BR102014009681A2 - Method of control of the alcohol rate in a fuel used by a flex type-ignition engine - Google Patents

Abstract

método de controle da taxa de álcool em um combustível utilizado por um motor á ignição comandada do tipo flex. a invenção se refere à um método de controle da taxa de álcool em um combustível utilizado por um motor à ignição comandada do tipo flex, compreendendo no funcionamento motor, uma etapa de determinação (200} da taxa de álcool (tx_eth) do combustível utilizado pelo motor, uma etapa de determinação (203) de um valor representativo da quantidade de combustível injetado par fazer funcionar o motor, uma etapa de determinação (207) para a taxa de álcool (tx_eth) determinada, de um valo representativo de referência da quantidade de combustível a se injetado para fazer funcionar o motor, uma etapa de comparação (208) do valor representativo da quantidade de combustível injetado com aquele de referência, uma etapa de indicação (209) de uma taxa de álcool (tx_eth) determinada errada quando a etapa de comparação (208) revelar uma lacuna entre o valor representativo e a quantidade de combustível injetado com aquele de referência superior à um valor limiar determinado.

Description

“MÉTODO DE CONTROLE DA TAXA DE ÁLCOOL EM UM COMBUSTÍVEL UTILIZADO POR UM MOTOR Á IGNIÇÃO COMANDADA DO TIPO FLEX” A presente invenção se refere ao campo de controle de um motor à combustão comandada podendo funcionar com diferentes misturas de combustíveis gasolina e álcool. O motor dito flex são motores previstos para utilizar um combustível do tipo gasolina, etanol ou mistura gasolina/etanol nas proporções variáveis de um enchimento do reservatório à um outro.

Para esse tipo de motor, se conhece, por exemplo, o documento US20100101548A1, ou do documento JP2010013958, a avaliação da taxa de álcool no combustível é necessária para adaptar os parâmetros ligados ao controle motor: massa do combustível injetado, ignição, estimadores (por exemplo temperaturas para o eseapamento). Para avaliar a taxa de álcool no combustível o motor poderá compreender um sensor disposto na linha de combustível ou um estimador, Um erro na avaliação da taxa de álcool implica que os montantes de combustível injetadas não correspondem à massa de ar admitira o que induz um derivativo de riqueza da mistura e poderá igualmente causar problemas na ignição inadequadas ou de derivativos dos estimadores utilizando essa informação.

Um meio de verificar a pertinência da taxa de álcool medida ou estimada é de verificar o derivativo dos fatores de correção do componente mecânico motor, tal como o injetor ou a posição da distribuição variável, cuja reguiagem influencia a performance da combustão. Esses fatores de correção são previstos normalmente que para compensar a dispersão de fabricação ou o envelhecimento desses componentes motor e sua evolução sendo esperada em uma faixa de valor determinada.

No caso de derivativo de riqueza induzida por um erro na taxa de álcool, os fatores de correção são modificados de maneira a compensar não somente o derivativo de riqueza ligado à produção ou ao envelhecimento do componente mas também àquele ligado ao erro na taxa de álcool. Os fatores de correção poderão então tomar um valor fora de sua faixa de valor esperado. Se comparando seus valores àqueles dos valores limiares correspondentes à sua evolução esperada, se poderá identificar se a taxa de álcool é imprecisa.

No entanto, avaliar se a taxa de álcool é plausível à partir desses fatores de correção não é sempre adequado. Como efeito, a sua atualização se efetua no curso de procedimentos de aprendizagem cuja convergência é muito lenta ou parcial com relação à duração disponível no curso de funcionamento do motor para diagnosticar a taxa de álcool.

Um objetivo da presente invenção é propor um método permitindo controlar a pertinência da taxa de álcool de maneira mais rápida e mais confiável que aquela conhecida pelo estado da técnica e permitindo monitorar os fatores de correção previstos para compensar a dispersão de fabricação ou do envelhecimento desses componentes motor.

Para alcançar esse objetivo, é previsto de acordo com a invenção, um método de controle da taxa de álcool em um combustível utilizado por um motor à ignição comandada do tipo flex, compreendendo no curdo de funcionamento do motor: - uma etapa de determinação da taxa de álcool do combustível utilizado pelo motor; - uma etapa de determinação de uma grandeza representativa do montante de combustível injetado para fazer funcionar o motor, caracterizada por compreender: - uma etapa de determinação para a taxa de álcool determinada, de uma grandeza representativa de referência do montante de combustível à ser injetado para fazer funcionar o motor; - uma etapa de comparação da grandeza representativa do montante de combustível injetada com aquela de referência; - uma etapa de indicação de uma taxa de álcool determinada errada quando a etapa de comparação revelar uma variação entre a grandeza representativa do montante de combustível injetada com aquela de referência superior à um valor limiar determinado.

De preferência, a grandeza representativa do montante de combustível é o tempo de injeção.

De preferência também, o método compreende uma etapa de normalização do tempo de injeção do combustível injetado para fazer funcionar o motor relativamente às condições de referência determinadas.

De preferência ainda, o tempo de injeçáo normalizado (Tinorm) é obtido pela relação: Com: Tinorm, o tempo de injeção normalizado do combustível injetado.

Tinj, o tempo de injeção do combustível injetado em funcionamento, RI, o enchimento de funcionamento, Rlref, o enchimento nas condições de referência, <t>ref, a riqueza de referência, Φ. A riqueza de funcionamento Apinj, a diferenças entre a pressão da injeção do combustível e a pressão do centro no qual é realizada a injeção em funcionamento, Apinj_ref, a diferença entre a pressão da injeção do combustível e a pressão do centro no qual é realizada a injeção nas condições de referência.

De preferência ainda, o método compreende uma etapa de determinação de uma média do tempo de injeção normalizado.

Em uma configuração variante, a execução do método é condicionada à realização de um conjunto de condições requeridas do funcionamento do motor. De preferência, o conjunto de condições requeridas compreende: - Um regime motor estável, - uma carga motor estável, - um circuito de regulagem de riqueza ativa, - uma riqueza igual à riqueza de instrução, - uma temperatura motor em uma faixa determinada, - uma temperatura do ar em uma faixa determinada.

De preferência, quando a taxa de álcool (Tx_Eth) no combustível utilizado pelo motor for determinada por um estimador por aprendizagem, o conjunto das condições requeridas ainda compreende: - Nenhuma aprendizagem requerida ou em curso da taxa de álcool (Tx_Eth).

De preferência ainda, quando o motor for equipado de uma vasilha do conjunto das condições requeridas ainda compreende: - uma vasilha limpa a partir de uma espera determinada.

Outras particularidades e vantagens se tornarão aparentes após a detalhada descrição da mesma, com relação aos desenhos em anexo, apresentados em caráter exemplificativo e não limitativo, nos quais: - A Figura 1 é um esquema do princípio de um motor à ignição comandado do tipo flex e seu controle motor; - A Figura 2 apresenta sob forma de logigrama uma configuração preferida do método de invenção; - A Figura 3 é um gráfico apresentando em função da taxa de etanol contido na gasolina, a evolução da duração da injeção de referência. A Figura 1 apresenta um esquema de princípio de um motor flex previsto para utilizar um combustível do tipo gasolina, ou uma mistura gasolina/álcool de proporção variável. Se terá como exemplo clássico do álcool utilizado, o etanol. O motor compreende um bloco 1 motor, uma linha 2 de admissão de ar, uma linha 3 de escapamento dos gases queimados. O motor compreende ainda uma linha de alimentação no combustível. O bloco 1 motor compreende ainda ao menos um cilindro 5 no qual se realiza a combustão. Na Figura 1 é representado um motor dito à injeção direta visto que o injetor é implantado no cilindro, todavia em uma configuração variante o motor poderá igualmente ser à injeção indireta, a injeção do combustível se efetuando classicamente pela montante de cilindros, na linha de admissão. A linha 4 de alimentação do combustível compreende um sensor 7 da taxa de etanol. A taxa de etanol poderá igualmente ser determinada por um módulo de estimativa 22 que substitui o sensor 7 da taxa de etanol. A linha 2 de admissão compreende uma válvula 8 de controle do débito de ar admitido. No caso de um motor super alimentado, a linha 2 de admissão poderá compreender igualmente um compressor 9 do turbo-compressor. O compressor 9 é ligado classicamente à uma turbina 10 disposta na linha 3 de escapamento. A linha 3 de escapamento poderá compreender um ou vários membros 11 de despoluição do gás do escapamento tais como por exemplo um filtro com partículas, uma catalisador, etc. A linha 3 de escapamento poderá ainda compreender uma ou várias sondas 12, 12’ de riqueza por exemplo dispostas em montante ou em aval do membro de despoluição, montante e aval sendo definidos relativamente no sentido do escoamento do gás do escapamento na linha 3 de escapamento. O motor ainda compreende meios de controle motor, náo representados. Os meios de controle motor compreendem um módulo de enchimento 13 que determinam a massa de ar admitida e um módulo 14 de cálculo de avanço que determina o instante do comando da ignição para ser aplicado à vela de ignição 15. O módulo de enchimento 13 e o módulo de cálculo utilizam como informação de entrada um torque motor C de instrução. Os meios de controle motor compreendem também um módulo 16 de determinação das temperaturas do escapamento. O módulo 16 de determinação das temperaturas do escapamento utiliza como informação de entrada o enchimento e o cálculo do avanço.

Os meios de controle motor compreendem ainda um módulo 18 de regulagem de riqueza em aval do membro 11 de despoluição. O módulo 17 de regulagem utiliza como dados de entrada a riqueza medida em aval do membro 11 de despoluição pela sonda de riqueza 11 bem como a instrução de riqueza aval determinada ao módulo 17.

Os meios de controle motor compreendem ainda um módulo 20 de regulagem de riqueza no montante do membro 11 de despoluição. O módulo 20 de regulagem utiliza como dados de entrada a riqueza medida no montante do membro 11 de despoluição pela sonda de riqueza 12, a instrução de riqueza determinada ao módulo medido e uma riqueza de instrução de proveniência do módulo 18 de regulagem em aval ao membro 11 de despoluição.

Os meios de controle motor compreendem ainda um módulo 21 de cálculo da injeção que determina o tempo de injeção a ser aplicada aos injetores 6 do combustível. O módulo 21 de cálculo da injeção utiliza como dados de entrada o enchimento, a instrução de riqueza no montante da proveniência do módulo bem como do fator corretivo expedido pelo módulo 20 de regulagem da riqueza em aval ao membro 11 de despoluição. O tempo de injeção é corrigido continuamente pela regulagem da riqueza. O conhecimento da legítima taxa de álcool no combustível utilizada pelo motor é necessário para um bom funcionamento dos diferentes módulos apresentados. A fim de determinar se a taxa de álcool determinada ou estimada no combustível utilizada pelo motor é plausível de acionar o método da invenção. A Figura 2 apresenta sob forma de logigrama uma configuração preferida do método da invenção. Nessa configuração preferida, o método da invenção permite determinar se a informação da taxa de álcool é legítima ou errada se utilizando o tempo da injeção adquirida nas condições de funcionamento estáveis e quando a regulagem de riqueza está ativa. Esse tempo de injeção adquirida é comparado à um tempo de injeção obtido nas condições de referência.

Mais precisamente, com referência à Figura 2, as etapas principais do processo são as seguintes: - Na etapa 200, se determina a taxa de etanol, Tx_Eth, utilizada pelo motor à ignição comandada. A taxa de etanol, Tx_Eth é determinada por medição no caso de um motor equipado de um sensor 7 de etanol ou por um estimador 22 (Figura 1). - Na etapa 203, se determina o tempo de injeção, Tinj, atual para fazer funcionar o motor. A extensão do tempo de injeção é uma extensão que é representativa da quantidade do combustível. O tempo de injeção, Tinj, traduz a quantidade de combustível injetada em funcionamento, determinada no módulo 21 de cálculo da injeção. - Na etapa 207, se determina para a taxa de etanol, Tx_Eth, determinada para a etapa 203, um tempo de injeção de referência para fazer funcionar o motor. O tempo de injeção de referência traduz a quantidade de combustível a ser injetado nas condições de referência (motor nominal, taxa de álcool perfeitamente conhecida, etc.). - Na etapa 208, se compara a injeção Tinj, atual ao tempo da injeção de referência. - Na etapa 209, se indica a taxa de etanol, Tx_Eth, determinada à etapa 203, sendo errada quando a etapa 208 de comparação revela uma variação entre o tempo da injeção, Tinj, atual e o tempo da injeção de referência superior à uma valor limiar determinado. O valor limiar é de preferência uma variação de alguma porcentagem do valor do tempo da injeção de referência, correspondente à uma tolerância de dispersão de fabricação ou de um envelhecimento de um componente, por exemplo +/- 5 à 7%. A fim de explorar o tempo de injeção medido em outras condições de funcionamento daquele de referência, e portanto de ampliar a faixa de funcionamento motor onde o controle poderá ser estabelecido, é prevista uma etapa 204 de normalização do tempo de injeção, Tinj, para se reconduzir às condições de referência. O tempo de injeção normalizado Tjn0rm poderá se determinar pela relação seguinte: Com: Tinorm, o tempo de injeção normalizado do combustível injetado, Tinj, o tempo de injeção do combustível injetado em funcionamento, RI o enchimento do funcionamento, ou seja, a massa de ar admitida em funcionamento, Rlref, a riqueza de referência, <t>ref. A riqueza de referência, Φ, a riqueza de funcionamento, Apinj, a diferença entre a pressão de injeção do combustível e a pressão do centro no qual é realizada a injeção em funcionamento, APin_ref, a diferença entre a pressão da injeção do combustível e a pressão do centro no qual é realizado a injeção nas condições de referência.

As condições de referência poderão ser escolhidas de maneira a corresponder à um motor nominal à um ponto de funcionamento atual, por exemplo com um preenchimento de referência, Rlref, correspondente à um preenchimento médio, uma riqueza de referência, <pref, correspondente à estequiometria, uma pressão de injeção do combustível da ordem de 200 bars. A fim de obter um resultado mais estável, se poderá prever uma etapa 205 de determinação de uma média do tempo de injeção normalizada, Tjn0rm nas várias observações. A Figura 3 apresentei em função da taxa de etanol contida na gasolina a evolução do tempo de injeção de referência (curva 30) permitindo ilustrar graficamente o método da invenção.

Neste exemplo, para uma taxa de álcool contida na gasolina, Tx_Eth determinada ou estimada à etapa 203 (Figura 2) corresponde um tempo de injeção de referência, Tinj_ref; O tempo de injeção normalizado, Tinorm, determinado à etapa 204 e neste exemplo do lado de fora dos limites de tempos de injeção devidos à uma dispersão de fabricação ou à um envelhecimento do componente e materializados pelas curvas sobrescritas 31 e 32. A fim de melhorar a confiabilidade do método, se poderá prever uma etapa 206 de aquisição do tempo de injeção normalizada, Tjn0rm. e uma etapa 210 de verificação de um estado de estabilidade de funcionamento do motor. Essa etapa 210 de verificação compreende um conjunto 201 de condições requeridas de estabilidade e uma etapa 202 de verificação da realização da condição requerida.

De preferência, o conjunto de condições requeridas, compreende: - Um regime motor estável, ou seja, uma variação do regime motor em função do tempo inferior à um valor limiar determinado, - Um carga motor estável, ou seja, uma variação da quantidade de ar admitida pelo motor em função do tempo inferior à um valor limiar determinado; - Um circuito de regulagem de riqueza ativa, - Uma riqueza medida igual à riqueza de instrução, - Uma temperatura motor em uma faixa determinada, - Uma temperatura do ar em uma faixa determinada, Quando o motor for equipado de uma vasilha, o conjunto de requisitos compreende ainda: - Uma vasilha de limpeza inativa à partir de uma espera determinada, que poderá ser ajustável.

Quando a taxa de álcool, Tx_Eth, no combustível utilizada pelo motor é determinada por um estimador por aprendizagem, o conjunto de condições requeridas compreende ainda: - Nenhuma aprendizagem requerida ou em curso da taxa de álcool.

Assim, a execução do método da invenção é condicionada à realização do conjunto dessas condições requeridas. O método da invenção é largamente simplificado com relação ao estado da técnica e permite cobrir um grande números de ausência de sensor ou ligados à aprendizagem da taxa de álcool que são a origem de uma taxa de álcool errada: - Sensor bloqueado ou derivativo do sensor; - Aprendizagem pelo estimador da taxa de álcool não realizada; - Aprendizagem pelo estimador da taxa de álcool parcial e recuperação do derivativo de riqueza residual pelos parâmetros de adaptação motor. O método é mais simples e mais confiável visto que ele é baseado na vigilância de um único parâmetro, o tempo de injeção que é corrigido continuamente pela regulagem da riqueza. Todo erro da adaptação do motor é portanto recuperado pela regulagem da riqueza. O diagnóstico é mais confiável. O método não é realizado se vigiando os fatores de correção previstos para compensar a dispersão de fabricação ou o envelhecimento de componentes motor. Ele poderá portanto ser realizado antes deles chagarem aos seus valores definitivos, portanto mais rapidamente. A invenção não se limita à configuração descrita precedentemente, Em uma configuração variante, o tempo de injeção não é a única importância representativa da quantidade de combustível podendo ser utilizado no método da invenção. Se poderá escolher a correção pela regulagem da riqueza da massa de combustível no montante do cálculo do tempo de injeção ou do tempo de injeção diretamente.

REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. “MÉTODO DE CONTROLE DA TAXA DE ÁLCOOL EM UM COMBUSTÍVEL UTILIZADO POR UM MOTOR Á IGNIÇÃO COMANDADA DO TIPO FLEX”, compreendendo, no curso de funcionamento do motor uma etapa de determinação (200) da taxa de álcool (Tx_Eth) do combustível utilizado pelo motor, uma etapa de determinação (203) de um valor representativo da quantidade de combustível injetado para fazer funcionar o motor, caracterizado por compreender uma etapa de determinação (207), para a taxa de álcool (Tx_Eth) determinada, de um valor representativo de referência da quantidade de combustível a ser injetado para fazer funcionar o motor, uma etapa de comparação (208) do valor representativo da quantidade de combustível injetado com aquele de referência, uma etapa de indicação (209) de uma taxa de álcool (Tx_Eth) determinada errada quando a etapa de comparação (208) revelar uma lacuna entre o valor representativo da quantidade de combustível injetado com aquele de referência superior à um valor limiar determinado.

2. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 1 .caracterizado por o valor representativo do combustível ser o tempo de injeção.

3. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender uma etapa (204) de normalização do tempo de injeção (Tinj) do combustível injetado para fazer funcionar o motor relativamente às condições de referência determinadas.

4. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o tempo de injeção normalizada (Tin0rm) ser obtido pela relação: Com Tjnomr, o tempo de injeção normalizada do combustível injetado, Tinj, o tempo de injeção do combustível injetado em funcionamento, RI o enchimento do funcionamento, Rlref, o enchimento nas condições de referência, <pref, a riqueza de referência, <p, a riqueza do funcionamento, Apinj, a diferença entre a pressão da injeção do combustível e a pressão do centro no qual é realizada a injeção em funcionamento, APinLref, a diferença entre a pressão de injeção do combustível e a pressão do centro no qual é realizada a injeção nas condições de referência.

5. “MÉTODO”, de acordo com as reivindicação 4, caracterizado por compreender uma etapa (205) de determinação de uma média do tempo de injeção normalizada (Τίη0πη)·

6. “MÉTODO”, de acordo com as reivindicações 3, 4 e 5, caracterizado por compreender uma etapa (206) de aquisição do tempo de injeção normalizada (T inorm) ·

7. “MÉTODO”, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 e 6, caracterizado por sua execução ser condicionada à realização de um conjunto de condições requeridas de funcionamento do motor.

8. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o conjunto de condições requeridas compreender um regime motor estável, uma carga motor estável, um circuito de regulagem de riqueza ativa, uma riqueza igual à riqueza de instrução, uma temperatura motor em uma faixa determinada, uma temperatura do ar em uma faixa determinada.

9. “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 7 e 8, caracterizado por quando a taxa de álcool (Tx_Eth) no combustível utilizado pelo motor ser determinada por um estimador por aprendizagem, o conjunto de condições requerida ainda compreender nenhuma aprendizagem requerida ou em curso da taxa de álcool (Tx_Eth).

10. “MÉTODO”, de acordo com as reivindicações 7, 8 e 9, caracterizado por quando o motor for equipado de uma vasilha o conjunto de condições requeridas ainda compreender uma vasilha de limpeza inativa à partir de uma espera determinada.