BR102015019970A2 - método para controlar as injeções de um motor de combustão interna - Google Patents

Abstract

1/1 resumo método para controlar as injeções de um motor de combustão interna a presente invenção refere-se a um método para controlar as injeções de um motor de combustão interna (mci) provido de um sistema de injeção de combustível indireta (1), que compreende uma série de injetores (2) e um trilho comum (3) que alimenta o combustível sob pressão aos injetores (2); o método de controle prevê adquirir uma primeira frequência de pulsação natural crftica do sistema de injeção (1) e controlar os injetores (2) para alimentação do combustível sob pressão nos respectivos cilindros com uma frequência de injeção que é o dobro da primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1).

Description

MÉTODO PARA CONTROLAR AS INJEÇÕES DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO

INTERNA

Campo da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a um método para controlar as injeções do ciclo de combustão dos cilindros de um motor de combustão interna de injeção indireta.

Antecedentes da Invenção [0002] Um sistema de injeção de combustível indireta, no caso em questão do tipo Porta de Ingestão de Combustível ou PFI (Port Fuel Injection), para um motor térmico de combustão interna compreende tipicamente uma série de injetores, um trilho comum que alimenta o combustível sob pressão aos injetores, uma bomba de baixa pressão que alimenta o combustível a partir de um tanque para o trilho comum por meio de um duto de abastecimento, que é composta de vários materiais e é geralmente acondicionada no interior do próprio tanque, e um regulador de pressão, geralmente integrado na bomba de baixa pressão, a qual mantém a pressão do sistema a cerca de 4-6 bar absoluta. O caso em questão é um sistema de injeção indireta sem dispositivos para recirculação de combustível entre o trilho comum e o tanque de combustível.

[0003] Além disso, o motor térmico de combustão interna compreende certo número de cilindros, cada um dos quais aloja um respectivo pistão conectado mecanicamente por meio de uma haste de ligação a um virabrequim de motor, a fim de transmitir ao próprio virabrequim a força gerada pela combustão dentro do cilindro da cambota e para cada uma das quais um injetor correspondente é fornecido.

[0004] Cada cilindro compreende uma respectiva vela de ignição, que é definida através do teto do cilindro em uma posição central e é ciclicamente ativada para provocar a ignição dos gases comprimidos no interior do cilindro ao final de cada curso de compressão.

[0005] As unidades de controle conduzem, entre outras coisas, as velas de ignição para provocar a ignição dos gases comprimidos no interior de cada cilindro e compreendem uma memória na qual são armazenadas uma série de mapas que fornecem os valores para condução das velas de ignição como uma função do ponto de motor corrente. Em particular, para cada vela de ignição (isto é, para cada cilindro) os mapas armazenados na memória fornecem um avanço de ignição padrão.

[0006] O sistema de injeção é fornecido com uma série de frequências de pulsação natural que dependem de uma série de variáveis, tais como o layout do sistema de injeção, os materiais dos quais os vários componentes do sistema de injeção são feitos e as características do combustível. Normalmente, a primeira frequência de pulsação natural é bastante baixa e igual à cerca de 20-30 Hz.

[0007] Quando a frequência das injeções dos injetores para os respectivos cilindros é igual a uma frequência de pulsação natural, o sistema entra em condições de ressonância, causando uma amplificação das ondas de pressão no interior do sistema de injeção e a geração de um padrão sinusoidal da pressão dentro do trilho comum. Nestas condições, a pressão no interior do trilho comum podería oscilar com valores de até cerca de +/- 3 bar e esta forma de onda é inaceitável uma vez que os injetores são fornecidos com uma pressão diferente dos valores de pressão de referência (os quais estão geralmente compreendidos entre 4,5 e 5,5 bar) e, de acordo com os casos, portanto, geram uma injeção que é enxuta ou rica.

[0008] Em particular, verificou-se que, dentro do sistema de injeção, as injeções dos injetores, para os respectivos cilindros, tendem a estar em fase com as calhas da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum. Em outras palavras, os injetores são fornecidos de modo a permitir a injeção para os respectivos cilindros, com uma pressão relativamente baixa gerando, assim, injeções enxutas.

[0009] A fim de evitar que os injetores sejam fornecidos com valores de pressão diferentes das pressões de referência (isto é, excessivamente baixa ou ainda excessivamente alta) gerando, assim, injeções enxutas ou ricas, tem sido proposto inserir no sistema de injeção um amortecedor, que é configurado para impedir que a amplitude das ondas de pressão seja excessiva, causando, assim, a imprecisão inaceitável nas quantidades injetadas. A inserção de um amortecedor no sistema de injeção é, no entanto, muito longe de economicamente vantajoso.

Descrição Resumida da invenção [00010] O objetivo da presente invenção é fornecer um método para controlar as injeções de o ciclo de combustão dos cilindros de um motor de combustão interna de injeção indireta, sendo o dito método livre das desvantagens descritas acima e sendo, ao mesmo tempo, simples e barato de se implementar.

[00011] De acordo com a presente invenção, um método para controlar as injeções do ciclo de combustão dos cilindros de um motor de combustão interna de injeção indireta é fornecido de acordo com o que é especificado nas reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos [00012] A presente invenção será agora descrita com referência aos desenhos anexos, que ilustram alguns exemplos não limitativos de realizações da mesma e em que: [00013] A Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de combustível de injeção indireta de um trilho de tipo comum para um motor de combustão interna de injeção indireta provido de uma unidade de controle que implementa o método de acordo com a presente invenção;

[00014] As figuras 2a e 2b são representações esquemáticas, respectiva mente, da forma de onda da pressão no interior do trilho comum e do esquema de injeção dos cilindros do motor da Figura 1 de acordo com o estado da técnica;

[00015] As Figuras 3a e 3b são ilustrações esquemáticas, respectivamente, da forma de onda da pressão no interior do trilho comum de acordo com o estado da técnica e do esquema de injeção dos cilindros do motor da Figura 1 de acordo com uma primeira variante do método de controle implementado pela unidade de controle da Figura 1;

[00016] As Figuras 4a e 4b são ilustrações esquemáticas, respectivamente, da forma de onda da pressão no interior do trilho comum de acordo com o estado da técnica e do esquema de injeção dos cilindros do motor da Figura 1 de acordo com uma segunda variante do método de controle implementado pela unidade de controle da Figura 1; e [00017] A Figura 5 representa a quantidade de combustível injetado para cada um dos cilindros do motor de combustão interna de injeção indireta durante um ciclo de combustão com e sem a estratégia correção ativada.

Descrição Detalhada da Invenção [00018] Na Figura 1, designado como um todo pelo número (1) é um sistema de injeção de combustível indireta, no caso em questão do tipo PFI (Port Fuel Injection), para um motor térmico de combustão interna MCI que esteja sem os aparelhos para recirculação de combustível entre o trilho comum e o tanque de combustível.

[00019] O sistema de injeção indireta (1) compreende uma série de injetores (2) (em particular, quatro injetores (2)) e um trilho comum (3) que alimenta o combustível sob pressão aos injetores (2). O sistema de injeção indireta (1) compreende ainda uma bomba de baixa pressão (8) que alimenta o combustível a partir de um tanque (9) ao trilho comum (3) por meio de um duto de abastecimento (10).

[00020] Além disso, o motor térmico de combustão interna MCI compreende uma série de cilindros (não ilustrados), os quais são de preferência um número par, estando os cilindros dispostos em linha e cada um deles abrigando um respectivo pistão conectado mecanicamente, por meio de uma haste, a um virabrequim de motor, a fim de transmitir ao próprio virabrequim a força gerada pela combustão dentro do cilindro e para cada um deles um injetor correspondente (2) sendo fornecido. A injeção é de um tipo indireto; em outras palavras, cada injetor (2) é ajustado a montante do respectivo cilindro em um duto de entrada que conecta o trilho comum (3) ao respectivo cilindro, e o combustível não é introduzido direta mente na câmara de combustão no interior do respectivo cilindro, mas, através do injetor (2), é nebulizado a montante de uma respectiva válvula de entrada, de preferência dentro de um duto de entrada que conecta o trilho comum (3) a cada um dos cilindros.

[00021] Ainda, cada cilindro compreende uma respectiva vela de ignição (não ilustrada), que é ciclicamente ativada para provocar a ignição dos gases comprimidos no interior do cilindro ao final de cada curso de compressão e é, de preferência, disposta através do teto do cilindro em uma posição central.

[00022] A unidade de controle (7) conduz, entre outras coisas, as velas de ignição para provocar a ignição dos gases comprimidos no interior de cada cilindro. A unidade de controle (7) compreende uma memória, na qual são armazenados uma série de mapas que fornecem os valores para condução das velas de ignição como uma função do ponto do motor corrente; em particular, para cada vela de ignição (isto é, para cada cilindro), os mapas armazenados na memória fornecem um avanço de ignição padrão. O ciclo completo de combustão de cada cilindro (apenas um dos quais será descrito em detalhes no tratamento subsequente) é constituído pela sucessão de quatro tempos: um curso de entrada, um curso de compressão, um curso de expansão e um curso de escape. No final de cada ciclo de combustão duas rotações completas do eixo de motor foram completadas realizando, assim, uma rotação de 720°. Como é sabido, no curso de entrada, o pistão está inicialmente no ponto morto superior e desce até o ponto morto inferior gerando, assim, uma pressão negativa no interior do cilindro que, conforme a válvula de entrada abre, recolhe o ar e o combustível, realizando metade de uma revolução do eixo de motor e cobrindo um ângulo de 0o a 180°. No curso de compressão, o pistão sobe à medida que o ponto morto superior comprime a mistura de ar e combustível que está no interior do cilindro provocando, assim, um aumento da pressão e da temperatura e realizando uma meia revolução do eixo de motor (de modo a completar a primeira revolução completa do eixo de motor (4)), cobrindo um ângulo de 180° a 360°. No curso de expansão, os eletrodos da vela de ignição provocam uma faísca que aciona a mistura de ar e combustível no interior do cilindro dando origem à combustão adequada, o que produz um aumento na temperatura e pressão, além de ser o único curso do ciclo de combustão onde o trabalho útil é gerado. O pistão é empurrado a partir do ponto morto superior para o ponto morto inferior realizando, assim, uma meia revolução do eixo de motor e cobrindo um ângulo de 360° a 540°. Finalmente, no curso de escape o pistão sobe novamente até o ponto morto superior para a expulsão através de uma respectiva válvula de escape dos gases queimados, os quais são introduzidos em um duto de exaustão que realiza uma meia revolução do eixo de motor (de modo a completar a segunda revolução completa do eixo do motor) e cobrindo um ângulo de 540° a 720°.

[00023] Em uma etapa preliminar, determinada e armazenada na unidade de controle (7), está uma série de intervalos de valores aceitáveis do ângulo de fim da injeção (FDI) como uma função do ponto do motor corrente. Uma vez que no curso de compressão o pistão está inicialmente em ponto morto inferior e sobe ao ponto morto superior, um erro de poucos graus de ângulo de fim da injeção (FDI) (isto é, se o final da injeção for muito tarde) pode ser potencial mente perigoso. De acordo com o que é ilustrado na Figura 2, duas injeções sucessivas para um e ao mesmo cilindro ocorrem a uma distância de duas revoluções completas do eixo de motor, em outras palavras, depois de uma rotação de 720° do eixo de motor. Durante duas revoluções completas do eixo de motor (isto é, durante uma rotação de 720° do eixo de motor), os quatro injetores (2) injetam o combustível para os respectivos quatro cilindros. Em particular, os quatro injetores (2) injetam o combustível para os respectivos quatro cilindros com um período T igual a uma rotação de 180° do eixo de motor.

[00024] O sistema de injeção é fornecido com uma série de frequências de pulsação natural que dependem de uma série de variáveis, tais como o layout do sistema de injeção (1), os materiais dos quais os vários componentes do sistema de injeção (1) são feitos, e as características do combustível. Normalmente, a primeira frequência de pulsação natural é bastante baixa e igual à cerca de 20-30 Hz.

[00025] Quando a frequência das injeções dos quatro injetores para os respectivos quatro cilindros é igual a uma frequência de pulsação natural, o sistema entra em condições de ressonância causando uma amplificação da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1) e a geração de um padrão sinusoidal da pressão dentro o trilho comum (3) ilustrado na Figura 2a. Nestas condições, a pressão no interior do trilho comum oscila até +/- 3 bar.

[00026] De acordo com o exemplo ilustrado na Figura 2b, o motor térmico de combustão interna MCI compreende quatro cilindros, cuja ordem de ignição dos cilindros e, consequentemente, a ordem de injeção dos injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é definida pela sequência 1, 3, 4, 2. Os quatro injetores (2) injetam o combustível para os respectivos quatro cilindros com um período T igual a uma rotação de 180° do eixo de motor.

[00027] Verificou-se experimentalmente que, quando a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é igual à primeira frequência de pulsação natural (ou seja, quando a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excita a primeira frequência de pulsação natural causando, assim, uma amplificação da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1)), as injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros tendem a estarem em fase com as calhas da forma de onda sinusoidal da pressão no interior de um trilho comum (3). Em outras palavras, os quatro injetores (2) são fornecidos para proporcionar a injeção para os respectivos quatro cilindros com valores de pressão bastante baixos (na região de 2,5-3,5 bar absoluta) gerando, assim, injeções enxutas. De acordo com o que está ilustrado na Figura 5, verificou-se experimentalmente que cada injetor (2) é capaz de injetar uma massa de combustível de cerca de 36 mg.

[00028] Descrito no que se segue é a estratégia aplicada pela unidade de controle (7) para controlar as injeções do ciclo de combustão dos cilindros de um motor de combustão interna MCI de injeção indireta.

[00029] A unidade de controle (7) é configurada para prevenir a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros de ser igual à primeira frequência de pulsação natural; em outras palavras, a unidade de controle (7) está configurada de modo que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros não excitará a frequência de ressonância, isto é, a primeira frequência de pulsação natural, o que causaria uma amplificação da pressão de onda dentro do sistema de injeção (1). A unidade de controle (7) está configurada de modo que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excitará uma frequência diferente da primeira frequência de pulsação natural.

[00030] Em particular, a unidade de controle (7) está configurada de modo que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excitará uma frequência que é o dobro da primeira frequência natural da pulsação do sistema de injeção (1).

[00031] De acordo com uma primeira realização, a unidade de controle (7) está configurado para variar o período Τ', que decorre entre duas injeções sucessivas dos quatro injetores (2) de um ciclo de combustão.

[00032] Em particular, a estratégia prevê o aumento ou então redução do período Τ', que decorre entre duas injeções sucessivas dos quatro injetores (2) de um ciclo de combustão. Ainda de acordo com a variante ilustrada na Figura 3b, a ordem de ignição dos cilindros e, consequentemente, a ordem de injeção dos injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é definida pela sequência de 1, 3, 4, 2.

[00033] De acordo com uma variante preferida, a unidade de controle (7) está configurada para reduzir o período T' que decorre entre as duas injeções sucessivas do par de cilindros (1) e (3) e para a redução do período V que decorre entre as duas injeções sucessivas do par dos cilindros (4) e (2). Consequentemente, a unidade de controle (7) é configurada para aumentar o período de Τ' que decorre entre as duas injeções sucessivas do par de cilindros (3) e (4). De acordo com uma variante preferida, o período Τ' que decorre entre as duas injeções sucessivas do par de cilindros (1) e (3) é igual ao período de Τ' que decorre entre as duas injeções sucessivas do par de cilindros (4) e (2) e, de preferência, igual a uma rotação de 90° do eixo de motor.

[00034] De acordo com o que está ilustrado na Figura 3b, o instante em que a injeção no interior do cilindro (1) começa é retardado por um intervalo de tempo At', e o instante em que a injeção no interior do cilindro (3) começa é antecipado por um intervalo de tempo At", de tal forma que o período T que decorre entre as duas injeções sucessivas de o par de cilindros (1) e (3) é igual a uma rotação de 90° do eixo de motor.

[00035] Do mesmo modo, no instante em que a injeção no cilindro (4) é iniciada é retardada por um intervalo de tempo At*, e o instante em que a injeção no cilindro (2) começa é antecipada por um intervalo de tempo At**, de tal maneira que o período Τ' que decorre entre as duas injeções sucessivas do par de cilindros (4) e (2) é igual a uma rotação de 90° do eixo de motor.

[00036] De acordo com uma primeira variante, o intervalo de tempo At' é igual ao intervalo de tempo At* e, consequentemente, o intervalo de tempo At" é igual ao intervalo de tempo At**. Deve salientar-se que a unidade de controle (7) está configurada para verificar que o evento de fim da injeção para cada um dos quatro cilindros está compreendido dentro dos intervalos de valores aceitáveis do ângulo de fim da injeção (FDI) como uma função do ponto atual do motor.

[00037] Para um motor de combustão interna MCI em que o ciclo de combustão completo de cada cilindro é obtido pela sucessão de quatro cursos (isto é, duas revoluções completas do eixo de motor, equivalente a 720°), o desvio angular entre duas injeções sucessivas é calculado através da aplicação da seguinte fórmula: Δα = 720 / N [1] em que: - Δα é o desvio angular (expresso em graus de motores) entre duas injeções sucessivas; e - N é o número de cilindros do motor de combustão interna MCI.

[00038] No caso em que o motor MCI compreende quatro cilindros, claramente o desvio angular entre duas injeções sucessivas é igual ao desvio angular entre os pontos mortos superiores (PMSs) dos ciclos de combustão dos vários cilindros.

[00039] Para um motor de combustão interna MCI em que o ciclo de combustão completo de cada cilindro é obtido pela sucessão de quatro cursos (isto é, duas revoluções completas do eixo de motor, equivalente a 720°), o desvio temporal entre duas injeções sucessivas é calculado, em vez disso, através da aplicação da seguinte fórmula: At = 120 / (rpm N) [2] em que: - At é o desvio temporal (expresso em segundos) entre duas injeções sucessivas; - rpm é a velocidade rotacional do motor de combustão interna MCI; e - N é o número de cilindros do motor de combustão interna MCI.

[00040] Tal como foi visto no tratamento anterior, o caso mais crítico é representado pelo início da condição em que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é igual à primeira frequência de pulsação natural (ou seja, quando a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excita a primeira frequência de pulsação natural) que é igual, por exemplo, a cerca de 20-30 Hz.

[00041] Em outras palavras, o caso mais crítico é representado pelo início da condição em que o desvio temporal At (expresso em segundos) entre duas injeções sucessivas é igual ao período T da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3). Ao substituir na Eq. [2] o desvio temporal At (expresso em segundos) entre duas injeções sucessivas com o período T da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3), é assim possível determinar a velocidade rotacional crítica rpmc do motor de combustão interna MCI de acordo com a seguinte fórmula: rpmc = 120 / T N [3] em que: - T é o período da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos); - rprric é a velocidade rotacionai crítica do motor de combustão interna MCI; e - N é o número de cilindros do motor de combustão interna MCI.

[00042] De acordo com uma variante preferida, a unidade de controle (7) está configurada de modo que o período de T que decorre entre as duas injeções sucessivas do par de cilindros (1) e (3) e o período T que decorre entre as duas injeções sucessivas do par de cilindros (4) e (2) (isto é, o desvio temporal At entre duas injeções sucessivas) será igual à metade do período T da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3). É, portanto, possível calcular o desvio angular Δα' (expresso em graus de motores) entre duas injeções sucessivas pelas Equações [1] e [2], onde: 120 / (rpm At) = 720 / Aa' [4] em que: - At é o desvio temporal (expresso em segundos) entre duas injeções sucessivas; - rpm é a velocidade rotacionai do motor de combustão interna MCI; e - Aa' é o desvio angular entre duas injeções sucessivas.

[00043] Assim, obtém-se: Aa' = At (rpm 6) [5] em que: - At é o desvio temporal (expresso em segundos) entre duas injeções sucessivas; - rpm é a velocidade rotacionai do motor de combustão interna MCI; e - Aa' é o desvio angular entre duas injeções sucessivas.

[00044] Uma vez que, neste caso, o desvio temporal At (expresso em segundos) entre duas injeções sucessivas é igual à metade do período T da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3), efetuando a substituição na Equação [5] acima obtém-se: Δα' = T/2 (rpm 6) [6] Aa' = 3 T rpm [7] em que: - T é o período da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos); - rpm é a velocidade rotacionai do motor de combustão interna MCI; e - Δα' é ο desvio angular entre duas injeções sucessivas.

[00045] A estratégia até agora descrita pode ser vantajosa mente implementada pela unidade de controle (7) até que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é o dobro da primeira frequência de pulsação natural.

[00046] Em outras palavras, a estratégia até agora descrita pode ser vantajosamente implementada pela unidade de controle (7) até que a velocidade rotacional rpm do motor de combustão interna MCI é igual a duas vezes a velocidade rotacional crítica rpmc do motor de combustão interna MCI. Assim, é possível determinar a velocidade rotacional limite rpmi do motor de combustão interna MCI, aplicando a seguinte fórmula: rpim = 2 rpmc = 240 / T N [8] em que: - T é o período da forma de onda sinusoidai da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos); - rpmc é a velocidade rotacional crítica do motor de combustão interna MCI; - rprriL é o velocidade rotacional limite do motor de combustão interna MCI; e - N é o número de cilindros do motor de combustão interna MCI.

[00047] De acordo com o que está ilustrado na Figura 5, verificou-se experimentalmente que, de acordo com a primeira realização, cada injetor (2) é capaz de injetar uma massa de combustível compreendida entre 40 mg e 42,5 mg.

[00048] De acordo com uma segunda realização, a unidade de controle (7) é configurada para aumentar o número de injeções efetuadas para cada cilindro e para cada ciclo de combustão, de modo a manter a quantidade de combustível que é injetada para cada cilindro e para cada constante de ciclo de combustão.

[00049] Ainda de acordo com a variante ilustrada na figura 4b, a ordem de ignição dos cilindros e, consequentemente, a ordem de injeção dos injetores (2) para os respectivos quatro cilindros, é definida pela sequência 1, 3, 4, 2.

[00050] De acordo com uma variante preferida, a unidade de controle (7) é configurada para evitar que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros seja igual à primeira frequência de pulsação natural. Em outras palavras, a unidade de controle (7) está configurada de modo que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros não excitará a frequência de ressonância, isto é, a primeira frequência de pulsação natural, o que causaria uma amplificação da pressão de onda dentro do sistema de injeção (1). A unidade de controle (7) está configurada de modo que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excitará uma frequência diferente da primeira frequência de pulsação natural, de modo a amortecer a onda de pressão no interior da um sistema de injeção (1).

[00051] Em particular, a unidade de controle (7) está configurada de modo que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excitará uma frequência que é o dobro da primeira frequência natural da pulsação do sistema de injeção (1).

[00052] De acordo com uma primeira realização, a unidade de controle (7) está configurada para variar o período a T* que decorre entre duas injeções sucessivas dos quatro injetores (2), em particular, através da realização de injeções parciais para cada cilindro e para cada ciclo de combustão. Ao variar o número das injeções efetuadas para cada cilindro e para cada ciclo de combustão, é possível modificar o período T * entre duas sucessivas injeções parciais e, por conseguinte, variar a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros, de forma a impedir a condição em que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é igual à primeira frequência de pulsação singular (isto é, a condição em que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excita a primeira frequência de pulsação natural causando, assim, uma amplificação da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1)).

[00053] Em particular, a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é o dobro da primeira frequência de pulsação natural. Em outras palavras, a unidade de controle (7) direciona os injetores (2) de modo a efetuar duas injeções parciais para a alimentação do combustível sob pressão no interior dos respectivos cilindros com uma frequência de injeção que é o dobro da primeira frequência natural da pulsação do sistema de injeção (1). De acordo com uma primeira realização, um desvio temporal T* (expresso em segundos) é mantido entre as duas sucessivas injeções parciais de um e do mesmo cilindro que é igual à metade do período T da forma de onda sinusoidal d a pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos).

[00054] De acordo com uma segunda realização, um desvio temporal T* (expresso em segundos) é mantido entre a última injeção parcial de um cilindro e da primeira injeção parcial do próximo cilindro que é igual à metade do período T da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos).

[00055] A unidade de controle (7) está configurada para escolher entre a primeira realização e a segunda realização como uma função do ponto do motor e da velocidade rotacional rpm do motor de combustão interna MCI (por exemplo, para velocidades rotacionais rpm do motor de combustão interna MCI compreendida entre a velocidade rotacional crítica rpmc do motor de combustão interna MCI e a velocidade rotacional limite rpniL do motor de combustão interna MCI é preferível manter um desvio temporal T* entre a última injeção parcial de um cilindro e a primeira injeção parcial do próximo cilindro, a fim de evitar um desvio temporal excessivo, e, portanto, um desvio angular excessivo, entre as duas injeções parciais sucessivas do ciclo de combustão de um e do mesmo cilindro).

[00056] Em ambos os casos, através da manutenção de um desvio temporal (expresso em segundos) entre duas injeções parciais sucessivas que é igual à metade do período T da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos), utilizando a Equação [7] obtém-se um desvio angular Δα" entre duas injeções parciais sucessivas dadas pela seguinte fórmula angular: Δα" = 3 T rpm [9] em que: - T é o período da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos); - rpm é a velocidade rotacional do motor de combustão interna MCI; e - Δα" é o desvio angular entre duas injeções parciais sucessivas.

[00057] De acordo com esta segunda variante, é importante para o controle da unidade (7) ser configurada para levar em conta o atraso que é introduzido devido à abertura e fechamento dos injetores (2) para as injeções parciais que são executadas nos ciclos de combustão de cada cilindro.

[00058] De acordo com o que está ilustrado na Figura 5, verificou-se experimentalmente que, de acordo com a segunda realização, cada injetor (2) é capaz de injetar uma massa de combustível entre 41 mg e 42 mg.

[00059] No tratamento anterior, foi feita referência explícita para o caso em que a série de frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1) é conhecida.

[00060] Descrito no que se segue é a estratégia implementada para a determinação das frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1).

[00061] Deve salientar-se que as frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1) são variáveis como uma função de uma série de parâmetros, entre os quais, por exemplo: o layout do sistema (1) de injeção indireta (em particular, o comprimento do duto de abastecimento (10)); o material de que o duto de abastecimento (10) é feito; o diâmetro do duto de abastecimento (10); o tipo de combustível utilizado; a temperatura do combustível utilizado; e a temperatura do sistema de injeção indireta (1) e, em geral, dos componentes do sistema de injeção indireta (1) (o trilho comum (3), a bomba de baixa pressão (8), o duto de abastecimento (10)).

[00062] Dada o considerável número de variáveis envolvidas e considerando que o estado térmico do sistema de injeção desempenha um papel importante na determinação das frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1), é extremamente importante ter disponível uma estratégia de confiança para a determinação das frequências de pulsação natural de o sistema de injeção (1).

[00063] De acordo com uma primeira realização, a unidade de controle (7) está configurada para determinar as frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1) por reconhecimento através de uma série de tentativas no "pior caso", isto é, o caso em que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excita a primeira frequência de pulsação natural causando, assim, uma amplificação da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1) e gerando um padrão sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3). Em particular, a unidade de controle (7) está configurada para determinar as frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1) por meio de um desvio progressivo das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros em condições de rpm constante do motor de combustão interna MCI.

[00064] Uma vez que, quando a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é igual à primeira frequência de pulsação natural (ou seja, quando a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros excita a primeira frequência de pulsação natural causando, assim, uma amplificação da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1)), as injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros tendem a estar em fase com as calhas da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) e para gerar injeções enxutas, a unidade de controle (7) é pré-programada para reconhecer a condição em que a injeção é realizada no pior dos casos, isto é, mais enxutas, condições por observação dos desvios do título. A unidade de controle (7) é pré-programada para identificar o desvio angular Δα entre duas injeções sucessivas a que corresponde a injeção nas piores, isto é, mais enxutas, condições que correspondem à condição em que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros coincide com a primeira frequência de pulsação natural causando, assim, uma amplificação da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1) e gerando um padrão sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3). Em particular, efetuando a substituição na Equação [5] obtém-se o período T da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos), aplicando a seguinte fórmula: T = Δα / (rpm 6) [10] onde: - T é o período da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos); - rpm é a velocidade rotacional do motor de combustão interna MCI; e - Δα é o desvio angular entre duas injeções sucessivas a que corresponde à injeção nas piores, ou seja, mais enxutas, condições.

[00065] De acordo com uma segunda realização, a unidade de controle (7) está configurada para determinar as frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1) por reconhecimento através de uma série de tentativas do "melhor caso", isto é, o caso em que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é o dobro da primeira frequência de pulsação natural causando, assim, uma redução progressiva da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1) e amortecendo a forma de onda sinusoidal da onda de pressão no interior do trilho comum (3). Em particular, a unidade de controle (7) está configurada para determinar as frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1) por meio de um desvio progressivo das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros em condições de rpm constante do motor de combustão interna MCI.

[00066] Uma vez que, quando a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é o dobro da primeira frequência de pulsação natural causando, assim, uma redução progressiva da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1) e amortecimento da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3), as injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros tendem a estar em oposição de fase com as calhas da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3), a unidade de controle (7) é pré-programada para reconhecimento da condição em que a injeção é realizada das melhores, ou seja, menos enxutas, condições observando os desvios do título.

[00067] A unidade de controle (7) é pré-programada para identificar o desvio angular Δα entre duas injeções sucessivas a qual corresponde a injeção nas melhores, isto é, menos enxutas, condições que correspondem à condição em que a frequência das injeções dos quatro injetores (2) para os respectivos quatro cilindros é o dobro da primeira frequência de pulsação natural causando, assim, uma redução progressiva da onda de pressão no interior do sistema de injeção (1) e amortecendo a forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3). Em particular, efetuando a substituição na Equação [7] obtém-se o período T da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos), aplicando a seguinte fórmula: T = Δα / (rpm 3) [11] em que: - T é o período da forma de onda sinusoidal da pressão no interior do trilho comum (3) (expresso em segundos); - rpm é a velocidade rotacional do motor de combustão interna MCI; e - Δα é o desvio angular entre duas injeções sucessivas a qual corresponde a injeção nas melhores, ou seja, menos enxutas, condições.

[00068] As estratégias implementadas pela unidade de controle (7) que foram até agora descritas apresentam inúmeras vantagens. Em primeiro lugar, é possível fornecer os injetores com valores de pressão que não diferem excessivamente dos valores de referência de pressões de abastecimento evitando, assim, a geração de injeções enxutas ou mais ricas. Em segundo lugar, as estratégias descritas acima para a determinação das frequências de pulsação natural do sistema de injeção (1) são simples e econômicas de se implementar. Finalmente, as estratégias descritas até agora podem ser vantajosamente implementadas em uma unidade de controle (7) de um motor de combustão interna MCI na medida em que não necessitam de qualquer modificação física e envolvem uma modesta capacidade computacional da unidade de controle (7) em si.

Reivindicações

Claims (11)

1. MÉTODO PARA CONTROLAR AS INJEÇÕES DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (MCI), que compreende um sistema de injeção de combustível indireta (1) que, por sua vez, compreende uma série de injetores (2) e um trilho comum (3) que alimenta o combustível sob pressão aos injetores (2); o método de controle caracterizado pelo fato de que compreende a aquisição de uma primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1) correspondente à frequência de força principal dos injetores (2) e o controle dos injetores (2) para alimentação do combustível sob pressão para o interior dos dutos de entrada que conectam o trilho comum (3) aos respectivos cilindros com uma frequência de injeção que é o dobro da primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1).

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas adicionais de controle dos injetores (2) de modo a efetuar duas injeções parciais para alimentação do combustível sob pressão para o interior dos dutos de entrada que conectam o trilho comum (3) aos respectivos cilindros com uma frequência de injeção que é o dobro da primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1).

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de manutenção de um desvio temporal (T*) entre as duas injeções parciais sucessivas de um e do mesmo injetor (2) para o interior do respectivo duto de entrada que conecta o trilho comum (3) ao respectivo cilindro que é igual à metade do período (T) que corresponde à primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1).

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de manutenção de um desvio temporal (T*) entre a segunda injeção parcial de um injetor (2) e a primeira injeção parcial do próximo injetor (2) que é igual à metade do período (T) que corresponde à primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1).

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de controle de um par de injetores (2) acionados em sucessão, de modo a antecipar e/ou retardar o instante do início das injeções para alimentação do combustível sob a pressão para o interior dos dutos de entrada que conectam o trilho comum (3) aos respectivos cilindros com uma frequência de injeção que é o dobro da primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1).

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas adicionais de controle de um par de injetores (2) acionados em sucessão de modo a antecipar e/ou retardar o instante de início das injeções apenas no caso em que o instante de término das injeções esteja compreendido dentro de um intervalo de valores aceitáveis do ângulo de fim de injeção (MDI) como uma função do ponto do motor de corrente.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a velocidade rotacional crítica (rpmc) do motor de combustão interna (MCI) é calculada aplicando a seguinte fórmula: rpmc = 120 / T N [3] em que: - T é o período que corresponde à primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1); - rpmc é a velocidade rotacional crítica do motor de combustão interna (MCI); e - N é o número de cilindros do motor de combustão interna (MCI).

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a velocidade rotacional limite (rpmc) do motor de combustão interna (MCI) é calculada aplicando a seguinte fórmula: rpiriL. = 2 rpmc = 240 / T N [8] em que: - T é o período que corresponde à primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1); - rpmc é a velocidade rotacional crítica do motor de combustão interna (MCI); - rprrtL é o velocidade rotacional limite do motor de combustão interna (MCI); e - N é o número de cilindros do motor de combustão interna (MCI).

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de calcular um desvio angular (Δα") entre duas injeções sucessivas de acordo com a seguinte fórmula: Δα" = 3 T rpm [9] em que: - T é o período que corresponde à primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1); - rpm é a velocidade rotacional do motor de combustão interna (MCI); e - Δα" é o desvio angular entre duas injeções parciais sucessivas.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquisição de uma primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1) compreende as sub-etapas de: - identificar o desvio angular (Δα) entre duas injeções sucessivas a qual corresponde a injeção nas piores, ou seja, mais enxutas, condições; e - calcular o período (T), que corresponde à primeira frequência de pulsação natural do sistema de injeção (1) através da aplicação da seguinte fórmula: T = Δα / (rpm 6) [10] em que: - T é o período que corresponde à primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1); - rpm é a velocidade rotacional do motor de combustão interna (MCI); e - Δα é o desvio angular entre duas injeções sucessivas a que corresponde à injeção nas piores, ou seja, mais enxutas, condições.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquisição de uma primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1) compreende as sub-etapas de: - identificar o desvio angular (Δα) entre duas injeções sucessivas a qual não corresponde a injeção nas melhores, ou seja, menos enxutas, condições; e - calcular o período (T), que corresponde à primeira frequência de pulsação Natural crítica do sistema de injeção (1) através da aplicação da seguinte fórmula: Τ = Δα/(rpm -3) [11] em que: - T é o período que corresponde à primeira frequência de pulsação natural crítica do sistema de injeção (1); - rpm é a velocidade rotacional do motor de combustão interna (MCI); e - Δα é o desvio angular entre duas injeções sucessivas a qual corresponde a injeção nas melhores, ou seja, menos enxutas, condições.