actualizar dicho mapa de auto adaptación comprende, para un punto
de operación dado del motor, la etapa de:
- reemplazar el factor de corrección de auto
adaptación (ACF) con respecto a dicho punto de operación del motor
con el producto de dicho factor de corrección de auto adaptación
(ACF) mismo y el factor de corrección de compensación
correspondiente (CCF) calculado para el mismo punto de operación del
motor.
9. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
también comprende la etapa de:
- controlar la cantidad de gas de salida
recirculante en dicho motor (1), de manera que el flujo de toma de
aire (AIR_{MEAS}) sustancialmente igual y un flujo de aire de
referencia (AIR_{REF}) calculado como función de dicha cantidad
nominal de combustible (Q_{LOAD}) y dicha relación de referencia
(\lambda_{REF}).
10. Un dispositivo para controlar la inyección
en un motor de combustión interna (1), y que comprende:
- primero calcular medios (16) para determinar
una cantidad de combustible nominal (Q_{LOAD}) para inyección en
dicho motor (1) como función de los requerimientos del usuario;
estimar medios (28) para estimar la cantidad de
combustible (Q_{EST}) que se inyecta realmente en dicho motor (1)
como una función del flujo de toma de aire (AIR_{MEAS}) y la
relación de salida (\lambda_{UEGO}); y
un primer medio de control (20) para controlar
la inyección de combustible en dicho motor (1) de forma que la
cantidad de combustible estimada (Q_{EST}) sustancialmente iguale
a dicha cantidad de combustible nominal (Q_{LOAD});
caracterizado porque dicho primer medio
de control (20) comprende:
un mapa de auto adaptación (29) que almacena un
número de factores de corrección de auto adaptación (ACF), cada uno
relacionado con un punto de operación respectivo del motor según lo
definen la velocidad y la carrera;
- primeros medios de corrección (23, 24) para
corregir dicha cantidad nominal de combustible (Q_{LOAD}), en un
punto dado de operación del motor, como una función del factor de
corrección de auto adaptación (ACF) relacionado a dicho punto de
operación del motor; y
- un primer medio de inyección (8) para inyectar
la cantidad de combustible corregida (Q_{COR}) en dicho motor
(1).
11. Un dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 10, caracterizado porque dichos primeros
medios de corrección (23, 24) hacen una corrección proporcional de
dicha cantidad nominal de combustible (Q_{LOAD}) como una función
de dicho factor de corrección de auto adaptación (ACF).
12. Un dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 11, caracterizado por que dichos primeros
medios de corrección comprenden primeros medios de multiplicación
(23, 24) para multiplicar dicha cantidad nominal de combustible
(Q_{LOAD}) por dicho factor de corrección de auto adaptación
(ACF).
13. Un dispositivo como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado
porque dicho primer medio de control (20) también comprende:
- segundos medios de cálculo (21, 22) para
calcular un factor de corrección de compensación (CCF) como una
función de la diferencia entre dicha cantidad estimada de
combustible (Q_{EST}) y dicha cantidad nominal de combustible
(Q_{LOAD}); y
- segundos medios de corrección (23, 24) para
corregir dicha cantidad nominal de combustible (Q_{LOAD}) como
una función de dicho factor de corrección de compensación (CCF).
14. Un dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 13, caracterizado por que dichos segundos
medios de cálculo (21, 22) comprenden:
- un tercer medio de cálculo (21) para calcular
un error de inyección (ERR) relativo a la diferencia entre dicha
cantidad estimada de combustible (Q_{EST}) y dicha cantidad
nominal de combustible (Q_{LOAD}); y
- un cuarto medio de cálculo (22) para calcular
dicho factor de corrección de compensación (CCF) como una función
de la integral de dicho error de inyección (ERR).
15. Un dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 13 o 14, caracterizado por que dichos puntos
medios de corrección (23, 24) comprenden:
- segundos medios de multiplicación (23, 24)
para multiplicar dicha cantidad nominal de combustible (Q_{LOAD})
por dicho factor de corrección de auto adaptación (ACF) y dicho
factor de corrección de compensación (CCF).
16. Un dispositivo como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado por
que comprende también:
- medios de actualización (29, 30) para
actualizar dicho mapa de auto adaptación (29) como una función de
dicho factor de corrección de compensación (CCF).
17. Un dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 16, caracterizado porque, para un punto dado
de operación del motor, dichos medios de actualización (29, 30)
reemplazan el factor de corrección de auto adaptación (ACF)
relativo a dicho punto de operación del motor con el producto del
factor de corrección de auto adaptación (ACF) mismo y el factor de
corrección de compensación (CCF) calculado para el mismo punto de
operación del motor.
18. Un dispositivo como el reivindicado en
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizado por
que comprende también:
- un segundo medio de control (19) para
controlar la cantidad de gas de salida recirculada en dicho motor
(1), de forma que el flujo de toma de aire (AIR_{MEAS})
sustancialmente iguale un flujo de aire de referencia (AIR_{REF})
calculado como una función de dicha cantidad nominal de combustible
(Q_{LOAD}) y un (\lambda_{REF}) estequiométrico.
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