BR102013006983A2 - Processo e aparelho de comando para partida de um motor otto - Google Patents

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Abstract

Processo e aparelho de comando para partida de um motor otto. A presente invenção abrange um processo para a realização de uma partida em regime de alta pressão de um motor otto com injeção direta, sendo que através de uma bomba injetora de alta pressão é gerada uma pressão de combustível em um sistema de alta pressão com um reservatório de alta pressão, sendo que a pressão do combustível no reservatório de alta pressão e o sistema de alta pressão com este unido será medida por meio de um sensor de alta pressão, sendo que o combustível é injetado a partir do reservatório de alta pressão por ao menos uma válvula injetora em ao menos um cilindro do motor otto, sendo que a pressão do combustível, um volume injetado de um volume transportado de combustível serão pré-determinados por um aparelho de comando na dependência de um sinal do sensor de alta pressão, conduzido para o aparelho de comando, sendo que a pressão do combustível é pré-determinada na dependência do ponto de trabalho do motor otto até urna pressão de sistema superior e sendo que a pressão do combustível no reservatório de alta pressão e no sistema de alta pressão é limitada por uma pressão de abertura de uma válvula limitadora de pressão para um regime de pressão máxima. No caso está previsto que em uma partida do motor 0110, antes da liberação da injeção do combustível em ao menos um cilindro do motor otto, a pressão do combustível no siste- ma de alta pressão está situada em uma pressão de partida, situada entre a pressão de sistema maior e a pressão máxima. Além disso, a invenção abrange um aparelho de comando para a concretização do processo. O processo e o aparelho de comando possibilitam a partida em regime de alta pressão de um motor otto, que pode ser operado com etanol ou com uma mistura de etanol ou gasolina, em regime de baixas temperaturas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E APARELHO DE COMANDO PARA PARTIDA DE UM MOTOR OTTO". A presente invenção refere-se a um processo para realização de uma partida em regime de pressão intensa de um motor Otto com injeção direta sendo que através de uma bomba de alta pressa é gerado uma pressão de combustível em um sistema de alta pressão com um reservatório de alta pressão, sendo que a pressão do combustível será medida no acumulador de alta pressão e o sistema de alta pressão com ele unido com um sensor de alta pressão, sendo que o combustível que é injetado do acumulador de alta pressão, por ao menos uma válvula injetora, em ao menos um cilindro do motor Otto, sendo que a pressão do combustível, a quantidade injetada e uma quantidade transportada de combustível são pré-determinados por um aparelho de comando na dependência de um sinal do sensor de alta pressão transmitido para o aparelho de comando, sendo que a pressão do combustível, na dependência do ponto de operação do motor Otto, será pré-determinados até uma pressão de sistema superior e sendo que a pressão do combustível no acumulador de alta pressão e no sistema de alta pressão é limitada para uma pressão máxima através de uma pressão de abertura de uma válvula limitadora de pressão.
Além disso, a invenção abrange um aparelho de comando de um motor Otto com injeção direta sendo que o aparelho de comando nesta unida com uma bomba de alta pressão para gerar uma pressão de combustível em um sistema de alta pressão, tendo um sensor de alta pressão para determinar a pressão do combustível no sistema de alta pressão, estando unido com ao menos uma válvula injetora para dosagem de um volume de combustível injetado em ao menos um cilindro do motor Otto, sendo que o aparelho de comando para o ajuste da pressão de combustível está conformado nem uma área até uma pressão de sistema superior e sendo que o sistema de alta pressão possui uma válvula limitadora de pressão com uma pressão de abertura para limitar a pressão do combustível em uma pressão máxima.
Estado da técnica Nos motores Otto com injeção direta, a pressão do combustível será regulada na dependência do ponto de operação do motor Otto, até um ponto de sistema superior predeterminado. A faixa da pressão está no caso tipicamente situado entre 4000kPa (40bar) como pressão de sistema inferior e 20000 kPa (200bar) como pressão de sistema superior. O sistema de combustível de um motor Otto desta natureza conte tipicamente um sistema de alta pressão com um acumulador de alta pressão (Common Rali). A geração da pressão de combustível necessária verifica-se, por exemplo, por uma bomba de alta pressão, conformada como bomba de pistão, que é mecanicamente acionada pelo motor Otto. O volume de transporte de combustível da bomba de alta pressão será regulado por uma válvula de comando de volume que precede a bomba de alta pressão. A pressão de combustível no sistema de alta pressão será medida por um sensor de alta pressão e será conduzido para um aparelho de comando. O aparelho de comando regula a pressão do combustível na dependência do ponto de operação do motor Otto através de uma ativação correspondente da válvula de comando de volume. A dosagem do combustível para os diferentes cilindros do motor Otto verifica-se através de válvulas injetoras que também são operadas pelo aparelho de comando.
Para que, por exemplo, no caso de uma falha que tem por consequência o transporte completo da bomba de alta pressão, não for ultrapassada uma pressão de sistema máxima admissível no sistema de alta pressão, está prevista uma válvula limitadora de pressão. Esta válvula limitadora de pressão se abre no caso de uma pressão de abertura predeterminada, por exemplo, de 25000kPa (250bar), e possibilita um refluxo do combustível do sistema de alta pressão em retorno para a faixa de baixa pressão do sistema de combustível diante da bomba de alta pressão. A pressão do combustível no sistema de alta pressão será desta maneira limitada a uma pressão máxima, correspondendo à pressão de abertura da válvula limitadora de pressão. A partida fria do motor Otto com a injeção direta pode ser feita como partida de baixa pressão ou como uma partida de alta pressão. Assim, na publicação da patente europeia EP 0 961 019 B1 está descrito um processo para operar o motor de combustão de injeção direta durante a partida, sendo o motor de combustão pode ser ativado seletivamente com operação homogênea ou sequencial e para tanto são calculado parâmetros de comando do motor pré-determinados para a operação homogênea e sequencial, sendo que na dependência de uma grandeza (TKW) é feita uma seleção entre a operação com mistura homogênea e mistura sequencial e sendo que na operação com a mistura sequencial, a injeção é pré-determinada pelos parâmetros do volume de injeção (MFF) e o ângulo de injeção EOI. Está previsto, no caso, que a operação com a mistura sequencial somente será liberada quando a pressão do combustível (PRall) tiver alcançado o valor de um bar pré-determinado (P-SCHW) dentro de um numero de ciclos determinado do motor de combustão e, em caso contrários, será selecionada a operação com mistura homogênea. A operação com a mistura sequencial corresponde a uma partida de alta pressão, ao passo que a operação com a mistura homogênea corresponde a uma partida de baixa pressão.
As vantagens da partida em regime de alta pressão residem no menor volume de combustível injetado, uma diluição do óleo reduzida, bem como exigências menores a conformação das válvulas injetoras, por que é reduzido o volume de fluxo de passagem estático Qstat e desta maneira é aumentada a precisão da dosagem abrangendo quantidades pequenas.
Em uma partida de alta pressão, tão logo o motor Otto começar a girar, será formada a alta pressão até que tenha sido ultrapassado o um bar de pressão fixado. Em seguida verifica-se a injeção e a ignição e o motor começara a operar. Um Brás de pressão típica para a liberação da injeção, dependentes da temperatura, estão situados entre 2000Kpa (20bar) e 8000 Kpa(80bar). Antes da injeção principal com ignição poderá estar previsto uma pré-injeção como injeção de alta pressão ou injeção de baixa pressão.
Geralmente os motores Otto são operados com combustível constituído de hidrocarbonetos de combustíveis fosseis em base de petróleo bruto refinado. É misturado com este combustível, como ampliação de maté- ria primas (plantas) de crescimento o álcool produzido, por exemplo, etanol ou metanol, sendo este produto aplicado em relações de mistura diferenciada. A parcela do etanol em mistura de combustível de acordo com o mercado se encontra enquadrado em uma ampla faixa de 0% até 85%; em diferentes países também está previsto um operação com etanol puro, nos estados unidos e na Europa é empregada uma mistura de 75 - 85 % de etanol e 15 -25% de gasolina, sendo comercializado com a marca E85. Pelo abastecimento adicional de gasolina pura podem daí ser reguladas todas as composições de combustível abaixo de uma parcela de etanol de 85%. A partida a frio de um motor Otto com injeção direta, no uso de uma mistura de combustível de gasolina e de etanol já a temperatura entre 10°C e 20°C, formula elevadas exigências ao sistema de injeção. Em virtude deste deficiente preparo da mistura e da reduzida tendência a evaporação do etanol a baixas temperaturas, comparado com o motor quente torna-se necessária a injeção de uma quantidade adicional considerável. Isto aumenta o consumo e a liberação de componentes do gás de escape indesejado. Nas temperaturas abaixo de 5°C, no caso de etanol puro como combustível, não é possível uma partida confiável sem medidas adicionais. Estas medidas adicionais podem ser válvulas injetoras aquecidas ou a injeção adicional de gasolina através de um sistema de injeção separado, o que toda via implicaria em um aumento considerável nos custo da produção no sistema inje-tor.
Constitui, portanto objeto da invenção oferecer um processo e um aparelho de comando que possibilite uma partida confiável para motores Otto com injeção direta a reduzidas temperaturas, sem os custos de medidas adicionais mais amplas.
Descrição da invenção. A tarefa da invenção referente ao dispositivo é solucionada pelo fato de que na partida do motor Otto, antes de uma liberação da injeção de combustível em ao menos um cilindro do motor Otto, será aumentada a pressão do combustível no sistema de alta pressão para uma pressão de partida que está situada entre a pressão de sistema superior e a pressão máxima. Injeções diretas para motores Otto trabalham com uma pressão máxima de 25000 kPa (250bar) e uma pressão de sistema, dependente do ponto de operação, de 4000 até 20000 kPa (40 até 200bar). A pressão de partida, na qual a injeção é liberada, situa-se entre 2000 e 8000 kPa (20 e 80bar). Isto, todavia em uma partida a temperatura ambiente baixa não é suficiente para um preparo suficiente da mistura. Na operação com gasolina abaixo de -30°C e na operação com uma elevada parcela de etanol ou de metanol, com abaixo de 10°C até 20°C precisam ser tomadas medidas adicionais na partida por uma pré-injeção adicional ou por um aumento do volume injetado aumenta toda via o consumo que será introduzido combustível não desejado dentro do óleo do motor. Na operação com álcool puro podem ser necessárias, por exemplo, válvulas injetoras aquecidas ou uma injeção adicional de gasolina. Pelo processo de acordo com a invenção estas medidas adicionais podem ser dispensadas, sendo assim economizados custos. Também poderá ser introduzido o volume da introdução de combustível no óleo do motor.
Se a pressão da partida for no mínimo de 85% da pressão máxima, e, portanto com uma pressão máxima de 25000 kPa (250bar) no mínimo de 21200 kPa(212bar), será consideravelmente melhorada a atomiza-ção do combustível e, portanto o preparo da mistura. O preparo da mistura pode ser aperfeiçoado adicionalmente, sendo que durante a formação da pressão do combustível, por uma injeção previa é injetada uma quantidade pré-determinada de combustível em ao menos um cilindro. Esta pré-injeção pode ser feita como uma injeção em regime de baixa pressão ou uma injeção em regime de alta pressão.
Em uma ampliação do processo está previsto uma pressão de partida entre a pressão de sistema superior e a pressão máxima quando a temperatura do combustível ou do motor Otto ou do frigorigeno do motor Otto estiver situada abaixo de 1brau de temperatura pré-determinado, sendo previsto uma pressão de partida abaixo da pressão de sistema superior, preferencialmente na faixa entre 2000 kPa (20bar) e 8000kPa(80bar), quando a temperatura estiver situada acima do bar de temperatura pré-determinado.
Na dependência das condições ambientais na partida poderá assim ser selecionado um modo de operação ótimo do motor Otto durante a partida. A partida do motor Otto com injeção direta pode ser adicionalmente aperfeiçoada quando for pré-determinado o um bar de temperatura e/ou a pressão de partida na dependência de uma composição de uma mistura de combustível usada como combustível. Na operação com gasolina, o um bar de temperatura poderá, por exemplo, ser fixadas em menos 30°C, enquanto que na operação com álcool puro seria previsto de 10° até 20°C como um bar de temperatura. Na operação com misturas de combustível, além do um bar da temperatura poderá adicionalmente ser adequada a pressão de partida. Medidas adicionais atualmente necessárias, como sejam válvulas injetoras aquecidas ou uma injeção de gasolina adicional na operação com E100, podem ser dispensadas. A tarefa da invenção relativa ao dispositivo será solucionada, sendo que para uma partida a frio está previsto no aparelho de comando uma rotina de programa para aumentar a pressão do combustível acima da pressão de sistema superior e abaixo da pressão máxima. A ampliação e a complementação do aparelho pela rotina de programa de acordo com a invenção é uma solução de custo vantajoso e torna desnecessários conjuntos adicionais como sejam bocais injetores aquecidos para a operação do motor Otto com injeção direta com uma mistura de combustível com elevada parcela de álcool.
Uma modalidade especialmente adequada do aparelho de comando para a realização do processo prevê que no aparelho de comando estejam presentes informações sobre a composição de uma mistura de combustível, empregada como combustível, sendo que o aparelho de comando possui a temperatura do combustível e/ou do motor Otto e/ou de um frigorigeno do motor Otto e no aparelho de comando estejam memorizados valores previamente indicados para a pressão de combustível a ser regulada, na dependência da composição da mistura de combustível e/ou da temperatura. O processo ou o aparelho de comando se adaptam especial- mente para aperfeiçoamento da partida em um motor Otto, o qual é operado com álcool ou com uma mistura de álcool ou gasolina.
Breve descrição dos desenhos Em seguida a invenção será explicada mais detalhadamente com base em um exemplo de execução apresentado nas figuras. As figuras mostram: Figura 1 - uma disposição para um dispositivo de injeção direta para um motor Otto.
Figura 2 - um percurso de pressão em uma partida de alta pressão de um motor Otto. A figura 1 revela um dispositivo de injeção direta 10 para um motor Otto. A partir de um tanque de combustível 18, através de uma bomba 19, será conduzida uma mistura de combustível, constituída de gasolina e de álcool, passando sobre um filtro 20 até uma válvula de comando de volume 12. Um amortecedor 11 reduz oscilações na pressão no sistema. A válvula de comando de volume 12 será operada de acordo com as necessidades por um aparelho de comando 18, de maneira que a pressão oferecida através de uma bomba de alta pressão 13 atende as condições operacionais do motor Otto. A bomba de alta pressão 13 abastece através de uma válvula de repercussão 15 o reservatório de alta pressão 21 (Common Rali) com combustível que através de válvulas injetoras 22 com bocais são dosados dentro do cilindro do motor Otto em forma de uma nevoa borrifada de combustível 23. A pressão do combustível no acumulador de alta pressão 21 será controlada com um sensor de alta pressão 17, cujo sinal de está sendo conduzido pelo o aparelho de comando 16. Uma rotina de programa no aparelho de comando 16 poderá assim, por exemplo, baseado no sinal do sensor de alta pressão 17, regular através de uma válvula de comando de volume 12, a pressão dentro do reservatório de alta pressão 21 e poderá também liberar a injeção durante a partida. Assim sendo, será reajustada a pressão do combustível, na dependência do ponto da operação, dentro de uma faixa de 4000 a 20000 kPa(40 a 200bar). A pressão no sistema de alta pressão do qual também faz parte o reservatório de alta pressão 21, será adicionalmen- te controlado e limitado por uma válvula limitadora de pressão 14. Com isto ocorre que no caso de uma falha, a pressão no sistema não ultrapasse o valor máximo admissível, por exemplo, de 25000 kPa (250bar).
De acordo com a invenção, no aparelho de comando 16 está prevista uma rotina de programação que na partida do motor Otto a temperatura baixa, pode regular através da válvula de controle de volume 12 e pela bomba de alta pressão 13 no reservatório de alta pressão 21, uma pressão que esteja situada acima da área da pressão na operação normal, porém abaixo do valor máximo admissível. A figura 2 apresenta um diagrama da pressão 30 na partida de um motor Otto com injeção direta a temperatura de sistema baixa. No diagrama de pressão 30, ao longo de uma linha de tempo 35 e de um eixo de pressão 31, está desenhado um percurso de pressão 34 como é medido na partida no reservatório de alta pressão 21 da figura 1 com o sensor de alta pressão 17. Depois da partida, o percurso da pressão 34 ultrapassa uma pressão de sistema 33 que está tipicamente situada na faixa abaixo de 20000kPa (200bar), porem permanece uma pressão de abertura 32 para a válvula limitadora de pressão 14. No valor máximo do percurso da pressão 34, será liberada a injeção e será dada partida ao motor Otto. Em seguida, o percurso de pressão 34 será regulado em uma faixa ao redor da pressão de sistema 33.

Claims (8)

1. Processo para realização de uma partida de alta pressão em um motor Otto com injeção direta, sendo que por uma bomba de alta pressão 13 é gerado uma pressão de combustível em um sistema de alta pressão com um reservatório de alta pressão, sendo que a pressão do combustível no reservatório de alta pressão e no sistema de alta pressão com este unido será medida com um sensor de alta pressão 17, sendo que o combustível é injetado a partir do reservatório de alta pressão por ao menos uma válvulas injetora 23 em ao menos um cilindro do motor Otto, sendo que a pressão do combustível, um volume injetado e um volume de transporte de combustível são pré-determinados por um aparelho de comando 16 na dependência de um sinal do sensor de alta pressão 17, conduzido para o aparelho de comando 18, sendo que a pressão do combustível é predeterminada na dependida do ponto de operação do motor Otto até uma pressão de sistema 33 superior e sendo que a pressão do combustível no reservatório de alta pressão e no sistema de alta pressão é limitada por uma pressão de abertura 32 de uma válvula limitadora de pressão 14 para uma pressão máxima, caracterizado pelo fato de que por ocasião de uma partida do motor Otto, antes de uma liberação da injeção do combustível em ao menos um cilindro do motor Otto, a pressão do combustível no sistema de alta pressão será aumentada para uma pressão de partida que está situada entre a pressão de sistema superior 33 e a pressão máxima.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão de partida é no mínimo 85% da pressão máxima
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que durante a formação da pressão do combustível, através de uma pré-injeção é injetada uma quantidade pré-determinada de combustível em ao menos um cilindro.
4. Processo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que é prevista uma pressão de partida entre a pressão de sistema superior 33 e a pressão máxima quando a temperatura de combustível ou do motor Otto ou do frigorigeno do motor Otto estiver si- tuada abaixo de bar de temperatura predeterminado e que seja prevista uma partida de pressão abaixo da pressão de sistema 33 superiro, preferencialmente na faixa entre 2200 kPa (22bar) e 8000kPa(80bar), quando a temperatura estiver situada acima do bar de temperatura pré-determinado.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o bar de temperatura e/ou a pressão de partida são predeterminados na dependência da composição de uma mistura de combustível, empregada como combustível.
6. Aparelho de comando (16) para comando de um motor Otto com injeção direta, sendo que o aparelho de comando (16) com uma bomba de alta pressão (13) para gerar uma pressão do combustível em um sistema de alta pressão está unido com um reservatório de alta pressão, com um sensor de alta pressão (17) para determinação da pressão de combustível no sistema de alta pressão e estando unido com ao menos uma válvula inje-tora (23) para dosagem de um volume de combustível injetado em ao menos um cilindro do motor Otto, sendo que o aparelho de comando (16), para regular a pressão do combustível, está conformado em um faixa de até uma pressão de sistema 33 superior e sendo que o sistema de alta pressão apresenta uma válvula limitadora de pressão (14) com uma pressão de abertura (32) para limitar a pressão do combustível para um valor máximo de pressão, caracterizado pelo fato de que para uma partida a frio no aparelho de comando (16) está previsto uma rotina de programa para aumentar a pressão do combustível acima da pressão de sistema superior (33) e abaixo da pressão máxima.
7. Aparelho de comando (15) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que no aparelho de comando (16) estão presentes informações sobre a composição de uma mistura de combustível u-sada como combustível, sendo que o aparelho de comando (16) conhece a temperatura do combustível e/ou do motor Otto e/ou de um frigorigeno do motor Otto e no aparelho de comando (16) estão memorizados valores previamente determinados para a pressão de combustível a ser regulada na dependência da composição da mistura de combustível e/ou da temperatura.
8. Emprego do processo ou do aparelho de comando (16) em um motor Otto que é operado com álcool ou com uma mistura de álcool e gasolina.
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