BR102013013757A2 - Controle de um preaquecedor de ar aspirado elétrico de um motor de combustão - Google Patents

Abstract

Resumo patente de invenção: "controle de um preaquecedor de ar aspirado elétrico de um motor de combustão". A presente invenção refere-se a um controle de um preaquecedor de ar aspirado elétrico de um motor de combustão. De acordo com a invenção, a energia térmica (q) no preaquecedor de ar aspirado (1) será balanceada para medida de um superaquecimento, de tal maneira que a energia de aquecimento seja indiretamente registrada por um aquecimento do tempo de aquecimento (24), sendo que o tempo de aquecimento medido (24) corresponde a uma temperatura de aquecimento e a alocação do tempo de aquecimento (24) para a energia de aquecimento e temperatura de aquecimento se verifica de modo correspondente a uma curva característica de aquecimento determinada ou um campo característico de aquecimento. Durante um tempo sequencial de arrefecimento, a energia de arrefecimento liberada para o meio ambiente será registrada indiretamente pela medição do tempo de arrefecimento (29 a 30), sendo que a alocação tempo de arrefecimento para energia de arrefecimento e temperatura de arrefecimento se verifica de modo correspondente a uma curva característica de arrefecimento determinada ou de um campo característico de arrefecimento e a energia de arrefecimento será subtraída da energia de calor. O diferencial remanescente, correspondendo a uma energia aquecedora residual (qs) será usado como critério se depois do tempo de arrefecimento medido for imediatamente admissível uma nova partida de período de aquecimento sem superaquecimento ou se for determinado um outro período de arrefecimento como tempo de pré-ignição (32 a 33) para outro arrefecimento para um valor acrítico para uma nova partida de período aquecedor ou se o período de preaquecimento aplicado puder ser reduzido baseado no calor residual ainda existente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONTROLE

DE UM PREAQUECEDOR DE AR ASPIRADO ELÉTRICO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO". A presente invenção refere-se a um controle de um preaquece- dor de ar aspirado elétrico de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Para possibilitar uma partida em um motor de combustão frio, especialmente no caso de um motor de combustão diesel, e/ou para apri- morar o comportamento da partida, é geralmente conhecido um "preaque- cimento do motor", sendo preaquecido especialmente o ar aspirado. Para tanto é geralmente conhecido integrar no canal de aspiração do motor de combustão um preaquecedor de ar aspirado elétrico, operado por um apa- relho de controle e possuindo lâminas aquecedoras. Para tanto, o aparelho de controle será geralmente pelo motorista ativado por um giro da chave de ignição para a posição "1" na fechadura da ignição, com o que, para um determinado período de aquecimento - dependente de uma temperatura medida, por exemplo, em água fria - será iniciado o processo do aqueci- mento e, além disso, será ativada uma luz sinalizadora como "luz de prea- quecimento". Após o tempo de aquecimento indicado e a extinção da "luz de pré-ignição" o motor de combustão será automaticamente ligado por um automatismo de partida ou pelo motorista, por girar a chave da ignição para a posição "2".

No presente controle de um preaquecedor de ar aspirado elétri- co existe o perigo de que por processos aquecedores e imediatamente se- quenciais, por exemplo, por uma ativação por divertimento ou mal intencio- nada e seguida da chave da ignição nas posições "0" e "1", a energia térmi- ca acumulada no preaquecedor de ar aspirado, ou seja, nas Lâminas de ca- lor ali existentes, ser somada e aumentar até uma temperatura inadmissi- velmente elevada de energia térmica, correspondendo a um nível vedado.

Um superaquecimento desta natureza pode resultar em danos térmicos até a fusão e separação de partes das lâminas aquecedoras que então, junto com o ar aspirado, penetram no interior do motor de combustão onde podem resultar em dano total.

Um superaquecimento no preaquecedor de ar aspirado desta natureza não pode ser claramente reconhecido com sensores de temperatu- ra montados no bloco do motor, por que temperaturas inadmissivelmente elevadas nas lâminas aquecedoras do preaquecedor de ar aspirado, pela remoção do sensor de temperatura e pela grande massa do bloco do motor são difíceis de serem determinadas ou então até muito tarde. Desta manei- ra, até agora o presente perigo foi aceito pelo mau uso com o superaqueci- mento do preaquecedor de ar aspirado ou foi neutralizado por uma constru- ção comparadamente complexa de robusta do motor de combustão e/ou dos elementos aquecedores.

Constitui objetivo de a presente invenção desenvolver de tal ma- neira um controle de um preaquecedor de ar aspirado elétrico em um motor de combustão que seja excluído o perigo de superaquecimento por uma par- tida repetida de um processo de aquecimento.

Esta tarefa será solucionada com as características da reivindi- cação 1. Modalidades vantajosas constituem objeto das revindicações de- pendentes.

De acordo com a invenção, está previsto que a energia térmica seja equilibrada no preaquecedor de ar aspirado para medidas contra um superaquecimento, de tal maneira que a energia térmica é diretamente re- gistrada na medição do tempo do aquecimento, sendo que, ao tempo de aquecimento medido corresponde uma temperatura de aquecimento e a alocação do tempo de aquecimento medido em relação a energia de aque- cimento e a temperatura de aquecimento se verifica de modo correspon- dente a uma curva característica de aquecimento determinada ou um cam- po característico de aquecimento. No caso mais simples, pode ser previsto uma avaliação superficial seguida de uma alocação linear. No caso de uma curva característica de aquecimento determinada em caráter experimental, ou um campo característico de aquecimento, é possível uma alocação rela- tivamente precisa entre o tempo do aquecimento medido e uma temperatu- ra de aquecimento em elementos aquecedores críticos do preaquecedor de ar aspirado.

Em sequência ao tempo de aquecimento, após a conclusão do processo do aquecimento, será registrado o tempo do arrefecimento, sendo que também ao tempo de arrefecimento é alocada uma energia de arrefeci- mento e, portanto, uma temperatura de arrefecimento correspondente a uma curva característica de arrefecimento ou um campo característico de arrefeci- mento. Esta energia de arrefecimento, ou seja, a temperatura de arrefecimento, será depois subtraída da energia de aquecimento, ou seja, da temperatura do aquecimento, sendo que, como resultado deste balanceamento, o diferencial remanescente - de acordo com uma energia de aquecimento residual, ou seja, uma temperatura atual - será usado como critério e após o tempo do arrefeci- mento é admissível imediatamente um novo processo aquecedor sem supera- quecimento, ou seja, que por um novo processo aquecedor ainda não se apre- sente um superaquecimento. Se, por outro lado, a energia de aquecimento res- tante balanceada, ou seja, a temperatura atual, for demasiado elevada, será determinado um outro tempo de arrefecimento como tempo de pré-comutação para um outro arrefecimento para um valor acrítico para uma partida de aque- cimento. Somente depois de aguardar este tempo de pré-comutação será libe- rada uma partida nova de um período de aquecimento. O balanceamento, a determinação do tempo de pré-controle, bem como uma liberação da partida do aquecimento, podem ser realizados por um aparelho de controle. A medida presente suprime, seguramente, um superaquecimen- to de um preaquecimento do motor elétrico no caso de uma ignição repetida (acidental ou a título de divertimento) na posição LIGA-DESLIGA quando cada vez for reposto um aparelho de controle e em seguida for iniciado um novo ciclo aquecedor, já que no caso de um perigo de um superaquecimento terá de ser preservado um tempo de pré-comutação determinado como tem- po de arrefecimento adicional. As medidas cronométricas e balanceamentos que então serão necessários são, por exemplo, simples operações eletroele- trônicas, para as quais, está presente regularmente no veículo o respectivo "hardware", de maneira que nesta hipótese, além de uma conformação e programação correspondente do controle, praticamente não incidem custos adicionais.

No caso de outro controle concreto, através de uma chave de ignição (posição "1"), manualmente ativada, será ativada um modo de ativa- ção de um aparelho de controle, com o que a função aquecedora do prea- quecedor de ar aspirado (e eventualmente outros conjuntos preaquecedo- res) para ao menos um ciclo aquecedor com determinada período de aque- cimento, será ativada. Depois de decorrido o período de aquecimento ou desligamento da chave de ignição (posição "0") a função aquecedora será desligada pelo aparelho de controle para o preaquecedor de ar aspirado.

Após um tempo sequencial do aparelho de controle, o modo de ativação se- rá recoado e desativado, sendo que, na operação normal, após o tempo do aquecimento e dentro do tempo de marcha sequencial, se verifica uma parti- da do motor de combustão. O tempo do aquecimento será predeterminado por um cronôme- tro no aparelho de comando e será registrado, sedo que, esta unidade é li- gada com ativação do modo de ligação. O período do aquecimento será alo- cado para uma energia de aquecimento elétrica, fornecida para os elemen- tos aquecedores do preaquecedor de ar aspirado, e será alocada a esta e- nergia aquecedora somada uma temperatura de aquecimento. Com esta alocação resulta uma temperatura de aquecimento atual no término do tem- po de aquecimento nos elementos aquecedores, a qual, embora não seja diretamente medida por um sensor de temperatura, porém, pela medição cronológica para avaliação de superaquecimentos críticos pode ser registra- da com suficiente precisão.

Em seguida ao tempo de aquecimento, o cronômetro registrará um tempo de arrefecimento após o desligamento da chave de ignição, in- clusive um tempo de marcha sequencial do aparelho de controle. Este tempo de arrefecimento será alocado a uma energia de arrefecimento libe- rada pelos elementos aquecedores, e esta será subtraída da energia de aquecimento antes determinada no aparelho de controle, com o que será indiretamente determinada uma energia residual de aquecimento, corres- pondendo a um tempo de arrefecimento atual no término do tempo do arre- fecimento. O valor do arrefecimento correspondendo a esta temperatura de arrefecimento será depois memorizado em uma memória não volátil no de- correr do tempo de marcha sequencial (caso, no tempo da marcha sequen- cial, já tenha sido ativado o motor de combustão) e o cronômetro será repos- to para uma nova partida.

Na renovada ligação da chave de ignição e, portanto, de uma a- tivação do aparelho de controle, este "não sabe" se decorreu um período intermediário longo ou possivelmente apenas um curto e crítico período in- termediário, dentro do qual não se verificou nenhum ou apenas um arrefeci- mento insuficiente para uma partida de aquecimento isenta de problemas.

Portanto, antes de uma renovada ativação do aparelho de controle, o valor do arrefecimento memorizado no término do tempo de marcha sequencial precedente, será interpretado e será usado como partida para um tempo de pré- controle, previamente indicado pelo cronômetro, na qualidade de tempo de arrefecimento fictício que resulta do valor do arrefecimento memorizado até o alcance de uma temperatura de partida acrítica para o preaquecedor de ar aspirado. Em outras palavras, de qualquer maneira, o controle será realizado de tal maneira que - se após o término do processo aquecedor precedente, após o tempo da marcha sequencial, não mais estivesse estado presente um tempo de arrefecimento e como se não estivesse decorrido ne- nhum tempo intermediário (desconhecido). Depois de decorrido este tempo de pré-controle o modo de partida será reativado pelo aparelho de comando para um processo aquecedor no preaquecedor de ar aspirado. Com esta medida fica assegurado de qualquer maneira que não se verifica um supe- raquecimento, independente da duração do tempo intermediário (desconhe- cido para o aparelho de controle) entre comandos sequenciais de LIGA e DESLIGA da ignição.

Também no presente controle concreto, os processos de co- mando são essencialmente operações que podem ser realizados de forma simples com um "hardware", de qualquer modo já presente.

Como pode ser visto, no caso de uma avaliação para uma pos- sibilidade de superaquecimento isto não será dependente de uma medida de precisão da temperatura atual no preaquecedor de ar aspirado. Todavia, pa- ra obter resultados mais precisos, na alocação representada por tempo de aquecimento - energia de aquecimento - temperatura de aquecimento e/ou na alocação de tempo de arrefecimento - energia de arrefecimento - tempe- ratura de arrefecimento pode ter lugar uma adequação e uma consideração de parâmetros sistêmicos. Especialmente, nas determinações poderão ser incluídos uma temperatura ambiente medida e/ou uma corrente de massa de ar aspirado.

Em outra conformação, para um novo ciclo aquecedor poderá ser correspondentemente reduzido o tempo do aquecimento, lavando em conta uma energia aquecedora residual determinada.

De acordo com as particularidades, também é possível com um sensor de temperatura, especialmente um sensor de temperatura de motor, poderá ser predeterminado um valor de um umbral de temperatura através do qual poderá ser realizada uma "partida ar quente" do motor de combustão sem aquecer o preaquecedor de ar aspirado e sem ativar uma luz de pré- ignição. Abaixo deste valor de umbral de temperatura, por sua vez, na liga- ção da ignição deverá ser iniciado o ciclo aquecedor para um aquecimento do preaquecedor de ar aspirado juntamente com uma ativação da luz de pré- ignição. A partida do motor poderá depois em seguida ser feita eventualmen- te de forma automática ou pelo próprio motorista depois da extinção da luz de pré-ignição.

Será vantajoso que a luz de pré-ignição seja ativada já no tem- po de pré-ignição que precede um ciclo aquecedor, sendo que, - conforme acima já indicado - este tempo de pré-ignição corresponde a um tempo de arrefecimento eventualmente fictício. Para não confundir o motorista, a luz de pré-ignição também será acesa durante este tempo de pré-ignição, de maneira que o motorista perceba um prolongamento "do tempo de pré- ignição".

Em uma disposição mais complexa e redundante, além do con- trole quanto ao superaquecimento por balanceamentos também poderá ser realizada uma outra inspeção de temperatura quanto ao superaquecimento do preaquecedor de ar aspirado, diretamente por um sensor de temperatura correspondentemente posicionado.

Em outra conformação, valores sensoriais que tipicamente se al- teram apenas em forma comparativa, especialmente um valor sensorial da temperatura da água de arrefecimento também poderá ser registrado e ser memorizado em uma memória não volátil no decorrer do tempo de marcha sequencial.

Por ocasião de uma modificação de um ou de vários valores sensoriais de uma ordem de grandeza significativa, por exemplo, no caso de um declínio gradual da temperatura da água de arrefecimento em mais de 30QK, por meio de um algoritmo será feita uma conclusão abrangendo um tempo de arrefecimento suficientemente extenso (tipicamente maior que 1 hora). O valor térmico memorizado será reposto e um processo de aqueci- mento pode assim ser imediatamente reativado. Desta maneira, será evitado um prolongamento desnecessário do tempo de partida. A essência da invenção do presente controle de um preaquece- dor de ar aspirado elétrico de um motor de combustão, reside, portanto, em que ao menos um aquecedor elétrico, por um período de tempo definido - dependendo da forma de construção, da tensão de abastecimento, e da temperatura - será ativado a fim de que o ar existente no compartimento combustor e/ou os componentes da construção do sistema de abastecimen- to de ar, em caso de necessidade aquecer para uma temperatura necessária para a partida do motor, sendo que, estes componentes liberam o calor ao ar que penetra no motor. Elementos aquecedores elétricos típicos tem a propri- edade de transformar energia elétrica para o aumento da temperatura até a autodestruição. Desta maneira, resulta um perigo de um envelhecimento prematuro ou, em caso especialmente crítico, há possibilidade de uma des- truição repentina, especialmente uma fusão de componentes dos elementos aquecedores que após a destruição e após uma nova partida podem conse- guir penetrar no interior do motor de combustão como gotas metálicas, pene- trando juntamente com o ar de aspiração, onde podem ocasionar danos gra- ves. Uma situação desta natureza pode tipicamente resultar quando os ele- mentos do preaquecimento, devido a vários procedimentos de partida se- quenciais interrompidos são frequentemente ativados sequencialmente. No caso, pelo período global será aplicada uma corrente de calor maior nos componentes afetados do que, no mesmo espaço de tempo, é possível ser removido por efeitos de arrefecimento.

Para evitar esta situação, de acordo com a invenção, em um a- parelho de comando eletrônico, o volume de energia introduzido nos compo- nentes aquecidos, por ocasião de uma ativação serão balanceados em um integrador matemático de modo correspondente ao modelo térmico, na de- pendência do potencial elétrico transformado. Quando for reconhecida a presença de um volume de calor crítico e, portanto, uma temperatura de componente crítica, o aparelho de comando evita a ativação sequencial dos elementos aquecedores a fim de suprimir danos. No caso de uma tentativa de partida subsequentes será, portanto, ou reduzida a duração da ativação dos elementos aquecedores de acordo com o volume de calor já integrado, ou, antes da ativação, espera-se um tempo de arrefecimento suficiente. Um retardo da partida do motor de combustão será neste caso aceito. Medidas simples, considerando tempos de partida para evitar superaquecimentos de componentes, no caso de velas de ignição já são conhecidas dos documen- tos US 6.164.258 e US 2006/0207541 A1.

Para o balanceamento do volume de calor é necessário repro- duzir no modelo de calor mencionado, também o arrefecimento dos módu- los. Como o processo físico do arrefecimento se verifica continuamente sem acionamento externo, para a avaliação correta do modelo de calor o proces- so terá de ser calculado de modo correspondente continuamente também no veículo parado, ou seja, no motor de combustão desligado. Um problema pode surgir do fato de que a ativação do sistema de preaquecimento é reali- zada no aparelho de controle, porém, em estado desativado do motor de combustão, por motivos de economia de energia, o aparelho de controle re- gularmente está inativo para a regulagem do motor de combustão. No caso de uma disposição desta natureza inclusive circuito, existente no estado da técnica, portanto, cálculos sobre o processo de arrefecimento após o desli- gamento do motor de combustão também são interrompidos. Além disso, propriedades essenciais, especialmente do modelo térmico e soluções sobre o presente problema serão indicados: No modelo de calor, vantajosamente, o arrefecimento será con- siderado pela corrente da massa de fluxo de ar aspirado na dependência das rotações, sendo que, o integrador é diminuído de acordo com uma linha característica dQ/dt = F (Nmot). Daí resulta um retardo de partida diminuído de forma perceptível ou também uma adaptação do processo de preaqueci- mento nitidamente adequada ao estado térmico de uma maneira mais preci- sa.

Por outro lado, a velocidade do incremento do integrador deverá ser adequada a potência física dos elementos aquecedores, os quais, como ativação potencialmente variável, pode ser alterável na dependência da ati- vação e/ou da tensão de bateria disponível.

Para levar em conta o estado de um aparelho de controle desli- gado, o valor numérico do integrador usado no modelo térmico, no desliga- mento do aparelho de controle, deverá ser memorizado em uma memória não volátil como volume de calor atual, sendo esta memorização feita em um segmento térmico. No caso de uma reativação do aparelho de controle, será inicializado o integrador com o valor memorizado, de maneira que, será le- vado em conta, no modelo térmico, o volume de calor integrado antes do desligamento do aparelho de controle.

Além disso, também deverá ser registrado o tempo atual t (inde- pendente do seu formato e referencia) no caso de uma parada do cálculo do modelo térmico sendo este registro feito em uma memória não volátil e, por- tanto, estando disponível após uma nova ativação. Desta maneira, o tempo decorrido em um aparelho de controle inativo como tempo de arrefecimento com motor de combustão paralisado deverá ser considerado no modelo tér- mico de modo correspondente a um cálculo de tempo de arrefecimento com o aparelho de controle desligado.

Por motivos de economia de energia é conveniente que a função do modelo térmico seja distribuída ao menos em dois aparelhos de controle que cooperam, um dos quais com o motor de combustão desligado está o- perando e que em caso de necessidade, fornece aos demais aparelhos de controle um sinal cronológico atual. O sinal cronológico atual pode, por e- xemplo, ser derivado de um tacógrafo eletrônico.

Um problema pode ser formado por uma ativação falha e conti- nuada do sistema de preaquecimento, especialmente por um contato de relé mecânico soldado de um relé de ativação, com o que a ativação falha são ativados os elementos preaquecedores com o perigo já acima mencionado de danos do próprio motor de combustão, podendo fundir. Para um caso desta natureza, o modelo térmico presente poderá ser aproveitado pelo cál- culo da energia de calor para verificar se os elementos de preaquecimento possivelmente já estão fundidos para depois ser suprimida ou dificultada uma partida do motor de combustão para proteção do motor.

Além disso, após uma ativação do aparelho de controle deve ser preservado um tempo de retardo suficiente a fim de pode receber uma in- formação cronológica de um sistema transferidor de dados com capacidade limitada.

Um caso de falha com duração de aquecimento inexequível po- de se apresentar, por exemplo, devido a uma indisponibilidade do sinal cro- nológico no surgimento e/ou na ausência da falha ou pelo aparelho de co- mando inativo no seu momento ou uma falha de sinal resultante de um defei- to. Em um caso de falha desta natureza ou similar, com uma duração do a- quecimento que não pode ser reproduzida, verifica-se uma aceitação através de um tempo de aquecimento segundo uma indicação de fábrica que resulta em uma reação falha correspondente.

Baseado no desenho será explicado mais detalhadamente no exemplo de execução da invenção.

As figuras mostram: Figura 1 vista superior esquemática de um preaquecedor de ar aspirado elétrico e o conjunto de controle correspondente, Figura 2 esquema de sequenciamento em uma "partida a quen- te", Figura 3 esquema de sequenciamento com uma "partida a frio" normal, Figura 4 apresentação esquemática de um aumento continuado da energia térmica com ignição repetida LIGA-DESLIGA sem a medida de acordo com a invenção, Figura 5 esquema de sequenciamento de acordo com a inven- ção para evitar um superaquecimento, Figura 6 uma apresentação das correntes térmicas, Figura 7 um módulo térmico e, Figura 8 uma base de decisão para uma função falha. A Figura 1 apresenta preaquecedor de ar aspirado 1 (H) com o conjunto de controle 2 elétrico pertencente, sendo apresentado em forma esquemática. O preaquecedor de ar aspirado 1 está situado em um canal de aspiração (não mostrado) de um motor de combustão de um veículo utilitário e consiste essencialmente de um componente anelar de alojamento 3 que está situado transversal mente dentro do canal de aspiração e constituído de um elemento de resistência como elemento aquecedor 4. O elemento aquecedor 4 consiste em lâminas aquecedoras 5 em formato de meandro que estão sobrepostos em camadas, reciprocamente distanciados, estando sempre lateralmente isolados eletricamente e manti- dos na seção do alojamento 3 e, com suas extremidades de lâmina 6 e 7, estão acoplados em conexões 8, 9 elétricas alocadas, de forma isolada, no componente do alojamento 3. O preaquecedor de ar aspirado 1, ou seja, o elemento aquece- dor 4 está situado no circuito de carga (linha negativa 10 e linha positiva 11) de uma batería 12 na rede de bordo do veículo utilitário.

Após a batería 12, está integrado na linha positiva 11 um fusível contra fusão 13 e em seguida um relé 14 (esquematicamente apresentado).

Uma chave de ignição 15 (Z), que pode ser ativada com uma chave de ignição, apresenta as posições "0", "1" e "2". A posição "1" da cha- ve de ignição 15 está unida com uma linha 16 com um aparelho de comando 17 (ECU). O aparelho de comando (17) está, além disso, acoplado em um circuito de controle (linha negativa 18 e linha positiva 19) onde o relé está situado com contatos de controle 20, 21 respectivamente alocados.

Além disso, está acoplada no aparelho de comando 17 uma lâmpada 22 (L) como uma "luz de pré-ignição". O aparelho de comando 17 recebe, além disso, pela linha 23 a partir de (sensor de temperatura não mostrado) uma informação se é necessário uma "partida a quente" ou uma "partida a frio" como uma ativação do preaquecedor de ar aspirado 1. A Figura 2 apresenta um esquema de sequenciamento para uma "partida a quente" normal do motor de combustão: Após a ativação da igni- ção (Z "1") nem serão ativados o preaquecedor de ar aspirado 1 (H) nem a lâmpada 22 (L) e logo depois verifica-se a partida (Z "2"). A Figura 3 apresenta um esquema de sequenciamento de uma "partida a frio" normal: No caso, com a ignição ativada (Z "1") pelo aparelho de controle 17, através de relé 14, será ativado um processo de aquecimen- to do preaquecedor de ar aspirado 1 (H) e simultaneamente será acesa a lâmpada 22 (L) como luz de pré-ignição. No caso, aumenta a energia térmi- ca Q alimentada para o preaquecedor de ar aspirado durante o período de aquecimento 24, de uma maneira continuada, até que o preaquecedor de ar aspirado 1 (H) ser desligado do aparelho de controle 17. O motor de com- bustão está agora pronto para uma partida e o preaquecedor de ar aspirado (1 (H)) faz o arrefecimento no subsequente curto período de arrefecimento 25 em reduzida extensão até que no ponto 26 se verifica a partida (Z "2") do motor de combustão quando, o motor operando, no segmento cronológico 27 continua a se verificar um arrefecimento rápido. A Figura 4 apresenta o aumento da energia térmica (Q) no prea- quecedor de ar aspirado 1 (H) quando (inadvertidamente ou por divertimen- to) a ignição for repetidamente LIGADA e DESLIGADA (Z "1" - Z "0").

No caso, é mostrado esquematicamente o aumento escalonado da energia de calor Q até uma energia de calor 28 crítica, na qual, se pode apresenta dano térmico no motor de combustão, sendo que, especialmente na partida subsequente podem ser aspiradas peças metálicas de uma lâmina de aque- cimento 5 térmica destruída, eventualmente com dano total do motor de combustão.

Para evitar esta ocorrência verifica-se o controle indicado na Fi- gura 5: Também aqui se verifica com a ativação da ignição (Z "1") o aqueci- mento do preaquecedor de ar aspirado (H) em conexão com a ativação da lâmpada 22 (L) até o momento 29 com um aumento correspondente da e- nergia térmica Q. No momento 30 será agora desligado controladamente pelo motorista a ignição sem, todavia, dar partida do motor. Após o desliga- mento da ignição no momento 30, o aparelho de comando 17 (ECU), em um tempo de marcha sequencial até o momento 31, continua estando ativado e ali recua especialmente também um cronometro interno, para a partida de um novo período de aquecimento. Durante o espaço de tempo do momento 29 até 31 o arrefecimento será registrado de modo análogo ao tempo de ar- refecimento passado e a energia térmica Qs remanescente (ou a temperatu- ra alocada) será memorizada no ponto cronológico 31 em uma memória não volátil.

Em seguida, verifica-se desde o momento 31 até o 32 um tempo intermediário não registrado pelo aparelho de controle 17 desativado (ECU) após o qual o motorista religa a ignição (Z "1") quando também o aparelho de comando 17 (ECU) e a lâmpada 22 (L) serão ativados. No caso, o apare- lho de controle 17 (ECU) espera até o momento 33 um tempo de pré- ativação, na independência da extensão do período intermediário não regis- trado entre os momentos 31 e 32, de cada maneira seguramente o resfria- mento para o nível zero de Q ter sido realizado. Somente agora o aparelho de controle 17 (ECU) ligará no momento 33 o aquecimento do preaquecedor de ar aspirado 1 (H) quando será realizada "partida a frio" normal conforme representado na Figura 3.

Na Figura 6 está mostrado, esquematicamente, em um diagrama de bloco, o percurso das correntes de calor, especialmente também o arre- fecimento dependente de rotações pela troca de massa de ar. Na Figura 6 as correntes de calor são mostradas como setas e os acumuladores de calor como retângulos. A Figura 7 apresenta um controle no modelo de calor que é constituído de três aparelhos de comando. No aparelho de comando 1 estão integrados o integrador e as funções de memorização. Com o aparelho de comando 2 será realizado a ativação/controle dos elementos aquecedores. O aparelho de comando 1 e o aparelho de comando 2 serão conveniente- mente, por motivos de economia de energia, desligados juntamente com o motor de combustão. Ao contrário, o aparelho de controle 3 deve estar per- manentemente ativo como "indicador do tempo" a fim de que possam ser considerados no modelo de calor tempos de desligamento dos dois apare- lhos de controle 1 e 2 com uma renovada inicialização. O "tempo de relógio" do aparelho de controle 3 pode convenientemente ser derivado de um reló- gio que de qualquer maneira já está operando no veículo, mas pode também apresentar qualquer relação aleatória, por exemplo, como um segmento temporal.

Além disso, na Figura 7, com Q, é designado o volume de calor o t designa o tempo BKM designa o motor de combustão e ECU designa uma unidade de controle eletrônica central.

Além disso, na Figura 8 é mostrado um segmento decisório para manipular uma função de falha existente/memorizada, na dependência do sinal cronológico disponível no caso de uma ativação por ECU.

Claims (15)

1. Controle de um preaquecedor de ar aspirado elétrico de um motor de combustão, caracterizado pelo fato de que, a energia térmica (Q) é balanceada no preaquecedor de ar aspi- rado (1) para medidas contra superaquecimento, de tal maneira que, a energia de aquecimento é indiretamente registrada por uma medição do tempo de aquecimento (24), sendo que o tempo de aquecimento (24) medido corresponde a uma temperatura de aquecimento e a alocação do tempo de aquecimento (24) medido em relação à energia de aquecimento e à temperatura de aquecimento é feita de modo correspondente a uma cur- va característica de aquecimento determinada ou um campo característico de aquecimento, sendo que, durante um subsequente tempo de arrefecimento a e- nergia arrefecida liberada para o ambiente, será indiretamente registrada pela medição de tempo de arrefecimento (29 a 30), sendo que a alocação de tempo de arrefecimento para energia de arrefecimento e para temperatura de arrefe- cimento é feita de modo correspondente a uma curva característica de arrefe- cimento determinada ou um campo característico de arrefecimento, sendo que a energia de arrefecimento será subtraída da energia de aquecimento e, o diferencial remanescente, de modo correspondente a uma e- nergia aquecedora residual (Qs), é usado como critério se depois do tempo de arrefecimento medido for admissível imediatamente uma renovada parti- da de um período de aquecimento sem superaquecimento ou se for determi- nado um outro período de arrefecimento como tempo de pré-ignição (32 a 33) para outro arrefecimento para um valor acrítico para uma nova partida de aquecimento ou se o período de preaquecimento aplicado puder ser reduzi- do em virtude de calor residual ainda existente.

2. Controle de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, por uma chave de ignição (15) ligada manualmente, será ativa- do um modo de ativação de um aparelho de comando (17), com o que a fun- ção de aquecimento do preaquecedor de ar aspirado (1) é ligada por ao me- nos um ciclo aquecedor com um período de aquecimento (24) determinado, sendo que, depois de decorrido o tempo de aquecimento (24) ou desligamento da chave de ignição (15), a função aquecedora para o prea- quecedor de ar aspirado (1) do aparelho de comando (17) será desligada e depois de um tempo de marcha sequencial (30, 31) do aparelho de comando (17), o modo de ligação será recoado e desativado, sendo que, na operação normal, após o período de aquecimento (24), dentro do período de marcha sequencial, verifica-se uma partida do motor de combustão, sendo que um cronômetro no aparelho de controle (17) indica previamente o tempo de aquecimento (24) e o registra e a este tempo será alocada uma energia térmica (Q) elétrica somada que foi liberada para os elementos aquecedores (5) do preaquecedor de ar aspirado (1), e esta e- nergia de aquecimento somada será novamente alocada a uma temperatura de aquecimento e, portanto, uma temperatura de aquecimento atual ao de- correr o tempo de aquecimento (24) nos elementos aquecedores (5), sendo que, em seguida ao tempo de aquecimento (24) o cronôme- tro registra o tempo inclusive o tempo da marcha sequencial após o desliga- mento da chave de ignição (15), como tempo de arrefecimento, para o qual, será alocada uma energia de arrefecimento liberada para o meio ambiente nos elementos aquecedores (partindo da energia térmica somada) e para esta e- nergia de arrefecimento subtraída da energia de aquecimento no aparelho de controle (17), como energia aquecedora residual, será novamente alocada uma temperatura de arrefecimento e, portanto, uma temperatura de arrefecimento atual na decorrência do tempo de marcha sequencial (momento 31), sendo que o valor diferencial, como valor de arrefecimento (Qs), correspondendo a esta temperatura de arrefecimento em uma memória não volátil, será memorizado na decorrência do tempo de marcha sequencial (sem partida do motor de combustão) e sendo reposto o cronômetro para uma nova partida, sendo que, na reativação da chave de ignição (15) e, portanto, com uma ativação do aparelho de controle (17), será interpretado o valor de arrefecimento (Qs), memorizado na decorrência do tempo de marcha se- quencial precedente, sendo usado como partida para um tempo de pré- ignição predeterminado por um cronômetro, na qualidade de um tempo de arrefecimento fictício (32 a 33) que resulta da possível energia de arrefeci- mento que pode ser liberada até o alcance de uma temperatura de partida acrítica para o preaquecedor de ar aspirado (1) e, após a decorrência deste tempo de pré-ignição (32 a 33), o mo- do de partida para um processo aquecedor será ativado no preaquecedor de ar aspirado (1).

3. Controle de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, na alocação de tempo de aquecimento - energia de aque- cimento - temperatura de aquecimento e/ou na alocação de tempo de arre- fecimento - energia de arrefecimento - temperatura de arrefecimento se veri- fica uma adequação a parâmetros sistêmicos especialmente em uma tempe- ratura ambiente medida e/ou em uma corrente de massa de ar aspirado.

4. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, carac- terizado pelo fato de que, para um novo ciclo aquecedor será corresponden- temente reduzido o tempo de aquecimento (24), levando em conta uma e- nergia aquecedora residual determinada.

5. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, carac- terizado pelo fato de que, com um sensor de temperatura-motor é predeter- minado um valor e umbral de temperatura através do qual uma "partida a quente" do motor de combustão pode ser realizada sem o aquecimento do preaquecedor do ar aspirado (1) e sem a ativação de uma luz de pré-ignição, e abaixo do valor de umbral de temperatura, na ligação da ignição será ati- vado o ciclo aquecedor para um aquecimento do preaquecedor do ar aspira- do (1) juntamente com uma ativação da luz de pré-ignição (22).

6. Controle de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, a luz de pré-ignição (22) já será ativada no tempo de pré-ignição (32 a 33) que precede o ciclo aquecedor.

7. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, carac- terizado pelo fato de que, ao menos através de um sensor de temperatura é realizado diretamente um controle de temperatura quanto a superaqueci- mento do preaquecedor do ar aspirado (1).

8. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, carac- terizado pelo fato de que, valores sensoriais que tipicamente se alteram a- penas comparadamente de forma lenta, especialmente um valor sensorial de temperatura de água de arrefecimento também é registrado e memorizado em uma memória não volátil na decorrência do tempo de marcha sequencial, sendo que, por ocasião de uma modificação de um ou de vários destes valo- res sensoriais em uma ordem de grandeza significativa, por exemplo, com uma nova queda da temperatura de água de arrefecimento em mais do que - 243,2°C (30°K) por um algoritmo é feita uma conclusão a um tempo de arre- fecimento suficientemente extenso e o valor de calor memorizado será reco- ado de maneira que um processo aquecedor poderá imediatamente ser rea- tivado.

9. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, carac- terizado pelo fato de que, no módulo térmico para o balanceamento da ener- gia térmica e da energia de arrefecimento, a convecção que se verifica em um integrador dentro do motor de combustão através da corrente da massa de ar aspirado será considerada na dependência das rotações do motor, sendo reduzido o integrador de acordo com uma linha característica dQ/dt = F(Nmot).

10. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, carac- terizado pelo fato de que, a velocidade da incrementação do integrador usa- do no módulo térmico é adequada à potência física dos elementos aquece- dores, sendo que, poderá estar dependente da ativação e/ou da tensão de batería disponibilizada.

11. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, ca- racterizado pelo fato de que, o estado numérico do integrador usado no mo- delo térmico, no desligamento do aparelho de controle é memorizado em uma memória não volátil como quantidade térmica atual, em um segmento de registro térmico, e na renovada ativação do aparelho de controle será inicializado o integrador com o valor memorizado, de maneira que o volume de calor integrado antes do desligamento do aparelho de controle seja con- siderado no modelo térmico.

12. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, ca- racterizado pelo fato de que, o tempo atual registrado em uma parada do cálculo no modelo de calor por uma ocasião de desativação do aparelho de controle será registrado em uma memória não volátil e após uma renovada ativação estará novamente disponível, de maneira que o tempo decorrido em um aparelho de controle inativo como tempo de arrefecimento com motor de combustão paralisado poderá ser calculado e considerado dentro do mo- delo térmico, e/ou a função do modelo de calor está distribuída para ao me- nos dois aparelhos de controle que cooperam, apenas um dos quais, com o motor de combustão desligado, está operando e que em caso de necessida- de fornece para os outros aparelhos de controle um sinal cronológico atual.

13. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, ca- racterizado pelo fato de que, em uma ativação falha e permanente do siste- ma de preaquecimento será calculado com o modelo térmico se foi transpos- to um valor de umbral predeterminado dos elementos de preaquecimento já fundidos e se no caso do valor de umbral ultrapassado uma partida do motor de combustão como proteção contra o motor é suprimida ou dificultada.

14. Controle de acordo com uma das reivindicações 1 a 13, ca- racterizado pelo fato de que, após a ativação do aparelho de controle será preservado um tempo de retardo suficiente para receber uma informação cronológica de um sistema de transferência de dados com capacidade limi- tada e/ou, em um caso de falha, com uma duração de aquecimento não re- produtível, se verifica uma suposição a respeito de uma duração de aqueci- mento de acordo com uma indicação da fábrica que resulta em uma reação falha correspondente.

15. Veículo automotor propulsionado por motor de combustão, especialmente veículo utilitário, com um controle como definido em uma das reivindicações precedentes.