ES2274880T3 - Medicion del caudal de aire de un motor. - Google Patents
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Abstract
Un método de medición del caudal de aire en un motor, teniendo el motor un colector de entrada, e incluyendo el método las operaciones de: seleccionar un ángulo de cigüeñal predeterminado de una pluralidad de ángulos de cigüeñal predeterminados con los cuales se muestrea la presión absoluta de colector en dicho colector de entrada; muestrear la presión absoluta de colector en dicho colector de entrada con dicho ángulo de cigüeñal predeterminado; y determinar el caudal de aire en función de la presión atmosférica con dicho ángulo de cigüeñal.
Description
Medición del caudal de aire de un motor.
La presente invención se refiere a un método de
medición de una cantidad de aire suministrado a un motor de
combustión interna. En particular se dirige a la medición de una
cantidad de aire suministrado a un motor con un colector de entrada
de pequeño volumen. Aunque la invención se describirá principalmente
con respecto a motores de dos tiempos, se ha de tener en cuenta que
la invención es también aplicable a motores de cuatro tiempos.
Los motores de combustión interna introducen una
cantidad de aire en sus cámaras de combustión para facilitar la
combustión del combustible. Esta cantidad de aire es denominada
ordinariamente "corriente de aire" o "caudal de aire de la
masa" para el motor.
Un modo ordinariamente conocido de determinación
del caudal de aire para un motor se basa en la determinación de la
presión absoluta media dentro de un colector de entrada de aire del
motor. El caudal de aire de la masa puede ser calculado como una
función de esta presión media. Un sensor conocido como un sensor de
Presión Absoluta de Colector (MAP) se usa típicamente para medir
esta presión media. Ese tipo de disposición se usa ordinariamente,
por ejemplo, en motores marinos en los que el medio ambiental
cargado de sal corrosiva destruirá rápidamente un sensor de caudal
de la masa de tipo térmico.
En motores multicilindro, y otros motores que
tienen un colector de entrada con un volumen interno relativamente
grande, la presión absoluta del colector puede ser relativamente
uniforme, y por consiguiente no variar significativamente, cuando se
mide durante un tiempo base o cuando se mide durante un número de
ciclos de motor. Esto permite que el caudal de aire de la masa sea
determinado como una función de la presión absoluta de colector
media, de tal modo que este valor medio se calcula a partir de
mediciones hechas un número de veces en un ciclo de motor o incluso
a lo largo de un cierno número de ciclos de motor.
En contraste la presión absoluta de colector
puede variar significativamente a lo largo de un ciclo de motor, en
pequeños motores, tales como los motores de cilindro único, motores
que tienen un colector de entrada con un volumen interno
relativamente pequeño, o motores con un colector de entrada
compuesto de correderas separadas de entrada y no tienen un volumen
común entre estas correderas aguas arriba del bloque del cilindro.
Esto ocurre porque las fluctuaciones de la presión dentro del
colector de entrada son influenciadas por el tamaño del colector con
relación al volumen barrido de la cámara de combustión (es decir, el
volumen de aire extraído a través del colector durante una carrera
de admisión de un cilindro). Típicamente un colector cuyo volumen es
menor que uno o dos volúmenes de barrido de la cámara de combustión
es considerado como un pequeño colector.
En algunas aplicaciones, las fluctuaciones de la
presión en el colector de entrada son tales que la presión media en
el colector de entrada se aproxima a la presión atmosférica. Donde
este valor medio es menor que la resolución del sensor de MAP, la
medición de la presión absoluta media puede no ser fiable. Esto es
particularmente cierto en motores de dos tiempos de alta potencia
con altos caudales de aire y pequeños volúmenes de entrada.
Alternativamente, el muestreo basado en el tiempo de la presión
absoluta de colector no se garantiza que proporcione una medición de
la presión de colector media a lo largo de un ciclo de motor en el
que se produzcan altas fluctuaciones de la presión a lo largo de un
ciclo de motor.
Consecuentemente, debido a las altas
fluctuaciones en la presión de colector de entrada y/o debido a que
la presión media en el colector de entrada es aproximadamente la
atmosférica, las técnicas convencionales para medir el caudal de
aire del motor en función de la presión de entrada media no son
fiables a menudo.
Teniendo en cuenta lo expuesto, se proporciona
un método de medición del caudal de aire en un motor, teniendo el
motor un colector de entrada, que incluye:
muestrear la presión absoluta de colector en
dicho colector de entrada con un ángulo de giro de cigüeñal
predeterminado del motor; y
determinar la circulación de aire como una
función de la presión diferencial entre la presión atmosférica y la
presión absoluta de colector con dicho ángulo de giro de
cigüeñal.
Puede ser hallada una aplicación particular para
este método en motores con alta potencia y por tanto altas
características de caudal de aire, motores con pequeños volúmenes de
colector de entrada, motores que empleen colectores de entrada con
correderas de entrada independientes y por consiguiente ningún
volumen común aguas arriba del bloque de cilindros y también motores
de cilindro único. Se ha hallado que aunque las fluctuaciones de la
presión pueden ser muy altas y relativamente erráticas en estos
tipos de motor cuando se ven en función del tiempo, el ciclo real de
la presión en el colector de entrada se repite generalmente cuando
se examina basándose en el ciclo del motor (es decir, cuando se
examina con respecto al ángulo del cigüeñal del motor). En otras
palabras, las fluctuaciones de la presión en un colector de entrada
tienden a variar de un modo relativamente uniforme en función del
ángulo de giro del cigüeñal de motor. Con esta finalidad, es posible
determinar un ángulo de giro en el que la diferencia entre la
presión atmosférica y la presión absoluta de colector es probable
que sea relativamente alta. La presión absoluta de colector se mide
preferiblemente entonces con este ángulo de cigüeñal. Se ha de tener
en cuenta que el ángulo de cigüeñal de la medición puede variar
tanto con la velocidad del motor como con la posición del regulador
de mariposa del carburador. La presión diferencial resultante es
típicamente mayor que la presión de colector media lo que conduce a
una mayor precisión en la determinación del caudal de aire.
Es por lo tanto posible maximizar la diferencia
de presiones determinada evitando la medición de una presión de
colector media que esté dentro de los límites de resolución del
sensor.
La presión absoluta de colector puede ser medida
preferiblemente en, o cerca de, la fluctuación de presión máxima de
la presión atmosférica dentro del colector de entrada. Esto puede
ocurrir por ejemplo en, o cerca del, punto muerto superior.
El caudal de aire de la masa puede ser entonces
determinado mediante la ecuación siguiente:
Aire \ de \
Masa= \frac{PMAN2 * VCF * N}{PATM * (TMAN+273) * R * 10}
donde:
- Aire de Masa
- = \hskip0,2cm caudal de aire de la masa (g/s);
- PMAN
- = \hskip0,2cm presión absoluta de colector (kPa);
- PATM
- = \hskip0,2cm presión atmosférica (kPa);
- N
- = \hskip0,2cm velocidad de motor (RPM);
- TMAN
- = \hskip0,2cm temperatura de colector (Co)
- R
- = \hskip0,2cm constante de gases universal = 287;
- VCF
- = \hskip0,2cm factor de corrección de volumen
El caudal de aire de la masa puede ser
determinado dentro de una Unidad de Control Electrónico (ECU) del
motor, y el factor de corrección de volumen (VCF) puede ser obtenido
de un "mapa de VCF" (es decir, de una tabla de consulta)
proporcionada por la ECU. El mapa de VCF puede mostrar el VCF en
función de la velocidad del motor y el ángulo del regulador de
mariposa de motor. El mapa de VCF tiene en cuenta también el hecho
de que la presión absoluta de colector se mide para un ángulo de
cigüeñal de motor preestablecido.
Donde el método según la presente invención se
aplica a un motor de combustión interna de dos tiempos que tiene un
colector de entrada con válvula de lengüeta, aguas abajo de una
válvula de mariposa, el sensor de la presión absoluta de colector
puede estar situado en el motor de modo que esté en comunicación de
fluido con el colector de entrada entre la válvula de lengüeta y la
válvula de mariposa del motor.
El método según la presente invención permite
una determinación más exacta del caudal de aire de la masa para el
motor sin adiciones a la complejidad del sistema de control de
motor.
Según un aspecto más de la presente invención se
proporciona un motor de combustión interna que tiene un colector de
entrada, estando destinado dicho motor en funcionamiento a:
muestrear la presión absoluta de colector en
dicho colector de entrada cuando el cigüeñal del motor forma un
ángulo predeterminado; y
determinar el caudal de aire en función de la
diferencia de presión entre la presión atmosférica y la presión
absoluta de colector cuando el cigüeñal forma dicho ángulo.
Según un aspecto más de la presente invención se
proporciona una unidad de control electrónico (ECU) para un motor de
combustión interna que tiene un colector de entrada y un sensor de
la presión absoluta de colector; estando dicha ECU adaptada a:
muestrear la presión absoluta de colector en
dicho colector de entrada con un ángulo de cigüeñal predeterminado
del motor; y
determinar el caudal de aire como una función de
la diferencia de presión entre la presión atmosférica y la presión
absoluta de colector cuando el cigüeñal forma dicho ángulo.
Será conveniente describir mejor la invención
con referencia a los dibujos que se acompañan que ilustran
realizaciones preferidas de la presente invención. Otras
realizaciones son posibles, y consecuentemente, los detalles
particulares de los dibujos que se acompañan no han de ser
considerados como limitativos de la generalidad de la descripción
precedente de la invención.
A continuación se describirán disposiciones
preferidas, a modo de ejemplo solamente y con referencia a los
dibujos que se acompañan en los cuales:
la figura 1a es una representación esquemática
de un motor de dos tiempos de inyección directa que tiene un sensor
de presión absoluta de colector que se usa para medir el caudal de
aire en la cámara de combustión del motor;
la figura 1b es una representación esquemática
de un motor de cuatro tiempos de puerto de inyección que tiene un
sensor de la presión absoluta de colector que se usa para medir la
circulación de aire en la cámara de combustión del motor;
la figura 1c es una representación esquemática
de un "watercraft" (pequeña nave deportiva) que tiene un motor
de alta potencia con correderas de entrada individuales en cada
cilindro;
la figura 1d es una representación esquemática
de una corredera de entrada de un motor de dos tiempos de alta
potencia para ser usada con la nave acuática personal de la figura
1c;
la figura 1e es una representación esquemática
de un scooter que tiene un motor con un pequeño colector de entrada
y emplea un motor del tipo descrito en una cualquiera de las figuras
1a o 1b;
la figura 2 es un trazado gráfico que representa
la presión absoluta dentro de un colector de entrada de un motor de
cuatro tiempos;
la figura 3a es un trazado gráfico que
representa la presión atmosférica medida mediante un sensor de MAP
cuando un motor no está activado;
la figura 3b es un trazado gráfico
representativo de la presión de colector de entrada de un motor de
dos tiempos a 3450 RPM con el ángulo de la mariposa del 15,7%;
la figura 3c es un trazado gráfico
representativo de la presión de colector de entrada del motor de la
figura 3b a 5850 RPM y el ángulo de la mariposa del 62,7%;
la figura 3d es un gráfico representativo de la
presión de colector de entrada del motor de la figura 3b a 6.750 RPM
y el ángulo de la mariposa del 100%.
Para comprender mejor el medio en el que las
realizaciones se emplean, se describirán ahora las figuras 1a a
1e.
Haciendo referencia inicialmente a la figura 1a,
en ella se muestra una representación esquemática de un motor 50 de
dos tiempos, cilindro único, inyección directa que tiene un tanque 1
de combustible que comunica combustible al inyector 5 de combustible
por medio de una bomba 3 de combustible, el filtro 2 de combustible,
el regulador 4 de presión de combustible y la tubería 52 de
suministro de combustible, y la tubería 53 de retorno de
combustible. El inyector 6 de combustible mide el combustible para
un inyector 7 de suministro de combustible de acuerdo con señales
de medición recibidas de la unidad 11 de control de motor (ECU). El
inyector 7 de suministro de combustible está en comunicación de
fluido con el aire comprimido por medio del circuito 70 de
suministro de aire que recibe aire comprimido del compresor 13 de
aire. El inyector 7 de suministro de combustible usa aire comprimido
como un propulsor para suministrar combustible medido por el
inyector 5 de combustible a la cámara 61 de combustión del motor 50.
Más ejemplos de sistemas de combustible de este tipo pueden hallarse
en las Solicitudes de Patentes de EE.UU. Núms. 4.693.224 y 4.934.329
que se incorporan en esta memoria por su referencia. El compresor
13 es accionado por un mecanismo seguidor de rodillo activado por
una leva 68 excéntrica sobre el volante 67.
El inyector 7 de suministro de combustible
suministra una pulverización de combustible a la cámara 61 de
combustión de una manera que el combustible pasa a través de una
separación de chispa de la bujía 8. La bujía está controlada por una
bobina 10 de ignición que a su vez está activada por la ECU 11. Bajo
ciertas condiciones de funcionamiento del motor, que son típicamente
de baja a media carga y de bajas a medias condiciones de velocidad,
el motor 50 funciona estableciendo una carga estratificada de
combustible en la cámara de combustión que es encendido por la
bujía 8. Preferiblemente la bujía enciende la pulverización de
combustible a medida que esta es emitida desde el inyector 7 de
suministro para proporcionar un sistema de combustión guiado de
pulverización.
La corriente de aire es proporcionada a la
cámara 61 de combustión por medio de una caja 18 de aire y un filtro
19 de aire. La caja de aire está en comunicación de fluido con un
colector de entrada 65, el regulador intermedio 16 y las válvulas 64
de lengüeta. Situado dentro del colector 65 de entrada hay un sensor
(MAP) de la presión absoluta de colector y un sensor 20 (sensor 20
de TMAP). El sensor 20 de TMAP proporciona señales de MAP a la ECU
11 que indican la presión absoluta en el colector 65 de entrada y
similarmente proporciona una señal de temperatura a la ECU 11 que
indica la temperatura del aire que entra en el motor 50. El sensor
20 de TMAP (Presión Absoluta de Colector y Temperatura) puede ser
un sensor analógico cuyas señales puedan se muestreadas por la ECU
11 usando técnicas de conversión analógica digital y filtración
digital como se indica más adelante. Se ha de apreciar que
disposiciones alternativas podrían usar un sensor de MAP discreto y
un sensor de temperatura discreto en vez de un sensor de TMAP
combinado.
El caudal de aire para el motor está controlado
en parte por la posición del regulador 16 de mariposa. Esta posición
es indicada a la ECU 11 por el sensor 15 de posición de
regulador.
El aceite es suministrado al motor 50 mediante
la bomba 17 de aceite que está controlada por la ECU y que recibe
aceite del tanque 12 de aceite.
La potencia eléctrica es suministrada al motor,
al menos en el arranque, por la batería 22 y el conmutador 21 de
encendido.
La ECU 11 recibe información sobre la posición
del émbolo 60 dentro de la cámara 61 de combustión a través del
sensor 14 de la posición del eje del cigüeñal y una rueda 66
codificadora montada sobre la rueda 67 de volante. La rueda
codificadora 66 comprende un cierto número de dientes, típicamente
24 (uno de los cuales puede faltar para proporcionar así un diente
de referencia) que pasan por el sensor 14 de posición. Los dientes
interaccionan con el sensor 14 de posición para generar una señal de
onda cuadrada como entrada en la ECU 11. La onda cuadrada es
ordinariamente de borde detectado por la ECU 11 resultando la
detección de cada borde delantero de un diente de rueda de
codificador al pasar por el sensor 16 de posición.
La información en cuanto a la posición del
émbolo 60 dentro de la cámara 61 de combustión es ordinariamente
denominada por el ángulo de cigüeñal del motor. Un motor de dos
tiempos se dice que tiene 360º de ángulo de cigüeñal en un ciclo de
motor, en tanto que, un motor de cuatro tiempos se dice que tiene
720º de ángulo de cigüeñal en un ciclo de motor. Por tanto, en
funcionamiento un ángulo de cigüeñal de motor corresponde a la
posición instantánea del motor dentro del ciclo de motor actual.
Esta posición se mide con relación a la posición del punto muerto
superior de los motores, que para un motor de dos tiempos es el
punto de máxima compresión en cualquier revolución del motor y para
el motor de cuatro tiempos es el punto de máxima compresión sobre
una carrera de admisión (es decir, compresión), que es a menudo
denominado como "encendido de TDC" (TDC, Punto Muerto
Superior). Un codificador de dientes 24 proporciona 15º de
resolución de ángulo de cigüeñal para ambos, un motor de dos tiempos
y uno cuatro tiempos.
La figura 1b es una representación esquemática
de un motor 150 de un puerto de inyección, cuatro tiempos y cilindro
único. Similar al motor 50 de dos tiempos de la figura 1a, el motor
150 de cuatro tiempos tiene un tanque 1 de combustibles que comunica
combustible a un inyector 111 de combustible bajo el control de una
ECU 116 o por medio de una bomba 3 de combustible que extrae
combustible del tanque 1 de combustible a través del filtro 2 de
combustible y suministra combustible a la tubería 51. La bomba 3 de
combustible suministra combustible al inyector 111 de combustible
por medio de la tubería 52 de suministro de combustible. Un
regulador de la presión de combustible y una tubería de retorno (no
mostrada) pueden estar configurados integralmente con la bomba 3 de
combustible, alternativamente, un regulador de la presión de
combustible puede estar situado en asociación con el inyector 111 de
combustible y una tubería de retorno puede devolver combustible al
tanque desde el regulador. El aire es introducido en la cámara 161
de combustión a través de una caja 105 de aire, que aloja el filtro
106 de aire, y es también introducido por medio del colector 165 que
está entre un regulador 109, y una válvula 151 de entrada de aire.
El colector 165 de entrada aloja un sensor 107 de TMAP, un regulador
de la válvula 108 de derivación de aire y un inyector 111 de
combustible.
Una válvula 151 de entrada es accionada bajo el
funcionamiento de una leva (no mostrada) para comunicar el aire en
el colector de entrada con la cámara de combustión. El inyector 111
de combustible pulveriza combustible en el aire de entrada de modo
que se configura una carga homogénea de combustible dentro de la
cámara 161 de combustión. La bujía 112 funciona bajo el control de
la bobina 113 de encendido que es a su vez controlada por la ECU
116. Una válvula 152 de escape es accionada bajo el funcionamiento
de una leva para permitir el escape de los gases de combustión de la
cámara de combustión en una carrera de escape. Un sensor 114 de la
temperatura de motor indica la temperatura de motor a la ECU
116.
El motor 150 tiene un sensor 115 de posición de
motor y la correspondiente rueda 166 codificadora para indicar el
ángulo de cigüeñal instantáneo del motor cuando funciona.
El motor 150 es alimentado con potencia
eléctrica, al menos en el arranque, por medio de una batería 118 y
un conmutador 117 de encendido.
Haciendo referencia ahora a la figura 1c que es
una representación esquemática de un "watercraft" 500 personal,
a modo de ejemplo, que tiene un motor 550 de dos tiempos, dos
cilindros y mucha potencia, que puede ser un motor de barrido de
cigüeñal, con correderas de entrada separadas para cada cilindro.
Hay un regulador en cada corredera de entrada y las dos correderas
de entrada no tienen un volumen común aguas arriba de los
reguladores.
El "watercraft" 500 personal se compone de
un casco 505 que tiene una porción 510 de casco inferior y una
porción 515 de casco superior que pueden estar adheridas entre sí
mediante cualquier medio adecuado. Los cascos pueden ser construidos
de un material tal como, por ejemplo, resina reforzada con fibra de
vidrio. El casco superior se compone de una columna 520 que sitúa
una disposición 525 de barra de manipulación y el panel de
instrumentos con el conmutador de encendido y el conmutador de
arranque. La disposición de barra de manipulación tiene medios de
accionamiento del regulador mecánicos que pueden ser accionados por
la mano del conductor. Detrás de la columna 520 está situada un
área 530 de conductor que tiene un asiento 535 montado
longitudinalmente sobre el casco superior 515. Un conductor y hasta
dos pasajeros pueden estar situados sobre el área 530 del conductor
montados a horcajadas en el asiento 535.
El casco superior 515 y el casco inferior 510
definen una cavidad dentro de la cual está situado un tanque 540 de
combustible montado hacia la proa del casco 550. El tanque de
combustible sitúa una bomba 555 de combustible. Un motor 550 está
montado detrás del tanque 540 de combustible y tiene un sistema 545
de escape. El motor 550 es uno de alta potencia, dos cilindros,
inyección de combustible, dos tiempos y tiene correderas de entrada
separadas para cada cilindro. El sistema de combustible para el
motor puede ser un sistema de combustible de inyección directa del
tipo descrito anteriormente en relación con la figura 1a.
Como se representa en la figura 1d cada
corredera 560 de entrada tiene un colector 565 de entrada situado
entre un regulador 570 y una válvula 575 de lengüeta de entrada. La
disposición de válvula de lengüeta de entrada permite la
introducción de aire dentro del cárter 580 del motor 550.
Haciendo referencia ahora a la figura 1e que es
una ilustración esquemática de un scooter que emplea un motor de
dos tiempos o un motor de cuatro tiempos que tiene un pequeño
colector de entrada. El scooter tiene una rueda delantera 305 y una
rueda trasera 310 que soportan un chasis y el panel de trabajo 315
asociado fuera de una superficie 320 de carretera. El chasis y el
trabajo 315 de compartimentación comprenden un área 325 de conductor
que típicamente se compone de un asiento que es capaz de soportar
dos conductores. El área 325 de conductor está situada por encima de
la rueda trasera 310 y un motor y el mecanismo 330 asociado de
conducción. Las barras 335 de manillar están montadas de modo
giratorio en el chasis y en el mecanismo 315 de compartimentación y
además soportan los amortiguadores 340 de baches que están situados
en la rueda delantera 305 sobre el scooter 300.
En funcionamiento, un conductor se sitúa sobre
el área de conductor y sitúa sus pies sobre el reposapiés 345
situado sobre un panel 350 de suelo del chasis y trabajo 315 de
compartimentación asociado. El reposapiés 345 está situado
intermedio entre la base de las barras 335 de manillar y el área 325
de pasajero. Las barras 335 de manillar contienen un mecanismo de
accionamiento del acelerador mecánico que puede ser accionado por el
conductor haciendo girar su mano. Las barras 335 de manillar
contienen también un conmutador de encendido que activa un circuito
eléctrico entre una batería situada adyacente al motor y mecanismo
330 de conducción asociado, y una unidad de control electrónico y
otros componentes eléctricos, tales como una bomba de combustible y
los faros 355.
El scooter tiene un motor de cilindro único,
combustible inyectado, que puede ser del tipo representado en las
figuras 1a o 1b. El motor tiene una pequeña capacidad que puede
estar en el margen de 50 cm^{3} a 100 cm^{3} aunque la
utilización un motor de mayor capacidad es también posible. Un
tanque (no mostrado) de combustible que soporta una bomba interior
de tanque puede estar situado bajo el área 325 de pasajeros. La
bomba interior del tanque suministra combustible a un circuito de
combustible que está en comunicación con un inyector de combustible
del motor.
El motor tiene un pequeño colector de entrada
intermedio, un regulador y una válvula de entrada al motor. Un
sensor de MAP y temperatura combinadas está situado dentro del
colector de entrada.
Los sensores de MAP se usan típicamente en los
motores de inyección de combustible para determinar el caudal de
aire en el motor con referencia a la presión absoluta de colector de
entrada media durante uno o más ciclos de motor. En contraste, las
presentes realizaciones muestrean la salida de ese sensor 20, 107 de
MAP con ángulos predeterminados de cigüeñal, teniendo en cuenta
condiciones de funcionamiento del motor, tales como velocidad de
motor y posición del regulador, para determinar el caudal de aire
para el motor.
Una vez que el régimen de circulación de aire en
el motor ha sido determinado usando el sensor 20, 107 de la MAP, un
motor que emplea una estrategia de control del aire conducido puede
determinar la cantidad de combustible requerida para que sea medida
por los inyectores 5, 111 de combustible. La determinación de los
niveles de combustible de esta manera es denominada una estrategia
de control de aire conducido pues la cantidad de combustible
suministrado al motor es determinada por la cantidad de aire que se
introduce en la cámara 61, 161 de combustión del motor.
Los motores de inyección directa representados
en la figura 1a que pueden ser denominados como "motores de
inyección directa facilitada de aire" suministran una carga
estratificada de combustible a la cámara de combustión del motor con
cargas bajas y medias. Una carga estratificada es una carga no
homogénea de combustible dentro de la cámara 61 de combustión. El
motor puede también ser denominado motor de "combustión pobre"
pues la relación de combustible a aire total dentro de la cámara de
combustión puede ser sustancialmente menor que la relación
estequiométrica, no obstante, la relación combustible a aire local
en la carga estratificada puede ser sustancialmente más alta de modo
que forme una mezcla que pueda arder. El motor de carga
estratificada puede calcular el caudal de aire a las cámaras de
combustión para evitar eventos de fallo de encendido ricos y pobres
y para permitir también el empleo de estrategias de control de aire
conducido con cargas mayores.
El scooter de la figura 1e y el
"watercraft" de la figura 1c pueden utilizar los motores de dos
tiempos o cuatro tiempos de las figuras 1a y 1b, y utilizar también
colectores de entrada de pequeños volúmenes. Se dice típicamente que
un colector de entrada es pequeño cuando su volumen es menor que uno
o posiblemente dos volúmenes de barrido de la cámara de combustión.
Los motores de inyección directa y los motores inyección de puerto
con pequeños colectores de entrada no han medido siempre el caudal
de aire del motor debido a los problemas citados en esta memoria. No
obstante, el mayor rendimiento y/o además la reducción de las
emisiones de "salida del motor" pueden ser las consecuencias de
esta inyección directa de los motores inyectados y de puerto de
colector en los que se calcula el caudal de aire.
Generalmente los sensores de MAP están situados
sobre un colector de entrada, que es considerado típicamente como la
región de aguas abajo de un regulador de mariposa y aguas arriba de
una válvula de entrada de motor, tal como la válvula 64 de lengüeta
en el motor 50 de dos tiempos o una válvula de vástago de entrada en
el motor 150 de cuatro tiempos. Esto ayuda a minimizar la
contaminación de aceite del sensor de MAP que probablemente se
produciría si el sensor de MAP tuviese que medir la presión de la
caja de cigüeñal.
Donde el motor tiene dos o más correderas de
entrada que no tienen un volumen común aguas arriba del bloque de
cilindro (en tales aplicaciones cada corredera de entrada tendrá
típicamente su propio cuerpo de regulación) puede proporcionarse un
sensor de MAP sobre cada una de las correderas, aunque un único
sensor de MAP situado sobre solamente una de las correderas podría
ser usado alternativamente.
Las realizaciones presentes muestrean la salida
de un sensor 20, 107 de MAP o TMAP en el dominio del cigüeñal. Esto
significa que el sensor 20, 107 de TMAP es muestreado en un punto
conocido en un ciclo de motor, tal como 90 grados antes del
encendido de punto muerto superior. Este muestreo en el dominio del
cigüeñal usa las fluctuaciones de la presión en el colector 65, 165
de entrada que tienen una forma de onda relativamente estable en un
ciclo en la base de ciclos. Estas ondas de presión pueden variar
para diferentes velocidades de motor y ángulos de regulación, no
obstante, se ha hallado que son generalmente repetibles sobre la
base de ciclo a ciclo para diversas condiciones de funcionamiento a
través del margen de cargas de la velocidad. El modelo de las
fluctuaciones de la presión en el colector de entrada es
relativamente estable sobre la base de ciclo a ciclo porque
la(s) válvula(s) 64, 151 de entrada en un motor se
abren típicamente para permitir la inducción de aire alrededor del
mismo ángulo de cigüeñal cada ciclo del motor, independientemente de
la velocidad de motor. Por tanto, el punto para muestrear la salida
del sensor 20, 107 de MAP puede ser seleccionado como un punto en el
ciclo del motor que proporciona una presión dentro del margen de
funcionamiento del sensor de MAP. Si el punto seleccionado se
corresponde con una presión que está en o cerca de un límite de
funcionamiento del sensor de MAP, la salida del sensor puede no ser
siempre fiable o exacta. Una solución alternativa es determinar una
tabla de puntos de muestreo óptimos para el sensor 20, 107 de TMAP
para diversas velocidades de máquina y/o ángulos de
alimentación.
El punto seleccionado para muestrear la salida
de sensor 20, 107 de MAP puede maximizar la presión absoluta medida
por el sensor de MAP. Esto evita problemas de sensibilidad que
pueden surgir con algunos sensores de MAP en los que la presión
absoluta media en el colector de entrada está dentro del límite de
resolución de los sensores con relación a la presión
atmosférica.
Las presentes realizaciones muestrean la presión
absoluta de colector con un ángulo de cigüeñal predeterminado con
lo que se anticipa que la diferencia de presiones será relativamente
alta. A este respecto, la figura 2b es una representación de las
fluctuaciones de presión del colector típicas a lo largo de un ciclo
de motor dentro del colector de entrada de un motor de cuatro
tiempos de cilindro único, tal como el colector 165 de la figura
1b. La presión absoluta 200 se representa con relación al ángulo de
cigüeñal de motor mediante la señal 205 de ángulo de cigüeñal. La
señal de ángulo de cigüeñal es generada por el sensor 115 de
posición de motor. La señal 205 de ángulo de cigüeñal se compone de
una serie de ondas cuadradas sucesivas generada por los dientes 170
de codificador sobre la rueda 166 de codificador. La rueda 166 de
codificador tiene un diente que falta que no genera una onda
cuadrada. La porción 215 de marcador de la señal 205 de ángulo de
cigüeñal se corresponde con la señal 205 de ángulo de cigüeñal
generada a medida que el diente que falta de la rueda 166 de
codificador pasa por el sensor 115 de posición de motor.
La señal 200 de presión de colector corresponde
a un ciclo del motor 150 de cuatro tiempos. Consecuentemente, la
señal 200 de presión de colector se representa a lo largo de dos
revoluciones del motor y las fases de motor asociadas, es decir la
fase 260 de escape, la fase 265 de aspiración, la fase 270 de
compresión y la fase 275 de expansión. La presión 200 absoluta de
colector es la presión atmosférica durante la fase 260 de escape y
cae por debajo de la presión atmosférica durante la fase 265 de
aspiración, la fase 270 de compresión y la fase 275 de
expansión.
El sensor 107 de TMAP es muestreado con el
ángulo 255 de cigüeñal de Muestreo MAP que corresponde a la presión
absoluta mínima dentro del colector 165 de entrada. El ángulo 255
de cigüeñal de muestreo de MAP para las condiciones de
funcionamiento de la figura 2b corresponde a ciento treinta y cinco
grados antes del encendido de punto muerto superior (TDC), que es
el TDC que se produce cerca de la transición entre la fase 270 de
compresión y la fase 275 de expansión.
Para proporcionar compensación por altitud a los
vehículos terrestres, el sensor 107 de TMAP es muestreado también
con el ángulo 230 de Muestreo Atmosférico que corresponde a un
ángulo de cigüeñal en el que la presión absoluta en el colector 165
de entrada es la correspondiente a la presión atmosférica. Bajo las
condiciones de funcionamiento de motor descritas en la figura 2b,
el ángulo 230 de cigüeñal de Muestreo Atmosférico es de trescientos
treinta grados antes del encendido 220 de TDC durante la fase 260 de
escape, que corresponde a un ángulo de cigüeñal de ciento noventa
grados antes del ángulo 255 de cigüeñal de Muestreo de MAP.
A continuación se hace referencia a las figuras
3a a 3d que son trazas de presión de la presión absoluta de
colector en función del ángulo de cigüeñal para una alta potencia de
salida del motor de dos tiempos del tipo examinado en relación con
las figuras 1c y 1d.
La figura 3a representa una medición de la
presión atmosférica tomada de un sensor de MAP de un motor cuando
el motor está en un estado parado. La medición representa tres
señales MAP RAW 300, MAP FILTERED 305 Y CRANK 310. MAP RAW 300 es
la salida no filtrada de un sensor de MAP. MAP FILTERED 305 es la
señal MAP RAW 300 después de la filtración para que sea adecuada
para ser muestreada mediante un convertidor analógico digital sobre
una entrada a una ECU tal como la ECU 11 de la figura 1a. CRANK 310
es una onda cuadrada generada por un sistema codificador de motor
compuesto de una rueda codificadora situada sobre un volante de
motor y un sensor de posición, tales como la rueda codificadora y
el sensor de posición examinados con relación a la figura 1a. Como
el motor está e un estado de parado para la figura 3a, la rueda
codificadora no está girando y por tanto la señal CRANK no es una
onda cuadrada.
La figura 3a detalla los niveles de la presión
atmosférica que corresponden a las señales MAP RAW 300 y MAP
FILTERED 305 de las figuras 3b a 3d. También representa un
procedimiento de arranque de motor típico para un vehículo mediante
el cual una señal de presión atmosférica procedente de un sensor MAP
es muestreada sucesivamente mediante una ECU antes del arranque del
motor. Estos ejemplos sucesivos son entonces promediados por la ECU
y el valor resultante es almacenado como el valor de la presión
atmosférica que se usa entonces en los cálculos de caudal de aire
de la masa en un motor.
La figura 3b es una señal de presión absoluta de
colector medida para un colector de entrada de un motor de barrido
de caja de cigüeñal de dos tiempos que tiene válvulas de lengüeta de
entrada y regulador para cada corredera de entrada. La señal fue
medida para las condiciones de funcionamiento de motor de 3.450 RPM
y ángulo de regulador del 15,7% (es decir, el regulador estaba
abierto el 15,7%). La señal CRANK 310 es una onda cuadrada generada
por una rueda codificadora que tiene un modelo de diente no uniforme
que se traduce en una onda cuadrada que tiene un ciclo de trabajo
no uniforme. Esto permite que la posición del motor sea determinada
con relativa velocidad en comparación con una rueda codificadora
que tenga un modelo de dientes no uniforme. Cycle Marker 350 es una
porción de la señal CRANK 310 que tiene dos ondas cuadradas
relativamente anchas adyacentes entre sí. Cycle Marker 350 puede
ser usada para distinguir entre revoluciones separadas del motor y
por tanto entre ciclos de motor separados para un motor de dos
tiempos.
Una revisión de MAP RAW 300 y MAP FILTERED con
relación a las diversas variaciones de Cycle Marker 350 indica que
las fluctuaciones de la presión dentro del colector de entrada son
relativamente repetibles sobre una base de ciclo a ciclo cuando se
contempla desde una perspectiva de ángulo de cigüeñal.
La presión atmosférica para la MAP RAW 300 es
designada como 315 y es designada como 320 para la señal MAP
FILTERED 305. Puede verse que en contraste con la señal de presión
absoluta para el motor de cuatro tiempos de la figura 2, la presión
absoluta de colector de las dos carreras de motor excede la presión
atmosférica en al menos un área del ciclo de motor.
La figura 3c representa MAP RAW 300 y MAP
FILTERED 305 para el motor de la figura 3b en condiciones de
funcionamiento del motor de 5.850 RPM y el 62,7% de ángulo de
regulación. Puede verse que la onda de presión en el colector de
entrada tiene una forma diferente a la de la figura 3b, no obstante,
su modelo se repite de ciclo de motor en ciclo de motor como se
mide entre los Marcadores 350 de Ciclo. De modo similar la figura 3d
representa la presión de colector absoluta para el mismo motor que
las figuras 3b y 3c a 6.750 RPM y ángulo de regulador del 100%. De
nuevo la onda de presión en el colector de entrada se repite sobre
una base de ciclo a ciclo, medido entre los Marcadores 350 de
Ciclo.
En cada una de las figuras 3b, 3c, y 3d la señal
305 de MAP FILTERED es muestreada por la ECU en el punto 360 de
muestreo que corresponde a una muestra que se produce dos dientes
después del Marcador 350 de Ciclo. Consecuentemente, incluso aunque
las condiciones de funcionamiento del motor puedan variar, es
posible en la realización representada por las figuras 3b a 3d
muestrear la señal 305 de MAP FILTERED con el mismo ángulo de
cigüeñal cada ciclo de motor incluso aunque este pueda no ser el
correspondiente a la presión absoluta más baja dentro del colector
en un ciclo particular.
En realizaciones alternativas, el borde de
diente codificador usado para cualquier muestreo particular del
sensor de la MAP puede ser consultado en la tabla de la ECU
(denominada a menudo mapa de la ECU) de velocidad de motor o
posición de regulador.
Como el borde de diente de codificador que
proporciona mediciones de tiempo para el muestreo del sensor de MAP
puede ser consultado de una tabla ECU, puede verse que el ángulo de
cigüeñal usado para muestrear Muestra MAP 255 y Muestra Atmosférica
230 puede variar dependiendo de condiciones de funcionamiento del
motor tales como la velocidad del motor y/o la posición del
regulador. Si un borde de diente codificador, nuevamente designado
por una tabla ECU, hubiese pasado ya un sensor de borde de diente
del codificador de ángulo de giro del cigüeñal cuando el sensor de
MAP (Presión Absoluta de Colector) es leído, entonces la muestra de
sensor de MAP se toma preferiblemente en el diente codificador
siguiente.
El mapa ECU de bordes de diente codificadores
para muestrear la presión absoluta de colector y la presión
atmosférica puede ser determinado durante la calibración del motor,
analizando las trazas de presión para el motor con diversas
condiciones de funcionamiento del motor.
Una vez que la presión atmosférica y la absoluta
de colector han sido determinadas, el caudal de aire de la masa
puede ser entonces determinado mediante la ecuación siguiente:
Aire de Masa = \frac{PMAN2 \times
VCF \times N}{PATM \times (TMAN+273) \times R \times
10}
donde:
- Aire de Masa
- = \hskip0,2cm caudal de aire de la masa (g/s);
- PMAN
- = \hskip0,2cm presión absoluta de colector (kPa);
- PATM
- = \hskip0,2cm presión atmosférica (kPa);
- N
- = \hskip0,2cm velocidad de motor (RPM);
- TMAN
- = \hskip0,2cm temperatura de colector (Co);
- R
- = \hskip0,2cm constante universal de los gases = 287;
- VCF
- = \hskip0,2cm factor de corrección de volumen.
Una vez que el sensor de MAP ha sido muestreado
y han sido determinadas: una medida de la presión de colector, la
presión atmosférica, las RPM del motor y la temperatura de colector,
la ECU puede entonces calcular el caudal de aire de la masa
aplicando la fórmula mostrada. Se ha de tener en cuenta que la
temperatura de colector puede ser medida mediante un sensor de TMAP
o mediante un sensor de la temperatura discreta. Otras variables
tales como el factor de corrección de volumen pueden ser
determinadas a partir del mapa de VCF que muestra VCF en función de
la velocidad de motor y el ángulo de regulador de motor. Este Mapa
tendrá también en cuenta que la presión absoluta de colector es
muestreada con un ángulo de cigüeñal predeterminado, y que el
cálculo no está basado en una presión absoluta de colector media.
El mapa de VCF puede ser determinado también durante la calibración
de motor.
Los factores (VCF) de corrección del volumen
pueden ser calculados usando la fórmula:
VCF = (VolEff x
CylVolume)/R
donde:
- VolEff
- = \hskip0,2cm Eficiencia volumétrica (%)
- CylVolume
- = \hskip0,2cm Volumen de cada cilindro (ml)
- R
- = \hskip0,2cm Constante de gases universal del aire = 0,287 kJ/kgºK
Constantes tales como la constante de gases
universal y la temperatura en grados Kelvin pueden ser obtenidas de
una tabla en la memoria de la ECU.
Puede ser necesario que la salida del sensor de
MAP sea filtrada por la ECU antes de que sea usada en más cálculos
de la ECU.
La medición del Aire de Masa anterior puede ser
filtrada por la ECU según el procedimiento del seudo código
siguiente:
Como se detalla en la figura 3a es preferible
que el sensor de MAP sea utilizado antes del arranque del motor
para obtener una lectura de la presión atmosférica. Preferiblemente,
la medición se repite un cierto número de veces para garantizar que
se consigue una muestra representativa de la presión atmosférica. El
arranque del motor se retarda preferiblemente hasta que este número
representativo de muestras se ha registrado. Esta medición de la
presión atmosférica antes del arranque puede permitir la
introducción de la compensación de altitud en los mapas de la ECU,
tales como los mapas de combustible por ciclo y los mapas de
circulación de aire.
Una ECU, tal como la ECU 11 de la figura 1a,
está configurada como un sistema de tiempo real para garantizar la
ejecución de ciertas operaciones cada ciclo de motor. Estas
operaciones son eventos tales como el accionamiento de los
inyectores de combustible y eventos de encendido. Estos eventos han
de ocurrir cada ciclo de motor para que el motor continúe
funcionando. Otros eventos tales como la presión de colector de
muestreo y la presión atmosférica pueden ser también programados
cada revolución de motor. El muestreo del sensor de la MAP se
preferencias para que ocurra en uno o unos de un cierto número de
ángulos de cigüeñal predeterminado cada ciclo de motor y por eso se
dice que está sincronizado con el ángulo de cigüeñal. El
accionamiento del inyector de combustible puede ser programado para
que comience y termine con el ángulo de cigüeñal, no obstante puede
ser también programado para que comience con un ángulo de cigüeñal
y termine transcurrido un periodo fijo de tiempo posterior. Por
consiguiente el accionamiento del inyector de combustible puede
estar sincronizado con el ángulo de cigüeñal pero la desactivación
puede ser asíncrona con el ángulo de cigüeñal para el mismo evento
de suministro de combustible. Otros eventos tales como la
temperatura del aire de muestreo en el colector de entrada pueden
ser programados para que sucedan a intervalos de tiempo regulares y
de ese modo sean asíncronos con el ángulo de cigüeñal de motor.
Como se ha expuesto en esta memoria el sensor de
MAP puede ser muestreado dos veces por ciclo de motor con ángulos
de cigüeñal predeterminados. Una muestra es para determinar la
presión absoluta de colector y la otra muestra es para medir la
presión atmosférica. Tal medición sobre la marcha de la presión
atmosférica es útil para la compensación por altitud en los
vehículos de tierra, tales como scooters y motocicletas y en
particular vehículos con motores de un único cilindro, tanto si son
de dos como de cuatro tiempos.
Como se ha expuesto anteriormente las muestras
de la presión de colector pueden ser filtradas a través de una
rutina denominada un filtro digital. A este respecto un primer
filtro digital de órdenes puede ser puesto en práctica dentro de la
ECU 11. Las muestras de la presión atmosférica pueden ser también
filtradas de una manera similar a las muestras de la presión de
colector.
Una vez muestreado y filtrado, el valor
actualizado para la presión de colector es almacenado dentro de la
ECU 11. Consecuentemente, el valor para la presión de colector usado
en el cálculo de la circulación de aire puede ser actualizado cada
revolución de motor. La presión atmosférica puede ser muestreada y
filtrada cada revolución de motor, no obstante, el régimen de
actualización de esta variable en la ECU puede producirse durante
un periodo de tiempo de un segundo y medio o mayor garantizando de
ese modo un valor medio de las variaciones de ciclo a ciclo en los
valores de muestra de la presión atmosférica en comparación con la
actualización del valor de la presión atmosférica cada ciclo de
motor. Alternativamente, la ECU puede requerir un cambio de
magnitud predeterminado en el valor filtrado de la presión
atmosférica antes de actualizar la variable en la ECU que
representa la presión atmosférica. Esa magnitud predeterminada puede
ser de 0,5 kPa o 1,0 kPa o mayor.
En ciertas aplicaciones puede ser identificada
una correlación fija entre el ángulo 255 de cigüeñal de Muestra de
MAP y el ángulo 230 de cigüeñal de Muestra Atmosférica a través de
todas o algunas de las condiciones de funcionamiento de motor
posibles. Tales correlaciones fijas permiten que el ángulo 230 de
cigüeñal de Muestra Atmosférica sea especificado como un
desplazamiento relativo al ángulo 255 de cigüeñal de Muestra de MAP.
Por ejemplo, el desplazamiento puede ser constante a través de
todos los ángulos de regulador o el desplazamiento puede ser
especificado como una serie de valores discretos que se extiendan
desde alrededor de 135º en ciertos ángulos de regulación bajos
hasta 210º en ángulos de regulación altos. En algunas aplicaciones
ha sido posible utilizar solamente tres o cuatro valores que
caracterizan los desplazamientos requeridos sobre los ángulos de
regulación. Relaciones similares entre el ángulo 255 de cigüeñal de
Muestra de MAP y el ángulo 230 de cigüeñal de Muestra Atmosférica
pueden ser identificadas a través del margen de velocidades del
motor.
En las realizaciones de las figuras 1a y 1b por
ejemplo, la velocidad de motor puede alcanzar niveles que superen
10 RPM, lo cual representa una revolución de motor cada 6 ms
(milisegundos). Para una aplicación de dos tiempos esto significa
un ciclo de motor cada 6 ms o menos a estas elevadas RPMs. Es
posible para algunas ECU's realizar todos los cálculos necesarios,
tales como los cálculos de circulación de aire, y otras estrategias
de control cada 5 ó 6 ms. Algunas aplicaciones de bajo coste no
obstante, tales como aplicaciones de scooter, son capaces solamente
de efectuar estos cálculos y estrategias de control cada
20-30 ms. Consecuentemente para velocidades de
motor mayores que aproximadamente 2.000 RPM puede no ser posible
terminar todos los cálculos y estrategias de control dentro de un
ciclo de motor para una aplicación de dos tiempos.
Donde tales cálculos y estrategias de control
requieren más tiempo que la ejecución de un ciclo de motor, los
cálculos se dice que tienen lugar en un bucle de fondo. El bucle de
fondo es interrumpido por un bucle delantero. El bucle delantero
controla el accionamiento de los inyectores de combustible, eventos
de chispa y muestreo y la filtración de señales de los sensores de
MAP. Consecuentemente el bucle delantero puede decirse que está
sincronizado con el ángulo de cigüeñal mientras que el bucle de
fondo puede decirse que es asíncrono con el ángulo de cigüeñal.
Como un bucle de fondo típico para una
aplicación de bajo coste puede requerir entre 20 y 30 ms, algunas
aplicaciones de bajo coste pueden recalcular el caudal de aire de
la masa cada 20 ó 30 ms que representan cada 3 o 4 ciclos de motor
para una aplicación de dos tiempos. No obstante, como la presión de
colector es muestreada y actualizada cada revolución de motor, la
ECU tiene en cuenta las últimas muestras de datos del sensor de MAP
cuando es recalculado el valor del caudal de aire de la masa.
Consecuentemente, puede verse que mientras el caudal de aire de la
masa puede ser calculado asíncronamente con el ángulo de cigüeñal,
cuando el cálculo se realiza, la presión de colector variable que
se usa es la última variable síncrona. De esta manera los retardos,
dentro de los cálculos realizados por la ECU, se mantienen en un
mínimo.
Las realizaciones presentes han explicado
detalladamente una manera de determinar el caudal de aire en un
motor con pequeño volumen de colector de entrada. En particular,
ciertas realizaciones muestrean la presión absoluta de colector con
ángulos de cigüeñal predeterminados que tienen en cuenta la
velocidad de motor instantánea y/o las condiciones de carga. El
caudal de aire puede ser determinado tanto en los motores de dos
tiempos como en los de cuatro tiempos con estas realizaciones. Una
aplicación alternativa para las realizaciones en esta memoria es la
provisión de una regulación electrónica como una sustitución de una
regulación accionada mecánicamente particularmente para motores de
altas características y motores con colectores de entrada de
pequeña cámara de impulsión. Los reguladores electrónicos requieren
mediciones de la corriente de aire exactas para garantizar la
operación de corrección, por ejemplo, por medio de una estrategia de
control de la realimentación. De acuerdo con lo anterior,
modificaciones y variaciones que serían evidentes para un experto en
la técnica se incluyen dentro del ámbito de las reivindicaciones
que se adjuntan a esta memoria.
Claims (31)
1. Un método de medición del caudal de aire en
un motor, teniendo el motor un colector de entrada, e incluyendo el
método las operaciones de:
seleccionar un ángulo de cigüeñal predeterminado
de una pluralidad de ángulos de cigüeñal predeterminados con los
cuales se muestrea la presión absoluta de colector en dicho colector
de entrada;
muestrear la presión absoluta de colector en
dicho colector de entrada con dicho ángulo de cigüeñal
predeterminado; y
determinar el caudal de aire en función de la
presión atmosférica con dicho ángulo de cigüeñal.
2. Un método según la reivindicación 1, en el
que la selección de dicho ángulo de cigüeñal predeterminado para
muestrear dicha presión absoluta de colector depende de al menos una
de la velocidad del motor o la posición del regulador del
motor.
3. Un método según la reivindicación 1, en el
que la selección de dicho ángulo de cigüeñal predeterminado para
muestrear dicha presión absoluta de colector depende de al menos una
de la velocidad de motor o la posición del regulador del motor y en
el que dicho ángulo de cigüeñal predeterminado se selecciona de modo
que dicho muestreo de dicha presión absoluta de colector se efectúa
durante, o cerca de, la fluctuación de la presión máxima de la
presión atmosférica dentro del colector de entrada.
4. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que dicha selección tiene lugar al
menos una vez cada ciclo de motor.
5. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que dicho cálculo del caudal de
aire se efectúa de modo asíncrono con el funcionamiento del
motor.
6. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que dicha selección tiene lugar al
menos una vez por ciclo de motor y en el que dicho cálculo se
efectúa asíncronamente con el ciclo de motor.
7. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5 ó 6, en el que dichos ángulos de
cigüeñal predeterminados se determinan por calibración.
8. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 ó 7, en el que dicho motor
comprende además una cámara de combustión con un volumen de barrido
en el que dicho colector de entrada tiene un volumen de barrido
menor que el doble del volumen de barrido de la cámara de
combustión.
9. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8, en el que dicho motor es
un motor de cilindro único.
10. Un método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8, en el que dicho motor
comprende dos cilindros, que tienen cada uno un colector de entrada
con un volumen inferior a dos veces los volúmenes de barrido de los
respectivos cilindros y en el que dichos colectores de entrada no
tienen volumen común alguno.
11. Un "watercraft" personal que comprende
un motor de combustión interna inyectado que tiene al menos un
émbolo destinado en uso al movimiento alternativo dentro de un
cilindro para proporcionar de ese modo una cámara de combustión,
teniendo dicha cámara de combustión un volumen de barrido y
comprendiendo además dicho motor un colector de entrada en
comunicación de fluido con dicha cámara de combustión; teniendo
dicho colector de entrada un volumen menor que el doble del volumen
de barrido de la cámara de combustión; dicho colector de entrada es
intermedio entre un regulador y una válvula de entrada; situando
dicho colector de entrada un sensor de presión y comprendiendo
además dicho "watercraft" una unidad de control electrónico
destinada a muestrear dicho sensor de presión con un ángulo de
cigüeñal predeterminado seleccionado de una pluralidad de ángulos
de cigüeñal predeterminados y de ese modo determinar la presión de
colector con dicho ángulo de cigüeñal y calcular el caudal de aire
de la masa como una función de ambas, dicha presión de colector con
dicho ángulo de cigüeñal y la presión atmosférica.
12. Un "watercraft" personal según la
reivindicación 8, en el que dicho motor tiene dos cilindros que
tienen cada uno un colector de entrada, en el que cada uno de
dichos colectores de entrada tiene un volumen menor que dos veces
el volumen de su respectivo cilindro, no teniendo dichos colectores
de entrada volumen alguno común.
13. Un "watercraft" personal según una
cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12, en el que dicha unidad
de control electrónico está destinada además a seleccionar dicho
ángulo de cigüeñal con el que se mide dicha presión de colector de
una pluralidad de ángulos de cigüeñal predeterminados.
14. Un "watercraft" personal según la
reivindicación 13, en el que dicha selección depende de al menos una
de la velocidad de motor y la posición de regulador del motor.
15. Un "watercraft" personal según una
cualquiera de las reivindicaciones 11, 12, 13 ó 14, en el que dicha
unidad de control electrónico calcula la circulación de aire
asíncronamente con el ángulo de cigüeñal de motor en una operación
de tratamiento subordinada.
16. Un scooter que comprende un motor de
combustión interna de inyección de combustible que tiene al menos
un émbolo destinado a, en uso, moverse alternativamente dentro de un
cilindro para de ese modo proporcionar una cámara de combustión,
teniendo dicha cámara de combustión un volumen de barrido y
comprendiendo además dicho motor un colector de entrada en
comunicación de fluido con dicha cámara de combustión; teniendo
dicho colector de entrada un volumen menor que dos veces el volumen
de barrido de la cámara de combustión; siendo dicho colector de
entrada intermedio entre un regulador y una válvula de entrada;
situando dicho colector de entrada un sensor de presión y
comprendiendo además dicho scooter una unidad de control electrónico
destinada a muestrear dicho sensor de presión con un ángulo de
cigüeñal predeterminado seleccionado de una pluralidad de ángulos
de cigüeñal predeterminados y de ese modo determinar la presión de
colector con dicho ángulo de cigüeñal y calcular el caudal de aire
de la masa en dicho motor en función de ambas, dicha presión de
colector con dicho ángulo de cigüeñal y la presión atmosférica.
17. Un scooter según la reivindicación 16, en el
que dicha unidad de control electrónico está destinada además a
seleccionar un ángulo de cigüeñal con el que se mide dicha presión
de colector y en la que dicha selección se hace de una pluralidad
de ángulos de cigüeñal predeterminados.
18. Un scooter según una cualquiera de las
reivindicaciones 16 ó 17, en el que dicha unidad de control
electrónico en uso, al menos a elevadas velocidades de motor, está
destinada a medir la presión de colector sincronizadamente con el
ángulo de cigüeñal y a calcular el caudal de aire de la masa en
dicho motor asíncronamente con el ángulo de cigüeñal en un bucle de
tratamiento subordinado.
19. Un scooter según una cualquiera de las
reivindicaciones 16, 17 ó 18, destinado además a medir la presión
atmosférica con un ángulo de cigüeñal predeterminado y a calcular la
circulación de aire en dicho motor en función de dicha presión
atmosférica y en función de dicha presión de colector.
20. Un scooter según una cualquiera de las
reivindicaciones 16, 17, 18 ó 19, en el que dicho motor es un motor
de cilindro único.
21. Una unidad (ECU) de control electrónico para
ser usada con un motor que tiene un colector de entrada intermedio
entre un regulador de mariposa y una válvula de entrada y teniendo
dicho colector de entrada un sensor de presión; estando destinada
dicha ECU en uso a medir la presión de colector con un ángulo de
cigüeñal predeterminado y calcular el caudal de aire en dicho motor
en función de la presión de colector con dicho ángulo de cigüeñal
en el que al menos a las velocidades de motor más altas dicho caudal
de aire de la masa en dicho motor se calcula asíncronamente con el
ángulo de cigüeñal.
22. Una ECU según la reivindicación 21, que
además está destinada a seleccionar un ángulo de cigüeñal con el
que mide presión de colector en la que dicha selección se hace de
una pluralidad de ángulos de cigüeñal de motor predeterminados.
23. Una ECU según la reivindicación 22, en la
que dicha selección depende al menos de una velocidad de motor y
una posición del regulador de mariposa.
24. Una ECU según una cualquiera de la
reivindicaciones 21, 22 ó 23, en la que dicha ECU está destinada a
medir la presión de colector en un bucle preferente y a calcular el
caudal de aire para dicho motor en un bucle subordinado en la que
dicho bucle subordinado usa al menos el último valor medido de la
presión de colector para calcular dicho caudal de aire.
25. Una ECU según la reivindicación 24, en la
que dicho último valor medido de la presión de colector usado para
calcular dicho caudal de aire es un valor filtrado.
26. Una ECU según una cualquiera de las
reivindicaciones 21 ó 22, que además está destinada a medir la
presión atmosférica con un ángulo de cigüeñal predeterminado y a
calcular el caudal de aire para dicho motor en función de dicha
presión atmosférica.
27. Una ECU según la reivindicación 26,
destinada además a seleccionar ángulos de cigüeñal con los cuales
la presión de colector y la presión atmosférica medidas dependen al
menos de una condición de funcionamiento del motor.
28. Una ECU según la reivindicación 27, en la
que dicha al menos una condición de funcionamiento del motor es una
posición del regulador de mariposa y velocidad del motor.
29. Una ECU según la reivindicación 28,
destinada además a medir la presión atmosférica con un ángulo de
cigüeñal predeterminado por lo que dicha medición se produce a
intervalos de tiempo periódicos.
\newpage
30. Una ECU según una cualquiera de las
reivindicaciones 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 ó 29, en la que
dicha ECU está destinada además a funcionar con un motor de
cilindro único.
31. Una ECU según una cualquiera de las
reivindicaciones 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 ó 29, en la que
dicha ECU está destinada además a funcionar con un motor que tiene
un volumen de colector menor que el doble de un volumen de barrido
de dicho motor.
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