BR102013002458A2

BR102013002458A2 - Arquitetura de controle de banco de pontos de ajuste

Info

Publication number: BR102013002458A2
Application number: BRBR102013002458-9A
Authority: BR
Inventors: Matthew Joseph Seiberlich; Michael James Mcnulty; Jose Antonio Rodriguez; Jeremy Grant Schipper
Original assignee: Int Engine Intellectual Prop
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-09-09
Also published as: CN103225564A; EP2623757A2; EP2623757A3; US20130197779A1; CN103225564B; US9328691B2

Abstract

ARQUITETURA DE CONTROLE DE BANCO DE PONTOS DE AJUSTE. A presente invenção refere-se a um método de controlar a operação de um motor, que utiliza um número de parâmetros de operação pré-fixados. O método determina um modo de operação do motor. O método determina um estado de operação do motor. Uma pluraridade de ajustes de parâmetros de motor é recuperada a aprtir de uma memória em resposta ao modo de operação determinado e ao estado de operação determinado do motor. A pluraridade de ajustes de parâmetros de motor é aplicada a pelo menos um algoritmo de controle de motor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ARQUITETURA DE CONTROLE DE BANCO DE PONTOS DE AJUSTE".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se ao controle de numerosos parâmetros de operação de motor usados para combustão em um motor de combustão interno, e mais particularmente a um sistema e método para controlar um motor usando um número de pontos de ajuste para o motor. ANTECEDENTES

Muitos fatores, incluindo esforços de responsabilidade ambiental e regulamentos ambientais modernos sobre emissões de escapamento de motor, têm reduzido os níveis aceitáveis permissíveis de certos poluentes que entram na atmosfera após a combustão de combustíveis fósseis. Crescentemente, padrões de emissão mais estringentes podem requerer maior controle sobre qualquer um ou tanto sobre o tratamento de combustão de combustível como de pós-combustão de escapamento. Por exemplo, os níveis permissíveis de óxidos de nitrogênio (NOx) e matéria particulada são grandemente reduzidos durante os últimos vários anos. Verificou-se que a regulagem de injeção de combustível e de uma quantidade de combustível a ser injetado é um fator importante na formação de emissão, junto com outros aspectos tais como recirculação de gases de escapamento (EGR), ajuste de palhetas de turbocompressores de geometria variável (VGTs), temperatura de coletor de admissão, e regulação de válvula de entrada.

Um sistema de controle de motor eletrônico pode, assim, tornarse muito complicado a fim de permitir um motor para fornecer desempenho 25 desejável, enquanto também reunindo os limites de emissões requeridos. Como o motor pode ser submetido a uma variedade de tarefas de operação e condições de operação diferentes, uma variedade de parâmetros de operação de motor é controlada, tais como regulação de injeção de combustível, quantidade de injeção de combustível, pressão de injeção de combustível, 30 regulação de válvula de entrada, regulação de válvula de escapamento, ajustes de válvula de EGR, ajustes de turbocompressores, e semelhantes. No entanto, o ajuste de um parâmetro de motor pode agir contra um ajuste feito para outro parâmetro de motor, ou pode causar uma maior troca para operações do motor do que foi pretendido quando um ajuste é feito para outro parâmetro do motor. Verificou-se que para uma determinada condição de operação de motor, vários parâmetros de operação de motor podem ser coorde5 nados a um ponto de ajuste para a determinada condição de operação de motor, de modo que o ponto de ajuste permita que o motor gere uma saída de energia requerida, enquanto também gerando níveis aceitáveis de NOx e matéria particulada. Existe uma necessidade de um sistema de controle de motor que permita que uma pluralidade de pontos de ajuste para várias con10 dições de operação de motor seja aplicada a um motor baseada nas condições de operação do motor.

SUMÁRIO

De acordo com um processo, um método de controlar a operação de um motor é fornecido, que utiliza um número de parâmetros de ope15 ração pré-fixados. O método determina um modo de operação de motor. O método determina um estado de operação do motor. Uma pluralidade de ajustes de parâmetros de motor é recuperada a partir de uma memória em resposta ao modo de operação determinado e o estado de operação determinado do motor. A pluralidade de ajustes de parâmetros de motor é aplica20 da a pelo menos um algoritmo de controle do motor.

De acordo com outro processo, um método para controlar a operação de controle de um motor é fornecido, que utiliza um número de parâmetros de operação pré-fixados. Um modo de operação de motor é determinado. Um primeiro estado de operação provisório do motor é determinado 25 baseado em uma tabela tridimensional dos estados de operação. Um segundo estado de operação provisório do motor é determinado baseado em uma tabela unidimensional dos estados de operação. Um dentre os primeiro estado de operação provisório e segundo estado de operação provisório é selecionado. Uma pluralidade de ajustes de parâmetros de motor é recupe30 rada a partir de uma memória em resposta ao modo de operação determinado e ao estado de operação selecionado do motor. A pluralidade de ajustes de parâmetros de motor é aplicada a pelo menos um algoritmo de controle do motor.

De acordo com outro processo, um método de controlar a operação de um motor é fornecido, que utiliza um número de parâmetros de operação pré-fixados. Um modo de operação de motor é determinado. Um 5 primeiro estado de operação de motor é determinado. Uma pluralidade de ajustes de parâmetros de motor é recuperada a partir de uma memória em resposta ao modo de operação determinado e ao primeiro estado de operação determinado do motor. A pluralidade de ajustes de parâmetros de motor é aplicada a pelo menos um algoritmo de controle de motor. As emissões do -10 motor e a estabilidade de combustão do motor são monitoradas. Um segundo estado de operação de motor é determinado quando pelo menos uma das emissões do motor e da estabilidade de combustão do motor falha em encontrar os limites predeterminados. Uma segunda pluralidade de ajustes de parâmetros de motor é recuperada a partir de uma memória em resposta 15 ao modo de operação determinado e ao segundo estado de operação determinado do motor. A segunda pluralidade de ajustes de parâmetros de motor é aplicada a pelo menos um algoritmo de controle de motor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é um diagrama de bloco do sistema de controle de banco de pontos de ajuste de acordo com uma modalidade.

A Figura 2 é um diagrama de bloco de um sistema de controle de banco de pontos de ajuste de acordo com outra modalidade.

A Figura 3 é um gráfico mostrando o acúmulo de matéria particu

lada.

A Figura 4 é um diagrama esquemático mostrando um volume

de um cilindro de um motor.

DESCRICÃO DETALHADA

A Figura 1 mostra um diagrama de bloco indicando um método de controle de motor de banco de pontos de ajuste 10. O método 10 tem uma parte de seleção de pontos de ajuste 12. A parte de seleção de pontos de ajuste pode utilizar uma variedade de entradas a fim de determinar a informação sobre o estado de operação de motor e as condições ambientes circundando o motor. Por exemplo, a parte de seleção de pontos de ajuste 12 pode receber entradas que incluem uma temperatura de refrigeração de motor, uma temperatura de coletor de admissão, uma medição de pressão ambiente e altitude, velocidade do motor, saída de torque de motor, um sinal 5 indicativo de motor sendo usado para operar uma saída de energia ("PTO"), uma estimativa de geração de matéria desde que o motor foi iniciado, e uma variedade de outros sinais indicativos de operação de motor, e as condições de operação de motor.

A parte de seleção de pontos de ajuste 12 utiliza estas entradas 10 para determinar um modo e um estado em que o motor está operando. O modo é indicativo de uma vocação ou tarefa que o motor está realizando. Por exemplo, o modo do motor podem ser operações normais, operações de PTO, ociosidade prolongada, operações de parada e de ida, operações de saída elevada, bem como outros modos.

O estado de operação de motor que é emitida a partir da lógica

de seleção de pontos de ajuste indica uma faixa de operação de emissão de NOx e da estabilidade de combustão de motor. Por exemplo, um primeiro estado pode oferecer um alto nível de estabilidade de combustão de motor e um nível mais alto de emissões de NOx, enquanto um segundo estado for20 nece um nível mais baixo de estabilidade de combustão de motor e um nível mais baixo de emissões de NOx. Assim, se o sistema de controle de motor determina que a estabilidade de combustão de motor está abaixo de um nível predeterminado, o estado será trocado para melhorar a estabilidade de combustão de motor. Uma vez que uma estabilidade de combustão aceitável 25 é obtida e sustentada, é contemplado que o estado pode ser trocado para um menos estável, mas diminuir o estado produzindo NOx mais baixo a fim de minimizar as emissões do motor.

Uma vez que o modo e o estado são escolhidos na lógica de seleção de pontos de ajuste 12, o banco de pontos de ajuste 14 é acessado. O banco de pontos de ajuste 14 tem uma pluralidade de ajustes de pontos de ajuste baseados no modo e no estado. Cada pluralidade de ajustes de pontos de ajuste contém todos os pontos de ajuste para os vários parâmetros de operação de motor, tais como pressão de injeção de combustível, regulagem de injeção de combustível, regulagem de válvula, ajustes de válvula de EGR, ajustes de turbocompressores de geometria variável, e semelhantes. Assim, cada uma da pluralidade de ajustes de pontos de ajuste contém um conjunto 5 completo de ajustes para os vários parâmetros de operação de motor que permitem que o motor emita a energia requerida, enquanto também produzindo níveis permissíveis de emissões.

É contemplado que os ajustes de pontos de ajuste que preenchem o banco de pontos de ajuste podem ser gerados de múltiplas formas. 10 Em um primeiro modo de gerar ajustes de pontos de ajuste, um motor é operado em uma célula de teste de motor, onde a instrumentação é capaz de medir precisamente as emissões do motor e as saídas de energia do motor, enquanto também permitindo o controle das condições dentro da célula de teste. Por exemplo, as condições atmosféricas dentro da célula de teste po

dem ser ajustadas para simular uma variedade de pressões atmosféricas, temperaturas e teores de oxigênio de ar de admissão. Além disso, a célula de teste pode permitir que uma ampla variedade de condições de carregamento de motor seja simulada, tais como aceleração rápida, alta operação de carga, baixa operação de carga e ociosidade. Baseados em uma varie20 dade de condições de operação simuladas, os ajustes para os parâmetros de operação de motor podem ser otimizados e armazenados no banco de pontos de ajuste.

Além disso, é possível gerar ajustes de pontos de ajuste usando calibração em veículo de um motor durante um processo de desenvolvimen25 to do motor. A calibração em veículo pode ser menos desejável do que a calibração de célula de teste, baseada em variáveis adicionais que são introduzidas durante a calibração em veículo, tal como trocar as condições atmosféricas.

Como mostrado na Figura 1, o banco de pontos de ajuste 14 emite pontos de ajuste que são utilizados para controlar vários parâmetros de operação de motor. Por exemplo, os pontos de ajuste são utilizados por um primeiro algoritmo de EGR T6 e um segundo algoritmo de EGR 18 controlar uma posição de uma válvula de EGR e fornecer várias quantidades de EGR ao coletor de admissão de motor. O uso tanto do primeiro algoritmo de EGR

16 como do segundo algoritmo de EGR 18 pode fornecer controle mais robusto de uma válvula de EGR no motor. O controle mais robusto de válvula 5 de EGR pode controlar melhor as emissões de motor.

Por exemplo, a saída do primeiro algoritmo de EGR 16 e do segundo algoritmo de EGR 18 pode ser comparada a um comparador 20 para determinar qual dentre o primeiro algoritmo de EGR 16 e o segundo algoritmo de EGR 18 utilizar. O comparador 20 também recebe o modo em que o -10 motor está operando a partir da lógica de seleção de pontos de ajuste 12. Baseado nas entradas a partir da lógica de seleção de pontos de ajuste 12, o primeiro algoritmo de EGR 16 e o segundo algoritmo de EGR 18, o comparador 20 seleciona a entrada que é usada para controlar a válvula de EGR.

Similarmente, no banco de pontos de ajuste 14 os pontos de a15 juste são utilizados por um algoritmo de controle de turbo 22 para controlar um turbocompressor de geometria variável. Um turbocompressor de geome^· tria variável tipicamente é capaz de alterar a geometria das palhetas posicionadas em uma parte da turbina do turbocompressor para permitir que o turbocompressor seja mais eficaz ou responsivo a várias condições de opera20 ção, e também pode ser usado para controlar o nível de impulsos gerados pelo turbocompressor. Os pontos de ajuste são usados para posicionar as palhetas, ou outros elementos ajustáveis do turbocompressor, baseados nas condições de operação de motor.

Um algoritmo de controle de combustível 24 também é fornecido 25 que utiliza pontos de ajuste a partir do banco de pontos de ajuste 14. O algoritmo de controle de combustível 24 usa os pontos de ajuste para controlar uma quantidade de combustível para injetar dentro dos cilindros, uma regulagem de injeção de combustível, bem como um número de eventos de injeção de combustível. Por exemplo, os pontos de ajuste a partir do banco de 30 pontos de ajuste 14 são utilizados pelo algoritmo de controle de combustível para fixar uma regulagem de um evento de injeção de combustível dentro do cilindro durante um ciclo de combustão. Outros algoritmos de controle de motor 26 também podem ser fornecidos, que utilizam pontos de ajuste a partir do banco de pontos de ajuste 14. Por exemplo, um algoritmo de controle de regulagem de válvula variável pode usar os pontos de ajuste para controlar a regulagem de abertu5 ra e fechamento tanto das válvulas de admissão como das válvulas de escapamento em um motor.

Voltando agora à Figura 2, é descrita uma modalidade alternativa mostrando como um estado para o banco de pontos de ajuste é determinado. Um diagrama de bloco indicando um método de controle de motor por -10 banco de pontos de ajuste 100 inclui uma parte de seleção de modo 102 e uma parte de seleção de estado 104. Como discutido acima, o modo é baseado na vocação do motor, e assim é geralmente prontamente determinado. A parte de seleção de estado 104 inclui uma tabela tridimensional 106. A tabela tridimensional 106 dispõe as saídas de estado baseada em uma plu15 ralidade de dados medidos, tais como pressão barométrica, temperatura de refrigeração, temperatura de coletor de admissão, temperatura ambiente, pressão de reforço, pressão de coletor e admissão, fluxo de ar de admissão, e semelhantes. Baseado na pluralidade de dados medidos, um estado a partir da tabela tridimensional 106 é determinado.

A parte de seleção de estado 104 compreende, além disso, uma

tabela unidimensional 108. Como mostrado na Figura 2, a tabela unidimensional 108 pode ser baseada em um modelo de uma característica do motor, tais como acúmulo de matéria particulada, percentagem de oxigênio de admissão, concentração de oxigênio do coletor de gases de escapamento, e 25 utilização de carga de admissão. A tabela unidimensional 108 tem uma pluralidade de estados baseada no modelo de uma característica do motor selecionada. Um estado a partir da tabela unidimensional 108 é determinado.

Um comparador 110 recebe o estado selecionado tanto pela tabela tridimensional 106 como pela tabela unidimensional 108. O comparador 110 pode ser programado para selecionar o estado baseado em uma variedade de considerações baseadas em qualquer diferença entre o estado gerado a partir da tabela tridimensional 106 e da tabela unidirecional 108. Por exemplo, pode ser verificado em algumas circunstâncias que

o estado selecionado pela tabela unidirecional 108 deve controlar se as diferenças nos estados selecionados pela tabela unidirecional 108 e a tabela tridimensional 106 excedem um número predeterminado de estados. Em tal 5 cenário, o atributo da tabela unidimensional 108 é considerado mais importante para a operação do motor do que o estado selecionado pela tabela tridimensional 106.

Similarmente, em outras condições de operação de motor, pode ser verificado que o estado selecionado pela tabela tridimensional 106 deve 10 controlar se as diferenças nos estados selecionados pela tabela unidirecional 108 e a tabela tridimensional 106 excedem um número de estados predeterminado. Em tal cenário, o atributo da tabela tridimensional 106 é considerado mais importante para a operação do motor do que o estado selecionado pela tabela unidirecional 108. A importância da seleção do estado a 15 partir da tabela tridimensional 106 e da tabela unidirecional 108 pode ser tJeterminada baseada na atividade de calibração do motor, tal como a realizada em uma célula de teste de motor, ou no teste de motor em veículo.

Assim, o banco de pontos de ajuste 14 fornece parâmetros de operação de motor para serem ajustados durante a operação no estado es20 tável e aplicados a uma ampla variedade de condições de operação de motor que um motor pode experimentar. O banco de pontos de ajuste para os pontos de ajuste permite que os pontos de ajuste troquem quando a função do motor é trocada, o modo, e permite que o estado troque quando a combustão torna-se instável, ou quando as emissões não estão sendo encontra25 das. Assim, o banco de pontos de ajuste 14 permite o maior controle da operação do motor, independente das condições de operação do motor.

Como mencionado acima em conexão com a Figura 2, o motor pode ser configurado para escolher os pontos de ajuste baseados em condições de operação de motor específicas tal como acúmulo de matéria particu30 lada. A Figura 3 mostra um gráfico 200 mostrando matéria particulada acumulada 202, tal como uma quantidade de matéria particulada acumulada em um filtro particulado de diesel (DPF) dentro de um sistema de escapamento para o motor, comparado a uma taxa permitida de acúmulo de matéria particulada 204. O uso de um modelo de acúmulo de matéria particulada para controlar os pontos de ajuste a partir do banco de pontos de ajuste pode ser benéfico por numerosas razões. Primeiramente, o acúmulo de matéria parti5 culada em excesso pode fazer com que um DPF precise ser substituído prematuramente. Como o DPF pode ser um componente caro, uma vida útil reduzida de DPF é prejudicial. Além disso, o acúmulo de matéria particulada em excesso no DPF resultará em regenerações mais freqüentes de DPF. A regeneração de DPF requer o uso de mais combustível, deste modo redu10 zindo a economia de combustível do veículo observada.

Como mostrado na Figura 3, no ponto 206 onde a matéria particulada acumulada 202 ultrapassa a taxa permitida de acúmulo de matéria particulada 204, os pontos de ajuste a partir do banco de pontos de ajuste usados para operar o motor serão trocados para pontos de ajuste que geram 15 menos matéria particulada durante a combustão. Os pontos de ajuste podem ser dispostos baseados nas taxas observadas de acúmulo dermatéria particulada geradas para um ponto de ajuste particular, dados que podem ser obtido durante a calibração do motor. Assim, o motor irá operar um ponto de ajuste para gerar menos matéria particulada durante a combustão até a ma20 téria particulada acumulada 202 cair abaixo da taxa permitida de acúmulo de matéria particulada 204, como mostrado no ponto 208.

É contemplado que uma vez que o motor está operando abaixo da taxa permitida de acúmulo de matéria particulada 204 no ponto 208, o motor pode ser permitido utilizar o ponto de ajuste anterior que estava gerando mais matéria particulada.

É contemplado que a estabilidade de combustão e/ou as emissões de NOx pode prevenir o motor de operar com pontos de ajuste que geram menos matéria particulada durante algumas condições de operação do motor, e nesses períodos o motor irá operar para encontrar níveis de emis30 sões de NOx permissíveis e/ou requisitos de estabilidade de combustão. No entanto, uma vez que as operações do motor permitem a combustão de formação de matéria particulada reduzida, os pontos de ajuste serão utilizados para gerar níveis reduzidos de matéria particulada durante a combustão.

coletor de emissão do motor pode ser empregado para controlar eficazmente uma posição de uma válvula de EGR em um motor para controlar a quanti5 dade de EGR fornecida ao coletor de admissão do motor. Tentativas anteriores para controlar uma quantidade de EGR fornecida ao coletor de admissão do motor contam com uma percentagem de EGR que é fornecida ao sistema de admissão. No entanto, verificou-se que a produção de NOx no motor rastreia mais de perto a percentagem de oxigênio dentro do coletor de admis10 são do que a percentagem de EGR que é fornecida ao motor.

onde λ é a quantidade medida de oxigênio dentro do escapamento, e EGR é 15 a percentagem de EGR que é fornecido ao motor. Verificou-se que sensores para medir a quantidade de oxigênio dentro do escapamento são mais confiáveis do que um sensor para medir diretamente a quantidade de oxigênio dentro do coletor de admissão, uma vez que os sensores de oxigênio são sensíveis ao calor e à vibração.

Verificou-se também que o uso de oxigênio dentro do coletor de

admissão de motor para o controle de EGR pode ser benéfico durante operações de motor transientes, tal como durante aceleração rápida quando fluxo de ar aumentado é necessário para combustão de uma quantidade aumentada de combustível e pode diminuir a quantidade de oxigênio dentro 25 do escapamento. Assim, ainda que a taxa de fluxo de ar através da admissão do motor possa ser similar a outras condições de operação, o EGR pode ter uma quantidade mais baixa de oxigênio, assim a percentagem de oxigênio do coletor de admissão também será mais baixa. Portanto, a taxa de EGR em tal condição de operação não precisa ser tão alta, baseada na 30 quantidade reduzida de oxigênio no escapamento, a fim de reduzir suficientemente o NOx formado durante a combustão. Colocado de outro modo,

Verificou-se que o uso da percentagem de oxigênio dentro do

Verificou-se que a seguinte fórmula pode ser usada para determinar a percentagem de oxigênio dentro do coletor de admissão: controlando a quantidade de EGR fornecida baseada na quantidade de oxigênio presente no coletor de admissão, controle mais preciso do nível de diluente (gás de escapamento) é fornecido, permitindo um controle mais preciso de emissões de NOx do motor.

Além disso, o uso de oxigênio dentro do coletor de admissão pa

ra controlar os níveis de EGR no motor permite controles de emissões mais precisos entre motores individuais, cada um dos quais tendo parâmetros de operação levemente diferentes. Por exemplo, um primeiro motor pode ter um turbocompressor que produz levemente mais reforço do que um turbocompressor em um segundo motor, mesmo se os motores são do mesmo mode

lo, e utilizar o mesmo modelo de turbocompressor. Assim, usando a quantidade de oxigênio realmente dentro do coletor de admissão, leves variações entre o primeiro motor e o segundo motor podem ser contabilizadas e níveis mais exatos de EGR podem ser fornecidos aos motores a fim de reduzir as 15 emissões de NOx. Portanto, o mesmo software de controle resultará em emissões de NOx similares entre os motores com leves diferenças.

Outra estratégia de controle que pode ser utilizada em um motor envolve o uso de um conceito de controle de turbocompressor. Muitos sistemas de controle de motor utilizam uma pressão de coletor de admissão a 20 fim de controlar um portal de refugo em um turbocompressor ou palhetas de um turbocompressor de geometria variável. No entanto, o controle da pressão do coletor de admissão não é tipicamente o que é desejado realmente para ser controlado pelo portal de refugo ou o ajuste de palhetas, especialmente, o controle do turbocompressor é geralmente desejado para prover 25 uma quantidade desejável de oxigênio dentro do coletor de admissão. Assim, a estratégia de controle de turbocompressores irá gerar uma taxa de fluxo particular, ou volume de fluxo para o coletor de admissão, independente do teor desse fluxo de fluido. Verificou-se que isto resultou em taxas de fluxo dentro do coletor de admissão que não correspondem com as condi30 ções de operação de motor vantajosas. Além disso, certas condições de operação de motor atuais produzem um reforço mais alto ou taxa de fluxo mais alta do que requerido para a operação do motor, deste modo limitando a taxa de fluxo de escapamento de motor disponível para uso no sistema de

um teor de oxigênio de coletor de admissão. A fim de controlar o turbocompressor, uma quantidade desejada de reforço e uma taxa de fluxo desejada são recuperadas a partir do banco de pontos de ajuste baseado nas condições de operação do motor. Usando a seguinte equação:

onde ω é a energia requerida da turbina do turbocompressor, Cp é uma constante, m é a taxa de fluxo de massa, T é a temperatura, PQ é o quociente de pressão ou reforço do turbocompressor, e γ é o peso específico de fluido. Assim, usando o ponto de ajuste de reforço desejado e a taxa de fluxo de massa desejada a partir do banco de pontos de ajuste, a energia requerida para ser gerada pela turbina pode ser calculada. Baseado na taxa de fluxo de massa medida atual no coletor de admissão e a saída de energia da turbina requerida, o quociente de pressão que é realmente necessário pode ser calculado, e as palhetas do turbocompressor de geometria variável ou a posição do portal de refugo do turbocompressor podem ser fixadas a fim de controlar o quociente de pressão. Deste modo, o turbocompressor pode ser controlado por uma variedade de condições de operação de motor.

rante operações transientes pode ser difícil, como obter emissões de matéria particulada e emissões de NOx permissíveis, enquanto simultaneamente gerando o torque requerido, requer o controle de um maior quantidade de 25 parâmetros. Os motores atuais tentam manter uma das emissões de matéria particulada, emissões de NOx, e saída de torque, enquanto variam as outras duas durante operações transientes. No entanto, um troca de parâmetros de operação de motor para manter a uma de uma das emissões de matéria particulada, emissões de NOx1 e saída de torque, geralmente tem um efeito so30 bre pelo menos uma das outras duas. Verificou-se que as emissões de particulados podem ser controladas baseado na relação de ar/combustível do

EGR.

A presente modalidade controla o turbocompressor baseada em

Finalmente, notou-se que o controle das emissões do motor dumotor. NOx pode ser controlado pela quantidade de EGR fornecida ao motor, e a saída de torque pode ser controlada pela quantidade de combustível fornecida ao motor.

de um cilindro 500 tendo um êmbolo 502, uma quantidade mínima de ar necessário para a combustão 504, uma quantidade de diluente na forma de gás de escapamento que passou através do sistema de EGR 506, e ar 508 em excesso. Durante certas operações de motor transientes, uma quantidade insuficiente de ar requerido para queimar combustível, ou uma quantida10 de insuficiente de diluente pode estar presente para fornecer um nível permissível de NOx durante a combustão. Em tal situação, o motor não é capaz de produzir o torque desejado, ou não é capaz de encontrar os alvos de emissões de NOx. Colocado de outro modo, existem algumas condições de operação onde a quantidade de ar necessária para combustão de combustí15 vel na relação de ar/combustível desejada e a quantidade de diluente de gás de escapamento requerida para diminuir-as emissões de NOx excedem o volume do cilindro.

bustão, uma saída de torque desejado tem pontos de ajuste para abastecimento de combustível, e taxas de EGR. A fim de calcular o fluxo total de ar requerido para o motor:

onde A/F min é a relação de ar/combustível mínima permissível, combustível é a quantidade de combustível requerido para gerar o torque desejado, e EGR% é a percentagem de EGR fornecida ao motor.

nio do coletor de admissão e a relação de ar combustível do gás de escapamento usando a seguinte equação:

A Figura 4 mostra uma vista representativa de um volume dentro

A fim de determinar uma quantidade de ar necessária para com

A .

—mm X .Caatous ti vel

1 EGR% 100

EGR % pode ser calculada como uma função do teor de oxigêonde f(a/f) é uma quantidade de oxigênio dentro do gás de escapamento.

Assim, o fluxo de ar total pode ser expresso como:

A .

—mi X Combustível p

Floxo de ar =-^^

IOOxf2Oj9-admis^l

L 203-fia/f) J

100

Assim, baseado nas medições da relação de ar/combustível dentro dos gases de escapamento, a velocidade do motor, uma quantidade de torque que o motor pode gerar pode ser calculada. Assim, a tabela pode ser criada para determinados níveis de emissões de NOx que contêm o torque máximo que pode ser gerado. Assim, se a quantidade desejada de torque excede o torque máximo disponível, o controle do motor pode ser uma tabela diferente, tal como uma segunda tabela que permite um nível de emissão de NOx mais alto, que pode tipicamente utilizar menor EGR, deste modo permitindo mais fluxo de arrpérmítindo a combustão do combustível adicional. Enquanto o nível de emissão de NOx pode ser deixado aumentar, ele é ainda limitado e, portanto, sempre controlado. Se o nível de NOx máximo permissível é alcançado e o motor ainda não é capaz de gerar o torque desejado, o motor simplesmente irá gerar o torque máximo possível enquanto ainda encontra o nível de NOx permitido.

As emissões particuladas do motor são controladas pela relação de ar/combustível. Portanto, a presente estratégia de controle coordena tanto os requisitos de combustível como os requisitos de EGR para assegurar que o teor de oxigênio do coletor de admissão apropriado seja mantido.

Assim, tal estratégia de controle permite três tipos de operação para o motor. O primeiro tipo de operação envolve um torque desejado que é menor do que o torque máximo que o motor pode gerar enquanto opera a 25 um baixo nível de emissões de NOx baseado no teor de oxigênio do coletor de admissão. Em tal tipo de operação, a quantidade de combustível fornecida ao motor pode ser aumentada para produzir o torque desejado, sem ter que trocar o ponto de ajuste do teor de oxigênio do coletor de admissão. O segundo tipo de operação envolve um torque desejado que é maior do que o torque mínimo que o motor pode gerar enquanto opera a baixo nível de emissões de NOx baseado no teor de oxigênio dentro do coletor de admissão, mas é menor do que o torque máximo que o motor pode 5 gerar baseado na segunda tabela que permite maiores emissões de NOx. Em tal situação, o ponto de ajuste será trocado para um da segunda tabela que permite maiores emissões de NOx.

O tipo final de operação envolve um torque desejado que é maior do que o torque máximo que o motor pode gerar baseado na segunda 10 tabela que permite maiores emissões de NOx. Em tal situação, o ponto de ajuste é trocado para um da segunda tabela que permite maiores emissões de NOx1 e o motor é provido com uma quantidade de combustível que irá gerar o torque máximo para esse ponto de ajuste particular. No entanto, o motor não será capaz de gerar a quantidade desejada de torque. Assim, até 15 as condições de operação serem trocadas, o motor não será capaz de fornecer a quantidade desejada de torque neste terceiro tipo de operação.

As tabelas podem ser criadas durante a calibração do motor que contém a velocidade do motor, fluxo total através do coletor de admissão, e torque total disponível para várias concentrações de oxigênio de coletor de 20 admissão. Assim, baseado nestas tabelas, um controlador de motor pode determinar se uma saída de torque de motor solicitada pode ser gerada baseada nas condições de operação de motor atuais. Portanto, o controlador de motor pode distinguir rapidamente se as trocas para a taxa de EGR e o teor de oxigênio do coletor de admissão podem ser feitas para suportar a 25 quantidade de combustível requerido para gerar a saída de torque solicitada, ou se a saída de torque solicitada não é capaz de ser obtida pelo motor nestas condições de operação. Aumentando o teor de oxigênio do coletor de admissão, a taxa de EGR é tipicamente reduzida, deste modo permitindo que quantidades aumentadas de combustível sejam comburidas para gerar 30 um torque aumentado, mas também tipicamente causando emissões de NOx aumentadas. Assim,, o torque máximo que pode ser gerado pelo motor é limitado pelas emissões de NOx máximas que são permitidas. Uma vantagem chave do uso de uma estratégia de controle de pontos de ajuste é que a recalibração do motor não é requerida para trocas no hardware do motor. Isto simplifica grandemente o controle do motor e reduz o número de variáveis que são ajustadas. Fazendo ajustes coordena5 dos baseados nos ajustes a partir dos pontos de ajuste, o motor desempenhará mais consistentemente e irá gerar mais provavelmente o desempenho esperado e os níveis de emissões.

Será entendido que um sistema de controle pode ser implementado em hardware para efetuar o método. O sistema de controle pode ser 10 implementado com qualquer ou uma combinação das seguintes tecnologias, que são, cada uma, bem conhecidas na técnica; circuito(s) lógico(s) discreto(s) tendo portais de lógica para implementar as funções de lógica nos sinais de dados, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC) tendo portais de lógica em combinação apropriados, disposição(ões) de portal pro15 gramável(eis) (FPGA), etc.

Quando o sistema de controle é implementado em software, deve ser notado que o sistema de controle pode ser armazenado em qualquer meio legível por computador para uso por ou em conexão com qualquer sistema ou método relacionado a computador. No contexto deste documento, 20 um "meio legível por computador" pode ser qualquer meio que possa armazenar, comunicar, propagar ou transportar o programa para uso por ou em conexão com o sistema, aparelho ou dispositivo de execução das instruções. O meio legível por computador pode ser, por exemplo, mas não está limitado

a, um sistema, aparelho, dispositivo ou meio de propagação eletrônico, 25 magnético, ótico, eletromagnético, infravermelho ou semicondutor. Exemplos mais específicos (uma lista não exaustiva) do meio legível por computador pode incluir o seguinte: uma conexão elétrica (eletrônica) tendo um ou mais fios, um disquete de computador portátil (magnético), uma memória de acesso aleatório (RAM) (eletrônica), uma memória somente de leitura (ROM) 30 (eletrônica, uma memória somente de leitura programável apagável (EPROM, EEPROM, ou memória Flash) (eletrônica), uma fibra ótica (ótica) e uma memória somente de leitura de disco compacto portátil (CDROM) (ótica). O sistema de controle pode ser incorporado em qualquer meio legível por computador para uso por ou em conexão com um sistema, aparelho ou dispositivo de execução de instruções, tal como um sistema baseado em computador, sistema contendo processador, ou outro sistema que pode bus5 car as instruções a partir do sistema, aparelho ou dispositivo de execução de instruções e executar as instruções.

Claims

1. Método para controlar a operação de um motor utilizando um número de parâmetros de operação pré-fixados, o método compreendendo: determinar um modo de operação do motor; determinar um estado de operação do motor; recuperar uma pluralidade de ajustes de parâmetros de motor a partir de uma memória em resposta ao modo de operação determinado e ao estado de operação determinado do motor; e aplicar a pluralidade de ajustes de parâmetros de motor a pelo menos um algoritmo de controle de motor.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o modo de operação é determinado baseado em uma tarefa que o motor está realizando.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que o modo de operação é baseado em um fator de carga esperado do motor.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o pelo menos um algoritmo de controle é um algoritmo de controle de EGR.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o pelo menos um algoritmo de controle é um algoritmo de controle de turbocompressor.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o pelo menos um algoritmo de controle é um algoritmo de controle de combustível.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a determinação do estado de operação é baseada em pelo menos uma característica medida.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, em que a característica medida compreende pressão atmosférica.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, em que a característica medida compreende temperatura de refrigeração.

10. Método, de acordo com a reivindicação 7, em que a característica medida compreende uma temperatura de coletor de admissão.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a determinação do estado de operação é baseada em um modelo de pelo menos uma característica do motor.

12.Método, de acordo com a reivindicação 11, em que o modelo de pelo menos uma característica do motor compreende concentração de oxigênio de coletor de admissão.

13.Método, de acordo com a reivindicação 11, em que o modelo de pelo menos uma característica do motor compreende uma taxa de acúmulo de matéria particulada.

14.Método, de acordo com a reivindicação 11, em que o modelo de pelo menos uma característica do motor compreende concentração de oxigênio de coletor de gases de escapamento.

15.Método de controlar a operação de um motor utilizando um número de parâmetros de operação pré-fixados, o método compreendendo: determinar um modo de operação do motor; determinar um primeiro estado de operação provisório do motor baseado em uma tabela tridimensional dos estados de operação; determinar um segundo estado de operação provisório do motor baseado em uma tabela unidimensional dos estados de operação; selecionar um dentre o primeiro estado de operação provisório e o segundo estado de operação provisório; recuperar uma pluralidade de ajustes de parâmetros de motor a partir de uma memória em resposta ao modo de operação determinado e ao estado de operação selecionado do motor; e aplicar a pluralidade de ajustes de parâmetros de motor a pelo menos um algoritmo de controle de motor.

16.Método, de acordo com a reivindicação 15, em que a seleção do primeiro estado de operação provisório e do segundo estado de operação provisório é baseada em uma saída de um comparador.

17.Método, de acordo com a reivindicação 15, em que a tabela 30 unidimensional é baseada em um modelo de uma característica do motor.

18.Método, de acordo com a reivindicação 15, em que a tabela tridimensional é baseada em uma pluralidade de dados medidos.

19. Método de controlar a operação de um motor utilizando um número de parâmetros de operação pré-fixados, o método compreendendo: determinar um modo de operação do motor; determinar um primeiro estado de operação do motor; recuperar uma pluralidade de ajustes de parâmetros de motor a partir de uma memória em resposta ao modo de operação determinado e ao primeiro estado de operação determinado do motor; aplicar a pluralidade de ajustes de parâmetros de motor a pelo menos um algoritmo de controle de motor; monitorar as emissões do motor e a estabilidade de combustão do motor; determinar um segundo estado de operação do motor quando pelo menos uma das emissões do motor e estabilidade de combustão do motor falha em encontrar os limites predeterminados; recuperar uma segunda pluralidade de ajustes de parâmetros de motor a partir de uma memória em resposta ao modo de operação determinado e ao segundo estado de operação de motor; e aplicar uma segunda pluralidade de ajustes de parâmetros de motor a pelo menos um algoritmo de controle de motor.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, em que as emissões de motor compreendem emissões de NOx.