BR102014011542B1

BR102014011542B1 - Método para a detecção de fenômenos de detonação em um motor de combustão interna e unidade de controle eletrônico

Info

Publication number: BR102014011542B1
Application number: BR102014011542-0A
Authority: BR
Inventors: Nicola Garagnani; Riccardo Lanzoni; Filippo Cavanna
Original assignee: MAGNETI MARELLI S.p.A.
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2022-02-22
Also published as: US9322382B2; EP2803966A1; BR102014011542A2; US20140338433A1; ITBO20130224A1; CN104153931B; EP2803966B1; CN104153931A; IN2014DE01277A

Abstract

Método para a detecção de fenômenos de detonação em um motor de combustão interna Um método para detectar o desenvolvimento de fenômenos de detonação em um motor de combustão interna (1) que inclui a determinação da variância (ai) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor como uma função da comparação entre a energia de detonação (Mii) de cada combustão levada em conta e a energia média de detonação (Mii_m) auto aprendida para o dado cilindro (2) e no dado ponto do motor; calcular a variância máxima (Sigmai_max) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor por meio de uma redução do avanço de ignição atuado no dado cilindro (2); e determinar o desenvolvimento de fenômenos de detonação para cada combustão levada em conta como uma função da comparação entre a variância máxima (Sigmai_max) e a variância (Sigmai) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado motor ponto.

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção se refere a um método para a detecção de fenômenos de detonação em um motor de combustão interna.

Estado da arte

[002] Um motor a combustão interna, cuja ignição ocorre por centelha, compreende uma certa quantidade de cilindros, cada um dos quais é dotado de um pistão, o qual desliza ciclicamente no interior do cilindro, e com uma vela de ignição, que é ciclicamente operada por uma unidade de controle eletrônico para gerar uma centelha entre os eletrodos, e, assim, determinar a ignição dos gases comprimidos no interior do próprio cilindro. A unidade de controle compreende uma memória, na qual é armazenada uma série de mapas que fornecem os valores de operação das velas de ignição como uma função do ponto atual do motor; em particular, os mapas fornecem o valor do avanço de ignição, ou seja, o valor do intervalo do ângulo existente entre a ignição, ou seja, a geração da centelha entre os eletrodos da vela de ignição, e o ponto morto superior ou TDC do pistão, para cada vela de ignição; se o valor do avanço de ignição for zero, então a ignição, ou seja, a geração de centelhas entre os eletrodos da vela de ignição ocorre exatamente no ponto morto superior ou TDC do pistão.

[003] Os valores do avanço de ignição armazenados nos mapas contidos na unidade de controle são determinados durante a fase de configuração do motor para tentar assegurar uma boa combustão sob todas as condições possíveis de operação, obter uma boa eficiência térmica do motor enquanto salvaguardando a integridade do motor em si, ou seja, evitando a presença de fenômenos de detonação excessiva nos cilindros. A detonação é um tipo de combustão explosiva de parte da mistura de ar-combustível, que ocorre antes da mistura ser alcançada pela frente da chama gerada pela vela de ignição; uma série de ondas de pressão são criadas mediante a detonação, as quais atravessam a câmara de combustão e impactam violentamente contra as paredes metálicas. A detonação ocorre quando uma dada temperatura crítica e valores de pressão são superados no interior da câmara (que podem variar de forma considerável de motor para motor) e que, quando ocorrem em uma rpm de média a baixa, muitas vezes causam um ruído metálico típico, claramente perceptível conhecido como "batida de pino" ou "batendo pino".

[004] A detonação ocorre normalmente quando o avanço de ignição é excessivo, quando é usado um combustível com uma classificação excessivamente baixa de octanagem (o potencial antidetonante de um combustível é de fato indicado por sua octanagem) ou, nos motores sobre-alimentados, quando a pressão de sobre-alimentação é muito alta.

[005] A tendência de combustão é influenciada por muitos fatores (os mais importantes são as características do combustível, a temperatura do cabeçote do motor, o desgaste da vela de ignição), cujo efeito é substancialmente impossível de se prever com precisão. Por esta razão, a falta de detonação excessiva deve ser detectada e, em caso de detonação excessiva em um cilindro, a unidade de controle deve reduzir o valor do avanço de ignição para o dito cilindro, de tal modo a eliminar a detonação no cilindro em si (de modo que a pressão máxima atingida no cilindro seja reduzida e alcançada mais tarde em relação ao TDC, tornando o evento de detonação "menos provável").

[006] No entanto, em termos de eficiência de combustão, a redução do avanço de ignição de um cilindro corresponde a uma perda da eficiência termodinâmica: a massa de ar no cilindro e, portanto, a massa de gasolina injetada, são mantidas constantes, mas pela redução do avanço de ignição, a eficiência de combustão, ou seja, a fração de energia química que é convertida em energia mecânica, é reduzida. Obviamente, isso apresenta repercussões negativas no consumo de combustível e na geração de substâncias poluentes.

[007] Por esta razão, é crucial apresentar uma estratégia que permita reconhecer de forma eficaz o desenvolvimento da detonação excessiva.

Descrição da invenção

[008] O objetivo da presente invenção é o de fornecer um método para a detecção de fenômenos de detonação em um motor de combustão interna, tal método de controle sendo livre das desvantagens descritas acima e, em particular, sendo fácil e eficaz em termos de custos para ser implementado.

[009] Outro objetivo da presente invenção é o de fornecer uma unidade de controle eletrônico adequada para reconhecer os fenômenos de detonação em um motor de combustão interna que seja livre dos inconvenientes do estado da arte.

[0010] De acordo com a presente invenção, são fornecidos uma unidade de controle e um método para a detecção de fenômenos de detonação em um motor de combustão interna conforme reivindicado nas reivindicações anexas.

Breve descrição dos desenhos

[0011] A presente invenção irá ser descrita agora com referência aos desenhos acompanhantes, que mostram uma forma de realização não limitativa da mesma, nos quais: - a figura 1 é uma vista em diagrama de um motor de combustão interna dotado de uma unidade de controle que implementa o método para a detecção de fenômenos de detonação da presente invenção; - a figura 2 é uma vista em digrama de um cilindro do motor de combustão interna da figura 1; e - a figura 3 é um diagrama de blocos do método para a detecção de fenômenos de detonação da presente invenção. Formas de realização preferidas da invenção

[0012] Na figura 1, o número de referência 1 indica, como um todo, um motor de combustão interna acionado por centelha que compreende quatro cilindros 2 em uma disposição em linha. Cada cilindro 2 compreende um respectivo pistão 3 que é conectado mecanicamente por meio de uma haste de conexão a um eixo motriz 4 para transmitir a força gerada pela combustão no interior do cilindro 2 para o eixo motriz 4 em si.

[0013] Conforme mostrado na figura 2, o motor de combustão interna 1 compreende um coletor de admissão 5, o qual é conectado a cada um dos cilindros 2 por meio de duas válvulas de admissão 6 (das quais apenas uma é mostrada na figura 2) e recebe o ar fresco (ou seja, o ar a partir do ambiente do lado de fora) através de uma válvula borboleta 7 que é móvel entre uma posição de fechamento e uma posição de abertura máxima. Em adição, o motor de combustão interna compreende um coletor de exaustão 8, que é conectado a cada cilindro 2 por meio de duas válvulas de exaustão 9 (apenas uma das quais é mostrada na figura 2), que passa para um tubo de emissão (não mostrado) para emitir os gases produzidos na combustão para a atmosfera.

[0014] A posição de cada válvula de exaustão 9 é diretamente controlada por uma árvore de carnes 10, que recebe o movimento do eixo motriz 4; por outro lado, a posição das válvulas de admissão 6 é controlada por um dispositivo de controle de abertura da válvula 11, que controla as válvulas de admissão 6 por meio do gerenciamento do ângulo de abertura e elevação de modo a controlar, por meio das válvulas de admissão 6, o torque fornecido. O dispositivo de controle de abertura da válvula 11 utiliza uma árvore de carnes 12 tradicional, que recebe o movimento a partir do eixo motriz 4 e, para cada válvula de admissão 6, compreende um atuador hidráulico controlado eletricamente 13 (ou seja, controlado por meio de uma válvula de solenoide), que é interposto entre uma haste da válvula de admissão 6 e a árvore de carnes 12. Através do controle apropriado de cada atuador hidráulico 13, é possível ajustar o movimento transmitido pela árvore de carnes 12 para a haste da válvula de admissão 6, e, portanto, é possível ajustar a elevação real da válvula de admissão 6. Assim, a ação do dispositivo de controle 11 permite variar a elevação real de cada válvula de admissão 6 independentemente das outras válvulas de admissão 6 para cada cilindro 2 e ciclo do motor.

[0015] Um injetor 14 correspondente é fornecido para cada cilindro 2; de acordo com a forma de realização mostrada na figura 2, o injetor é do tipo indireto e, portanto, cada injetor 14 é disposto a montante de um cilindro 2 em um tubo de admissão que conecta o coletor de admissão 5 ao cilindro 2. De acordo com uma forma de realização alternativa (não mostrada), o injetor é do tipo direto e, assim, cada injetor 14 é parcialmente disposto no interior do cilindro 2.

[0016] Em adição, cada cilindro 2 compreende uma vela de ignição 15, a qual é disposta através da parte superior do cilindro 2 na posição central entre as válvulas de admissão 5 e as válvulas de exaustão 9 e é ciclicamente ativada para determinar a ignição dos gases comprimidos no interior do cilindro 2 no final de cada curso de compressão.

[0017] O motor 1 compreende uma unidade de controle 16, que regula a operação do motor de combustão interna 1 e também controla a velas de ignição 15 para determinar a ignição dos gases comprimidos em cada cilindro 2. A unidade de controle 16 compreende uma memória 17, na qual são armazenadas uma série de mapas que fornecem os valores de operação das velas de ignição 15 como uma função do ponto atual do motor; em particular, os mapas armazenados na memória 17 fornecem um avanço padrão de ignição para cada vela de ignição 15 (ou seja, para cada cilindro 2).

[0018] O método para controlar a detonação no motor de combustão interna 1, que é implementado pela unidade de controle 16, é descrito abaixo.

[0019] O método para o controle de detonação, que é implementado pela unidade de controle 16, inclui o fornecimento de uma indicação da intensidade do fenômeno de detonação no motor de combustão interna 1 através da adequação do processamento de um sinal vindo de um ou mais sensores de detonação conectados à unidade de controle 16. Por exemplo, é previsto, para cada vela de ignição 15, um sensor de detonação disposto para determinar a ignição dos gases comprimidos no interior de cada cilindro 2.

[0020] De acordo com uma variante preferida, cada um dentre os sensores de detonação compreende um medidor de voltagem que é conectado e disposto em série com o circuito elétrico da vela de ignição 15 para medir a voltagem nos terminais dos eletrodos da vela de ignição 15 durante a combustão.

[0021] De acordo com outra variante, cada um dentre os sensores de detonação compreende um medidor de pressão que mede a amplitude máxima de oscilação de pressão (MAPO) da intensidade das ondas de pressão geradas nos cilindros 2 do motor de combustão interna 1 durante a combustão.

[0022] De acordo com outra variante, os sensores de detonação compreendem um acelerômetro, que é, de preferência, conectado a um alojamento do motor do motor de combustão interna 1.

[0023] A figura 3 mostra em diagrama de blocos o método de controle da detonação, que é implementado pela unidade de controle 16, no qual o bloco 20 recebe uma entrada do sinal ou sinais vindos do dito um ou mais sensores de detonação, conectado (s) à unidade de controle 16, e cada um compreendendo um respectivo medidor de voltagem; o bloco 20 processa o sinal ou sinais que vêm de ditos um ou mais sensores de detonação conectados à unidade de controle 16 e, em seguida, emite o sinal processado para o bloco 30 a seguir.

[0024] Em particular, o sinal ou sinais vindos de ditos um ou mais sensores de detonação conectados à unidade de controle 16 é ou são amostrados a uma freqüência constante, determinada durante uma fase de ajuste e configuração preliminar. De acordo com uma variante preferida, a dita freqüência de amostragem é igual a 50 kHz. De acordo com uma variante preferida, em que são fornecidos ao menos dois sensores de detonação, a freqüência de amostragem assume o mesmo valor para todos os sensores de detonação. Uma vez que o sinal vindo a partir de dito um ou mais sensores de detonação conectados à unidade de controle 16 tenha sido amostrado, é obtido um sinal alternado, que a seguir é retificado. 0 sinal retificado é adicionalmente processado para ser transmitido ao bloco 30.

[0025] De acordo com uma primeira variante, é calculada a derivada do sinal retificado e assim transmitido do bloco 30. A ação derivativa do sinal retificado apresenta o inconveniente de tornar o método de controle da detonação, que é implementado pela unidade de controle 16, excessiva mente sensível às variações do próprio sinal.

[0026] De acordo com uma segunda variante preferida, é calculada a integral do sinal retificado e, assim, transmitido ao bloco 30. A ação integral do sinal retificado permite que o método de controle de detonação, implementado pela unidade de controle 16, armazene os valores passados do sinal. Conforme mostrado na figura 3, o sinal integrado é então transmitido ao bloco 30.

[0027] É igualmente importante ressaltar que o sinal integrado que é transmitido ao bloco 30 representa simplesmente a energia da combustão. Essa energia da combustão depende claramente do cilindro 2 e do ponto do motor em que a combustão está sendo observada, devido ao sinal vir de um sensor de detonação, que é conectado ao circuito elétrico de uma respectiva vela de ignição 15, para medir a voltagem nos terminais dos eletrodos da vela de ignição 15 em si durante a combustão em um dado ponto do motor do respectivo cilindro 2.

[0028] Foi descoberto empiricamente que a energia da detonação de cada combustão levada em consideração (ou seja, para o cilindro 2 levado em conta em um determinado ponto do motor) é variável entre um valor zero, que indica a completa ausência de detonação, e um valor máximo, que indica uma combustão de detonação completa. Em particular, a energia de detonação de cada combustão levada em conta (ou seja, para o cilindro 2 levado em conta em um dado ponto do motor) assume uma distribuição lognormal X2. A dita distribuição log-normal X2 pode ser distorcida por meio de um dispositivo matemático (ou seja, através da aplicação de uma curva logarítmica) e é transformada em uma distribuição gaussiana ou normal, caracterizada por um valor médio pi e um desvio padrão Oi.

[0029] Obviamente, a distribuição log-normal X2 é simplesmente a distribuição da probabilidade de uma variável aleatória do logaritmo, da qual resulta uma distribuição normal caracterizada por um valor médio pi e por um desvio padrão Oi.

[0030] O bloco 30 é, assim, preparado para receber na entrada a distribuição log-normal X2 da energia de detonação para cada combustão levada em conta (ou seja, para o cilindro 2 levado em conta em um dado ponto do motor) e a processa de forma a emitir a distribuição normal da energia de detonação para cada combustão levada em conta (ou seja, para o cilindro 2 levado em conta em um dado ponto do motor).

[0031] O processamento do bloco 30 da distribuição log-normal X2 da energia de detonação em cada combustão levada em conta (ou seja, para o cilindro 2 levado em conta em um dado ponto do motor) é calculada devido ao valor médio μl e o desvio padrão ol serem independentes da distribuição normal, embora que ambos dependam do ponto do motor.

[0032] Em particular, a distribuição normal da energia de detonação de cada combustão levada em conta (ou seja, para o cilindro 2 levado em conta em um dado ponto do motor) é caracterizada por um valor médio μ, e por um desvio padrão Oj.

[0033] O valor médio Pi é a contribuição do ruído nominal da combustão levada em conta (ou seja, para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor). Em outras palavras, o valor médio μ, é a energia, ou seja, o ruído médio, da combustão levada em conta (ou seja, para o cilindro 2 no ponto atual do motor).

[0034] Desvio padrão a, é, por outro lado, determinado pela variabilidade cíclica, incluindo os fenômenos de combustão incorreta (pós combustão, detonação, etc.). Em outras palavras, o desvio do valor da i-ésima combustão a partir do valor médio permite identificar a tendência ou a predisposição para detonar a combustão levada em consideração (ou seja, para o cilindro 2 no ponto atual do motor).

[0035] É imediatamente evidente que a determinação correta do valor médio pi (ou seja, a contribuição de ruído nominal da combustão levada em conta, ou seja, para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor) e o desvio padrão Oi (ou seja, a tendência ou a predisposição à detonação da combustão levada em conta, ou seja, para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor) se encontram no núcleo do método para o controle da detonação no motor de combustão interna 1 que é implementado pela unidade de controle 16.

[0036] O bloco 30 prevê, assim, um valor representativo do ruído global (ruído nominal médio +/- o ruído devido a fenômenos específicos do ciclo de combustão que ocorreram para o cilindro 2 levado em conta e no ponto motor atual, que são impossíveis de se separar previamente a partir da ruído nominal médio). Em outras palavras, o bloco 30 fornece a energia global de combustão Pi da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta o ponto atual do motor.

[0037] A energia pi de combustão da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor, bloco 30, sai do bloco 40, é transmitida e inserida no bloco 40, que é adequado para determinar a energia média de combustão pi m para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor.

[0038] O bloco 40 é simplesmente um filtro, de preferência, do tipo passa baixa. De acordo com uma variante preferida, este filtro é um filtro de primeira ordem. Também neste caso, é evidente que a determinação correta do filtro de constante k no bloco 40 é um aspecto fundamental do método para controlar a detonação do motor de combustão interna 1, que é implementado pela unidade de controle 16. O filtro de constante k deve realmente resultar da combinação entre a necessidade de independência da única i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto motor atual e da capacidade do filtro em si reagir às mudanças das condições, ou seja, a capacidade do filtro em si de se adaptar às variações do cilindro 2 levado em conta e o ponto atual do motor (ainda em outras palavras, o filtro não deve ser excessiva mente "surdo" às variações do cilindro 2 levado em conta e ao ponto atual do motor).

[0039] Um grupo de mapas MAPSi é armazenado na unidade de controle 16. De acordo com uma variante preferida, o grupo de mapas MAPSi compreende um mapa MAPS], para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1. Por sua vez, cada mapa MAPSi para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1 compreende uma número variável de células, como uma função dos pontos do motor que podem ser explorados, durante a operação do motor de combustão interna 1. Cada mapa MAPSi para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1 compreende um número de células univocamente identificadas pelo número de rotações por minuto (rpm) e a carga.

[0040] O valor filtrado da energia μi de combustão da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor emitido a partir do bloco 40 é utilizado para atualizar a célula correspondente no grupo de mapas MAPSi; ou seja, o valor filtrado é usado para atualizar o mapa MAPSi do cilindro 2 levado em conta na sua i- ésima combustão no ponto atual do motor definido pelo número de rotações por minuto (rpm) e pela carga (load).

[0041] A atualização da célula do grupo de mapas MAPSi é obtida por meio de uma média ponderada entre o valor já armazenado na dita célula no grupo de mapas MAPSi e o valor filtrado da energia μi de combustão na i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor emitido a partir do bloco 40.

[0042] O energia média μim da combustão para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor é, assim, obtida por meio da média ponderada do valor já armazenado na célula do grupo de mapas MAPSi e do valor filtrado da energia p; da combustão na i-ésima combustão levada em conta e é feita de modo que, através da atualização da célula do grupo de mapas μiz o valor filtrado da energia de combustão da i-ésima combustão levada em conta assume um valor que diminui gradualmente. Em outras palavras, quanto mais i- ésimas combustões no cilindro 2 levadas em conta no ponto atual do motor, a partir das quais a energia μi de combustão (ou seja, o seu ruído nominal) foi derivado, a mais relevante será a contribuição do valor do filtrado da energia μ, de combustão da enésima combustão levada em conta e maior será a contribuição do valor já armazenado na célula do grupo de mapas MAPSi.

[0043] Para este propósito, também é armazenado um grupo de mapas MAPS2 na unidade de controle 16. De acordo com uma variante preferida, a estrutura do grupo de mapas MAPS2 é idêntica à estrutura do grupo de mapas MAPSi.

[0044] Em outras palavras, de acordo com uma variante preferida, o grupo de mapas MAPS2 compreende um mapa MAPS2 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1; ou seja, um respectivo mapa MAPSi do grupo de mapas MAPSi é associado a cada mapa MAPS2. Em adição, por sua vez, cada mapa MAPS2 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1 compreende um número variável de células, como uma função dos pontos do motor que podem ser explorados durante a operação do motor de combustão interna 1. Cada mapa MAPS2 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1 compreende um número de células univocamente identificadas pelo número de rotações por minuto (rpm) e pela carga (load). Também neste caso, cada uma dentre as células que identifica um ponto do motor nos mapas MAPS2 corresponde, assim, a uma respectiva célula que identifica o mesmo ponto do motor no MAPSi.

[0045] O grupo de mapas MAPS2 compreende os contadores do número de combustões levadas em conta durante a vida útil do motor de combustão interna 1 para o cilindro 2 correspondente e em um dado ponto do motor nas células.

[0046] Os contadores nas células do grupo de mapas MAPS2 são iniciados uma fase de ajuste e configuração preliminar da unidade de controle 16. De acordo com uma forma de realização preferida, os valores de partida dos contadores nas células do grupo de mapas MAPS2 são variáveis como uma função do cilindro 2 e/ou ponto do motor levado em conta.

[0047] Em adição, um menor valor de saturação também é determinado durante uma fase de ajuste e configuração preliminar. De acordo com uma forma de realização preferida, o menor valor de saturação é variável como uma função do cilindro 2 e/ou ponto do motor levado em conta.

[0048] Durante o uso, quando uma combustão é observada durante a vida útil do motor de combustão interna 1 para um dado cilindro 2 e em um dado ponto do motor, o contador correspondente na célula do grupo de mapas MAPS2 que corresponde àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto do motor é reduzido em uma unidade.

[0049] À medida que o número de combustões observadas durante a vida útil do motor de combustão interna 1 para um dado cilindro 2 e em um dado ponto do motor (ou seja, conforme o contador na célula do grupo de mapas MAPS2 que corresponde àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto motor, diminui) o peso do valor já armazenado na célula do grupo de mapas MAPSi aumenta e, portanto, o peso do valor filtrado da energia pi de combustão da i-ésima combustão levada em conta é reduzida.

[0050] Na média ponderada entre o valor já armazenado na célula do grupo de mapas MAPSi e o valor filtrado da energia p, de combustão da i-ésima combustão levada em conta, os valores dos pesos são, portanto, variáveis durante a vida útil do motor de combustão interna 1, em particular, como uma função do contador na célula do grupo de mapas MAPS? que corresponde àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto do motor.

[0051] De acordo com uma primeira variante, uma vez que o contador correspondente na célula do grupo de mapas MAPS2 que corresponde a um dado cilindro 2 e um dado ponto do motor é reduzida por uma unidade para um dado cilindro 2 e um dado ponto do motor quando a combustão é observada durante a vida útil do motor de combustão interna 1, a condição pode ser alcançada, na qual 0 contador é igual a zero e assim 0 valor filtrado da energia pj da combustão da i-ésima combustão levada em consideração não mais é levada em consideração; em outras palavras, a energia média p; de combustão da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor é igual ao valor já armazenado na célula do grupo de mapas MAPSi.

[0052] De acordo com uma segunda variante preferida, 0 contador correspondente na célula do grupo de mapas MAPS2 que corresponde àquele dado cilindro 2 e, para àquele ponto do motor é reduzida por uma unidade até 0 correspondente menor valor de saturação ser atingido quando uma combustão é observada durante a vida útil do motor de combustão interna 1 para um dado cilindro 2 e em um dado ponto do motor. Uma vez que 0 contador tenha atingido 0 correspondente menor valor de saturação, ele não mais é diminuído, mas mantido constante no menor valor de saturação. Desse modo, não é possível alcançar a condição em que 0 valor filtrado da energia p; de combustão da i- ésima combustão levada em conta não seja considerado. E assim, a combustão média pi da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor continuará a ser igual à média ponderada entre 0 valor já armazenado na célula do grupo de mapas MAPSi e 0 valor filtrado da energia p; de combustão da i-ésima combustão levada em conta; sendo que 0 valor já armazenado na célula do grupo de mapas MAPSi terá um peso predominante e o valor filtrado da energia p, de combustão da i-ésima combustão levada em conta terá um peso reduzido.

[0053] O bloco 40, assim, emite a energia média de combustão pj_m para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor, que é transmitido e introduzido em um bloco 50. O bloco 50 recebe, portanto, na entrada, tanto a energia média de combustão μLm para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor, bloco 40, e a energia p; de combustão da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor através do bloco 30. O bloco 50 é mais adequado para comparar o valor médio da energia de combustão pi_m para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor com a energia p, de combustão da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor.

[0054] Portanto, o bloco 50 pode estabelecer o quanto a energia Pi de combustão da i- ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor difere da energia média de combustão pi m para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor. O bloco 50 determina, assim, o desvio da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor, que representa a variabilidade cíclica, ou seja, a tendência ou a predisposição a detonar da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor.

[0055] O bloco 50 emite, assim, o desvio da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor, que é transmitido e inserido em um bloco 60. O bloco 60 recebe, na entrada, tanto o desvio da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor a partir do bloco 50, quanto o desvio máximo tolerável para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor.

[0056] Em adição, o bloco 60 é adequado para comparar o desvio da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor com o desvio máximo para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor.

[0057] O método para a determinação do desvio padrão máximo Oi MAX para cada cilindro 2, para cada ponto do motor, explorado durante a operação do motor de combustão interna 1 do motor é descrito abaixo.

[0058] A unidade de controle 16 é adaptada para implementar uma estratégia "intrusiva" para controlar o avanço de ignição, de acordo com a qual a centelha padrão, fornecida pelo controle do motor por meio dos mapas 17 para cada cilindro 2 em cada ponto do motor, é degradada, para ser colocada nas condições em que a geração dos fenômenos de detonação não ocorram. Tipicamente, tal estratégia "intrusiva" inclui, portanto, a redução do avanço de ignição atuado até que seja colocado nas condições em que certamente nenhum fenômeno de detonação ocorrerá para cada cilindro 2 em cada ponto do motor.

[0059] Um grupo de mapas MAPS3 é armazenado na unidade de controle 16. De acordo com uma variante preferida, 0 grupo de mapas MAPS3 compreende um mapa MAPS3 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1. Por sua vez, cada mapa MAPS3 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1 compreende um número variável de células como uma função dos pontos do motor que podem ser explorados durante a operação do motor de combustão interna 1. Cada mapa MAPS3 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1 compreende um número de células univocamente identificadas pelo número de rotações por minuto (rpm) e pela carga (load).

[0060] Um grupo de mapas MAPS4 também é armazenado na unidade de controle 16. De acordo com uma variante preferida, a estrutura do grupo de mapas MAPS4 é idêntica à estrutura do grupo de mapas MAPS3.

[0061] Em outras palavras, de acordo com uma variante preferida, 0 grupo de mapas MAPS4 compreende um mapa MAPS4 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1; ou seja, um respectivo mapa MAPS3 do grupo de mapas MAPS3 é associado a cada mapa MAPS4. Em adição, por sua vez, cada mapa MAPS4 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1 compreende um número variável de células, como uma função dos pontos do motor que podem ser explorados durante a operação do motor de combustão interna 1. Cada mapa MAPS4 para cada cilindro 2 do motor de combustão interna 1 compreende um número de células univocamente identificadas pelo número de rotações por minuto (rpm) e pela carga (load). Também neste caso, cada uma das células que identifica um ponto do motor nos mapas MAPS4 corresponde a uma respectiva célula que identifica 0 mesmo ponto do motor no MAPS3.

[0062] O grupo de mapas MAPS4 compreende, nos contadores das células, 0 número de combustões levadas em conta durante a vida útil do motor de combustão interna 1 para 0 correspondente cilindro 2 e em um dado ponto do motor.

[0063] Os contadores nas células do grupo de mapas MAPS4 são iniciados uma fase de ajuste e configuração preliminar da unidade de controle 16. De acordo com uma forma de realização preferida, os valores de partida dos contadores nas células do grupo de mapas MAPS4 são variáveis como uma função do cilindro 2 e/ou do ponto do motor levado em conta. Durante 0 uso, quando uma combustão é observada durante a vida útil do motor de combustão interna 1 para um dado cilindro 2 e em um dado ponto do motor, 0 contador correspondente na célula do grupo de mapas MAPS4 que corresponde àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto do motor, é diminuído em uma unidade.

[0064] Devido à unidade de controle 16 ser adaptada para atuar um avanço de ignição para cada cilindro 2 em cada ponto do motor, a fim de evitar a geração de fenômenos de detonação, um número de combustões pode ser observado para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor igual ao contador correspondente na célula do grupo de mapas MAPS4 que corresponde àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto do motor no qual os fenômenos de detonação certamente não irão ocorrer.

[0065] Para cada i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor, é possível analisar 0 sinal da i-ésima combustão em si, levada em consideração e, em particular, é possível aprender 0 nominal valor do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor (em relação aos anteriores, a partir do instante inicial do processo de aprendizagem) para determinar 0 desvio padrão máximo a, MAX para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor.

[0066] O valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor é utilizado para atualizar a célula correspondente no grupo de mapas MAPS3; ou seja, o valor nominal do pico de ruído da i- ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor é utilizado para atualizar 0 mapa MAPS3 do cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor definido pelo número de rotações por minuto (rpm) e pela carga (load).

[0067] A atualização da célula do grupo de mapas MAPS3 é obtida por meio de uma média ponderada entre 0 valor já armazenado na dita célula no conjunto de mapas MAPS3 e 0 valor nominal do valor do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor.

[0068] A média ponderada entre 0 valor já armazenado na célula no grupo de mapas MAPS3 e 0 valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor (em relação aos anteriores, a partir do instante inicial do processo de aprendizagem) é feito de tal forma que 0 valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor apresente um peso que aumenta gradualmente. Em outras palavras, quanto mais i-ésimas combustões do cilindro 2 levado em conta no atual ponto do motor em que a energia μi de combustão (ou seja, 0 seu ruído nominal) podem ser observadas, mais relevante será a contribuição do valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor e mais relevante será a contribuição do valor já armazenado na respectiva célula do grupo de mapas MAPS3.

[0069] À medida que 0 número de combustões observadas durante a vida útil do motor de combustão interna para um dado cilindro 2 e dado ponto do motor (ou seja, conforme 0 contador na célula do grupo de mapas MAPS4 que corresponde àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto do motor) diminui, 0 peso do valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 levado em conta no atual ponto do motor aumenta.

[0070] Na média ponderada do valor já armazenado na célula no grupo de mapas MAPS3 e 0 valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para 0 cilindro 2 no ponto atual do motor, os valores dos pesos são, portanto, variáveis durante a fase de aprendizagem do motor de combustão interna 1, em particular, como uma função do contador na célula do grupo de mapas MAPS4 que corresponde àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto do motor.

[0071] De acordo com uma primeira variante, uma vez que 0 contador correspondente na célula do grupo de mapas MAPS4 que corresponde a um dado cilindro 2 e um dado ponto do motor é reduzido por uma unidade quando a combustão é observada durante a vida útil do motor de combustão interna 1 para àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto do motor, a condição é atingida, na qual o contador é igual a zero e a fase de aprendizagem pode ser dita como concluída.

[0072] No entanto, uma vez que a redução do avanço de ignição em um cilindro 2 eficiência termodinâmica em termos de eficiência de combustão na medida que a massa de ar para o cilindro 2, e, portanto, também a massa de gasolina injetada, são mantidas constantes, mas a fração de energia química convertida em energia mecânica é reduzida e, devido à fase de aprendizagem, para cada cilindro ser bastante longa, de acordo com uma variante preferida, a fase de aprendizagem é realizada em um cilindro de cada vez, para evitar as repercussões negativas sobre o consumo de combustível e na geração de substâncias poluentes.

[0073] O bloco 60, portanto, recebe na entrada, tanto o desvio padrão Oi da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no atual ponto do motor a partir do bloco 50, quanto o desvio padrão máximo OLMAX para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor. Em adição, o bloco 60 é fornecido para comparar o desvio padrão Oi da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor com o desvio padrão máximo OÍ MAX para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor. Em adição, o bloco 60 é adequado para determinar o desenvolvimento de fenômenos de detonação em função da comparação do desvio padrão Oi da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no atual ponto do motor (que representa também a tendência à detonação da i-ésima combustão levada em conta para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor) com o desvio padrão máximo ai MAx para o cilindro 2 levado em conta no ponto atual do motor.

[0074] Na descrição acima, o tamanho dos mapas indicados por MAPSi, MAPS2, MAPS3 e MAPS4 dependem, respectivamente, do número de cilindros (ncyl) e do ponto do motor, ou seja, do número de rotações por minuto (rpm) e da carga (load).

[0075] Em adição, de acordo com uma primeira variante, a unidade de controle 16 é adaptada para reiniciar os grupos de mapas indicados por MAPSi, MAPS2, MAPS3 e MAPS4 respectivamente nos eventos de ignição da unidade de controle 16.

[0076] De acordo com uma variante possível, os contadores nas células do grupo de mapas MAPS2 e do grupo de mapas MAPS4 são iniciados em uma fase de ajuste e configuração preliminar da unidade de controle 16 para valores iguais a zero. Em adição, os valores de saturação superiores são determinados em uma fase de ajuste e configuração preliminar. De acordo com uma forma de realização preferida, os valores de saturação superiores são variáveis como uma função do cilindro 2 e/ou do ponto de motor levados em conta. Durante o uso, o contador correspondente na respectiva célula de um conjunto de mapas MAPS2 e na respectiva célula do grupo de mapas MAPS4 que corresponde a um dado cilindro 2 e àquele ponto do motor é aumentado em uma unidade até que o valor de saturação superior seja atingido quando uma combustão for observada durante a vida útil do motor de combustão interna 1 para àquele dado cilindro 2 e àquele dado ponto do motor.

[0077] O método de controle de detonação descrito acima apresenta numerosas vantagens.

[0078] Em primeiro lugar, o método de controle descrito acima é aplicado individualmente a cada cilindro 2, de modo que as diferenças inevitáveis, que existem entre os diversos cilindros, devido ao efeito das tolerâncias de construção e das diferenças de temperatura das paredes dos cilindros, devido às diferentes posições dos cilindros 2 no motor de combustão interna 1, podem ser levadas em consideração.

[0079] Em segundo lugar, o método de controle descrito acima é simples e de baixo custo para implementar em uma unidade de controle eletrônico de um motor de combustão interna 1, devido a não requerer quaisquer modificações físicas e empregar uma baixa capacidade de cálculo da unidade de controle 6.

[0080] Em adição, o método de controle de detonação descrito acima permite reconhecer o desenvolvimento de fenômenos de detonação de forma eficaz e manter a detonação nos diversos cilindros 2 sob controle, sem efeitos negativos perceptíveis na eficiência termodinâmica da combustão, que é mantida próxima dos valores máximos possíveis, com benefícios evidentes no consumo e contenção da poluição.

Claims

1. MÉTODO PARA A DETECÇÃO DO DESENVOLVIMENTO DE FENÔMENOS DE DETONAÇÃO EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (1) dotado de uma série de cilindros (2), uma unidade de controle (16), e uma série de sensores de detonação conectados à unidade de controle (16); sendo que, os sensores de detonação compreendem um acelerômetro e/ou um medidor de voltagem que é conectado e disposto em série com o circuito elétrico de uma vela de ignição (15) para medir a voltagem nos terminais dos eletrodos da vela de ignição (15) durante a combustão e/ou um medidor de pressão que mede a amplitude máxima de oscilação da pressão (MAPO) da intensidade das ondas de pressão geradas nos cilindros (2) durante a combustão; o método sendo caracterizado por compreender as etapas de: - adquirir o sinal (S) vindo de dita série de sensores de detonação conectados à unidade de controle (16); - processar o sinal (S) vindo de dita série de sensores de detonação conectados à unidade de controle (16) de modo a obter a energia de detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; - filtrar a energia de detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; - calcular a energia média de detonação (μi_m) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor por meio do valor filtrado da energia de detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; - comparar a energia de detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor com a energia média de detonação (μi_m) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; - determinar a variância (OÍ) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor como uma função da comparação entre a energia de detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor e a energia média de detonação (μi_m) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; - calcular a variância máxima (oi_max) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor por meio de uma redução do avanço da ignição no dado cilindro acionado (2); - comparar a variância máxima (Oi_max) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor com a variância (Oi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; e - determinar o desenvolvimento de fenômenos de detonação para cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor como uma função da comparação entre a variância máxima (Oi_max) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor e a variância (Oi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender as etapas adicionais de: - iniciar, em uma fase de ajuste e configuração preliminar, um primeiro mapa (MAPS1) com os valores de energia média de detonação (μi_m) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; e - atualizar o primeiro mapa (MAPS1) com o valor filtrado da energia de detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender a etapa adicional de atualizar o primeiro mapa (MAPS1) com o valor filtrado da energia detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor por meio de uma média ponderada entre o valor filtrado da energia de detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor e o valor da energia média de detonação (μi_m) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor contido no primeiro mapa (MAPS1).

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender as etapas adicionais de: - iniciar, em uma fase de ajuste e configuração preliminar, um segundo mapa (MAPS2) de contadores de combustões levadas em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; e - determinar os pesos a serem atribuídos para o valor filtrado da energia de detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor e ao valor da energia média de detonação (μi_m) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor contido no primeiro mapa (MAPS1) como uma função do segundo mapa (MAPS2) de contadores das combustões levadas em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o valor filtrado da energia detonação (μi) de cada combustão levada em conta para um dado cilindro (2) apresentar um valor que diminui gradualmente.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações de 1 a 5, caracterizado por compreender as etapas adicionais de: - iniciar, em uma fase de ajuste e configuração preliminar, uma terceira mapa (MAPS3) com os valores da variância máxima (Oi_max) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; e - atualizar, durante uma fase de aprendizagem, a terceira mapa (MAPS3) com o valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda a etapa de atualizar o terceira mapa (MAPS3) com o valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor por meio de uma média ponderada entre o valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor e o valor da variância máxima (Oi_max) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor contido no terceira mapa (MAPS3).

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender as etapas adicionais de: - iniciar, em uma fase de ajuste e configuração preliminar, um quarto mapa (MAPS4) de contadores das combustões levadas em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor; e - determinar os pesos a serem atribuídos para o valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor e ao valor da variância máxima (Oi_max) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor contido no terceira mapa (MAPS3) como uma função do quarto mapa (MAPS4) de contadores das combustões levadas em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o valor nominal do pico de ruído da i-ésima combustão levada em conta para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor apresentar um valor que aumenta gradualmente.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações de 2 a 9, caracterizado por o primeiro mapa (MAPS1) e/ou o segundo mapa (MAPS2) e/ou o terceiro mapa (MAPS3) e/ou o quarta mapa (MAPS4) apresentar um número de células que varia como uma função do número (Ncyl) de cilindros (2) e dos pontos do motor identificados pelo número de rotações por minuto (rpm) e pela carga (load).

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações de 1 a 10, caracterizado por a etapa de cálculo da variância máxima (θi_max) para um dado cilindro (2) e em um dado ponto do motor por meio de uma redução do avanço de ignição atuado em um dado cilindro (2) é realizada através da degradação do avanço de ignição no dado cilindro (2) até um valor que seja tal que nenhum fenômeno de detonação irá ocorrer.

12. UNIDADE DE CONTROLE ELETRÔNICO (16), caracterizada por ser adequada para implementar um método para detectar o desenvolvimento de fenômenos de detonação em um motor de combustão interna (1), conforme descrito em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11.