BR102015024600B1 - Sistema e método de identificação da composição de um combustível - Google Patents

Abstract

SISTEMA E MÉTODO DE IDENTIFICAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DE UM COMBUSTÍVEL. A presente invenção refere-se a um sistema e um método de identificação da composição de um combustível para um motor bicombustível de veículo, compreendendo uma unidade eletrônica de controle (ECU) e um sensor reativo de identificação de combustível, o motor sendo acoplado a um circuito de partida, e alimentado por um circuito de injeção, o sensor reativo mede um parâmetro do combustível já consumido e envia para a ECU que calcula uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro; a ECU monitora um sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção, e quando esse sinal monitorado indica uma condição de operação anormal: - a ECU lê um sinal de controle do circuito de partida e estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) no motor com base nesse sinal lido, compara a composição de combustível (Ei) com a composição de combustível (Ec), e determina a composição de combustível final (Ef), quando nenhum sinal de condição de operação monitorado indica condição de operação anormal, a ECU determina que a composição de combustível final (Ef) é igual à composição de combustível (...).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um sistema e a um método para identificação da composição do combustível usado em um automóvel do tipo bicombustível com robustez melhorada, para evitar falhas na partida do motor, especialmente quando há uma mudança no teor de etanol contido no combustível, e para reduzir o consumo de energia do automóvel.

Descrição do estado da técnica

[002] É notável a tendência mundial à adoção de veículos do tipo bicombustível ("flex fuel"), com a finalidade de reduzir o consumo de combustível fóssil não-renovável e ampliar a utilização de combustíveis renováveis, como o etanol, causando menores danos ao meio- ambiente. Neste contexto, é vantajoso que o veículo seja capaz de identificar a composição do combustível que está sendo usado no momento, e particularmente o teor de etanol do combustível, a fim de adaptar o seu funcionamento às características daquela composição de combustível. A adaptação ao tipo de combustível é importante, para evitar falhas na partida do motor, uma vez que parâmetros, tais como mistura ar/combustível e temperatura do combustível, variam em função do teor de etanol no combustível.

[003] Muitos sistemas de partida de veículos utilizam o sinal emitido pela sonda lambda que mede a presença de oxigênio nos gases de escape como parâmetro para identificar a composição do combustível e para ajustar os parâmetros do sistema de partida do motor. No entanto, a sonda lambda é um sistema reativo de identificação de combustível, uma vez que o teor de oxigênio medido corresponde ao combustível já consumido pelo motor.

[004] No entanto, normalmente os motores do tipo bicombustível funcionam com combustível com teor de etanol variando de E22 a E100. Isso significa que quando o tanque é abastecido, o novo combustível pode apresentar um teor de etanol muito diferente daquele combustível anteriormente consumido. Assim, quando for dada a partida no motor, a informação do teor de etanol disponível no sistema de partida é aquela do último combustível consumido, medida pela sonda lambda. Consequentemente, o sistema de partida do motor está ajustado para operar com parâmetros que não são adequados ao novo combustível abastecido, o que pode causar uma sequencia de falhas na partida do motor.

[005] Além disso, mesmo que o motor ligue na primeira tentativa de partida, o sistema de partida precisa de um intervalo de tempo durante o qual o motor deve funcionar de forma ininterrupta, para que possa identificar a composição do combustível atual e fazer os ajustes necessários para a partida. Esse intervalo de tempo é chamado de período de aprendizagem.

[006] No entanto, na prática é bastante comum que o motor não permaneça em funcionamento ininterrupto durante todo o período de aprendizagem para a identificação do combustível, o que pode ocorrer se a distância entre o posto de abastecimento e o local de estacionamento do veículo for muito pequena, ou em caso de trânsito intenso na saída do posto de abastecimento, fazendo com que o motor funcione e pare em intervalos de tempo mais curtos do que o período de aprendizagem.

[007] Nessas situações, o sistema de partida não irá registrar a nova composição do combustível e não ajustará os parâmetros de partida de forma adequada. Consequentemente, é possível que ocorram falhas na partida seguinte do motor, por exemplo, no dia seguinte, ou horas mais tarde. Essas diversas tentativas de partidas do motor causam, ainda, um consumo desnecessário de energia do motor de partida.

[008] Também são conhecidos sensores de etanol que são normalmente instalados no tanque para identificar a composição do combustível antes da partida do automóvel. No entanto, embora sejam razoavelmente precisos na identificação do combustível, esses sensores possuem um custo elevado, e curta durabilidade, fazendo com que seja pouco vantajoso para o mercado incorporar um sensor ao tanque destinado apenas à identificação do combustível.

[009] Já são conhecidos do estado da técnica alguns sistemas que buscam identificar a composição de combustível no tanque ou na linha de combustível sem o uso de sensores específicos. Por exemplo, o documento WO 2004/029615 refere-se a um sistema e a um método para identificação do tipo de gasolina que proporcionam uma identificação rápida e segura dos tipos de combustíveis de várias composições usando um resistor de aquecimento. O sistema dispõe de um circuito, no qual um pulso de tensão é aplicado durante um tempo predeterminado a um aquecedor, de modo que a gasolina a ser identificada é aquecida pelo aquecedor. Um sensor de temperatura é disposto na vizinhança do aquecedor para identificar a temperatura do combustível. O tipo de gasolina é identificado por uma tensão diferencial de saída V0 que corresponde à diferença entre a temperatura inicial e a temperatura de pico medidas pelo sensor de temperatura. Além disso, o combustível é aplicado entre os eletrodos de um sensor de concentração de álcool na gasolina. Esta concentração é medida com base no valor da capacidade indutiva do com-bustível entre os eletrodos, quando da aplicação de uma freqüência de oscilação.

[0010] Já o documento US 9,080,525 B2 revela um sistema e um método de identificação da composição de combustível que realiza a medição reativa do sensor de oxigênio nos gases de exaustão e faz um ajuste na composição do combustível em condições transientes, aplicando modelos já conhecidos de parâmetros do sistema correspondentes a valores máximos e mínimos de teor de etanol, os quais são comparados com os valores medidos desses parâmetros e, em seguida, fazendo aproximações sucessivas aplicando modelos correspondentes a valores mais próximos da composição do combustível identificada a partir do sensor de gases de exaustão.

[0011] O sistema e o método propostos no documento US 9,080,525 B2, embora busquem identificar a composição de combustível efetivamente presente no tanque e na linha, ao invés de usar o valor medido de forma reativa através do sensor de oxigênio, não medem propriedades do combustível em si e antes da partida do motor. Eles verificam a resposta do próprio motor ou do sistema de partida após o início da operação, e ainda realizam interações sucessivas de aproximação para chegar a um valor próximo da composição do combustível. Portanto, a tecnologia mostrada nesse documento envolve uma complexidade computacional elevada. Além disso, ela não resolve o problema de falha da partida a frio ou a quente quando há modificação grande do teor de etanol no combustível, pois já é baseada em respostas do motor ao novo combustível.

[0012] Também são conhecidos do estado da técnica alguns sistemas e métodos de identificação da mistura de combustível combinando-se as informações obtidas por um sensor de oxigênio no circuito de exaustão do motor, e as informações obtidas por sensores na linha de combustível ou no tanque.

[0013] O documento EP1985831 se refere a um controlador de alimentação de combustível para motores do tipo flex-fuel que monitora, aprende e ajusta, com base em informações de dois sensores, o teor de álcool na mistura de combustível, que é usado como parâmetro para controlar a injeção de combustível na câmara de combustão. Um dos sensores é um sensor de oxigênio que fica localizado na tubulação de exaustão da câmara de combustão, e mede a razão de ar-combustível da mistura na câmara de combustão com base no teor de oxigênio do gás que flui na tubulação de exaustão. O segundo sensor é um sensor de medição de concentração de álcool do tipo conhecido no mercado, que fica localizado na linha de combustível ou no tanque e que mede a concentração de álcool pela detecção da capacitância da mistura de combustível armazenada no tanque. O sensor de etanol no tanque ou na linha de combustível mede continuamente o teor de etanol, não sendo necessário acioná-lo apenas em situações específicas.

[0014] O documento WO 2008/014359 revela um sistema e um método para operar um motor flex-fuel usando dados de um sensor de etanol que mede o teor de etanol no tanque, e de um sensor de oxigênio conectado ao circuito de exaustão do veículo. Um microprocessador ajusta a quantidade de combustível injetado no motor, para manter a razão de ar-combustível estequiométrica para a mistura de combustível usada em cada momento. Esse microprocessador possui uma 1a tabela pré-programada com relações ótimas de teores de etanol medidos pelo sensor de etanol, valores de RPM do motor e posições de válvula borboleta correspondentes, e uma 2a tabela correlacionando as mesmas variáveis, mas em função dos valores medidos pelo sensor de oxigênio. Esse sistema é sempre acionado quando o motor é ligado, para ajustar a quantidade de combustível injetado no motor.

[0015] O documento US 2009/0024303, por sua vez, se refere a um método para determinar a composição de uma mistura de combustível que seja capaz de identificar a mistura de forma precisa, rápida e pouco onerosa, para evitar problemas na partida do motor e perdas de combustível, especialmente quando há modificação signifi- cativa da mistura em caso de reabastecimento. O método inicialmente identifica a composição do combustível com base nos valores medidos por uma sonda lamba em condições de operação estáveis. Em seguida, os volumes de ar e de combustível injetados no motor são medidos e monitorados continuamente, por meio de um sensor de massa de ar, um sensor de temperatura e um sensor de pressão externa. O pedido de patente menciona ainda a possibilidade de se medir o teor de etanol com um sensor de etanol capacitivo ou óptico, embora esse sensor seja caro e suscetível a erros e defeitos. Portanto, o uso desse sensor de etanol não elimina a necessidade dos sensores de massa de ar, temperatura e pressão externa.

[0016] Nenhum dos documentos do estado da técnica sugere uma solução que utilize os dados medidos pelo sensor de oxigênio no circuito de exaustão com dados medidos diretamente sobre a mistura de combustível que sejam indicativos da composição dessa mistura, para ajustar previamente o funcionamento do motor do veículo bicombustível à mistura de combustível.

Objetivos da invenção

[0017] É um primeiro objetivo da invenção proporcionar um sistema e um método para identificação da composição de um combustível com boa precisão, que utilizem os sistemas de partida a frio para motores bicombustível já existentes no mercado e que dispensem o uso de sensores de composição de combustível no tanque.

[0018] Outro objetivo da invenção é de proporcionar um sistema e um método para identificação da composição de um combustível que seja robusto, de resposta rápida, e apresente bom desempenho em caso de variações grandes no teor de etanol no combustível.

[0019] Também é objetivo da invenção proporcionar um sistema e um método para identificação da composição de um combustível que evite falhas de partida a frio ou a quente do motor, em casos de interrupções no ciclo de aprendizado da composição de combustível, ou quando ocorre algum problema na operação de componentes do sistema de partida do motor. Breve descrição da invenção

[0020] Os objetivos da invenção são alcançados por meio de um sistema de identificação da composição de um combustível para um motor de combustão de um veículo automotor, o sistema compreendendo uma unidade eletrônica de controle (ECU) e pelo menos um sensor reativo de identificação da composição de combustível, o motor sendo acoplado a um circuito de partida, e sendo alimentado por um circuito de injeção de combustível, em que:

[0021] o sensor reativo mede um parâmetro do combustível já consumido pelo motor e envia para a ECU, a qual calcula uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro do combustível consumido;

[0022] a ECU monitora pelo menos um sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível,

[0023] quando pelo menos um desses sinais de condição de operação monitorados indicam uma condição de operação anormal:

[0024] - a ECU lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida e estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) no motor com base nesse pelo menos um sinal de controle do circuito de partida, e

[0025] - a ECU compara a composição de combustível a ser injetado (Ei) com a composição de combustível consumido (Ec), e determina a composição de combustível final (Ef) com base no resultado dessa comparação,

[0026] quando nenhum desses sinais de condição de operação monitorados indicam uma condição de operação anormal:

[0027] - a ECU determina que a composição de combustível final (Ef) é igual à composição de combustível consumido (Ec) calculada.

[0028] O circuito de partida preferivelmente possui pelo menos um aquecedor elétrico de aquecimento do combustível a ser injetado no motor, e o sinal de controle do circuito de partida lido pela ECU é um sinal de controle do aquecedor elétrico. O menos um aquecedor elétrico do circuito de partida é um resistor variável, e o sinal de controle do circuito de partida lido pela ECU é um dentre a resistência do aquecedor, a corrente sobre o aquecedor, a temperatura do aquecedor, a potência dissipada pelo aquecedor e potência de alimentação do aquecedor.

[0029] O sensor reativo é, preferivelmente, um sensor de oxigênio disposto em uma saída de gases de exaustão do motor, e o parâmetro do combustível já consumido medido por esse sensor é o teor de oxigênio desses gases de exaustão. O sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível é pelo menos um dentre: veículo desligado durante um aprendizado do combustível, funcionamento do motor interrompido durante um aprendizado do combustível, ausência de inicialização de aprendizado do combustível, inicialização de aprendizado do combustível no momento incorreto, erro de funcionamento de um componente do motor, erro na composição de combustível atual, falha de operação do sensor de nível do tanque de combustível, falha de operação da bomba do tanque de combustível, falha de operação do sensor reativo, falha de operação do sensor de pressão na linha de combustível, erro de posição da válvula borboleta, contaminação do combustível com óleo e abastecimento do tanque não identificado.

[0030] O ECU, preferivelmente, compreende um módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo, o qual lê o sinal do sensor reativo e calcula a composição de combustível consumido (Ec); um módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado (Ei) no circuito de partida, o qual lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida e estima a composição do combustível a ser injetado (Ei); um módulo comparador que recebe a composição de combustível consumido (Ec) do módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo e a composição do combustível a ser injetado (Ei) do módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado, compara esses dois valores, e determina a composição de combustível final (Ef) com base no resultado dessa comparação. A ECU compreende um comutador com uma entrada de dados conectada na saída do módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo, uma primeira saída conectada à saída de determinação da composição de combustível final (Ef) da ECU, e uma segunda saída conectada ao módulo comparador, e uma entrada de ativação a qual recebe pelo menos um sinal de condição de operação monitorado, sendo que quando o sinal de condição de operação monitorado é indicativo de uma condição de operação anormal, o comutador envia o sinal da entrada de dados para a segunda saída conectada ao módulo comparador, e quando o sinal de condição de operação monitorado é indicativo de ausência de uma condição de operação anormal, o comutador envia o sinal da entrada de dados para a saída de determinação da composição de combustível final (Ef).

[0031] O módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) a partir da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor e do fluxo de calor crítico máximo da composição de combustível correspondente a essa corrente sobre o aquecedor ou essa temperatura do aquecedor. O módulo de estimação monitora uma potência de alimentação aplicada ao aquecedor e a corrente sobre o aquecedor ou a temperatura do aquecedor, detecta uma variação do valor da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor em resposta a um valor de potência controlada aplicada ao aquecedor, e identifica a composição do combustível correspondente ao fluxo de calor crítico máximo correspondente à potência aplicada ao resistor naquele instante, a identificação sendo feita com auxílio da fórmula

[0032] em que:

[0033] q"max = fluxo de calor crítico máximo

[0034] W = potência crítica máxima aplicada ao aquecedor

[0035] m2 = área da superfície do aquecedor em contato com o combustível.

[0036] Quando pelo menos um dos sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, o sistema envia um sinal de ativação para o circuito de partida, para ativar o funcionamento do referido circuito de partida.

[0037] Os objetivos da invenção são ainda alcançados por um método de identificação da composição de um combustível para um motor de combustão do tipo bicombustível de um veículo automotor, o motor sendo acoplado a um circuito de partida, e sendo alimentado por um circuito de injeção de combustível,

[0038] o método compreendendo as seguintes etapas:

[0039] medir um parâmetro do combustível já consumido pelo motor e calcular uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro do combustível consumido,

[0040] monitorar pelo menos um sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível, e

[0041] determinar uma composição de combustível final (Ef), em que

[0042] quando pelo menos um desses sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, a determinação da composição de combustível final (Ef) compreende:

[0043] ler pelo menos um sinal de controle do circuito de partida e estimar a composição do combustível a ser injetado (Ei) no motor com base nesse pelo menos um sinal de controle do circuito de partida, e

[0044] comparar a composição de combustível a ser injetado (Ei) estimada com a composição de combustível consumido (Ec) calculada, e determinar a composição de combustível final (Ef) com base no resultado dessa comparação;

[0045] quando nenhum desses sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, a determinação da composição de combustível final (Ef) compreende determinar que a composição de combustível final (Ef) é igual à composição de combustível consumido (Ec) calculada.

[0046] A etapa de ler pelo menos um sinal de controle do circuito de partida preferivelmente compreende ler um sinal de controle de um aquecedor elétrico de combustível na linha de combustível, o sinal de controle do aquecedor elétrico sendo um dentre a resistência do aquecedor, a corrente sobre o aquecedor, a temperatura do aquecedor, a potência dissipada pelo aquecedor e potência de alimentação do aquecedor.

[0047] A etapa de medir um parâmetro do combustível já consumido pelo motor preferivelmente compreende medir o teor de oxigênio dos gases de exaustão do motor por meio de um sensor de oxigênio disposto em uma saída de gases de exaustão do motor e a etapa de calcular a composição de combustível consumido (Ec) compreende calcular a composição de combustível com base o teor de oxigênio dos gases de exaustão do motor.

[0048] A etapa de medir um parâmetro do combustível já consumido pelo motor e calcular uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro do combustível consumido pode ser realizada com auxílio de um módulo de monitoramento que lê o sinal do sensor reativo, calcula e armazena a composição de combustível consumido (Ec) e envia a composição de combustível consumido (Ec) para um comutador conectado a uma saída de determinação da composição de combustível final (Ef) e a uma entrada de dados de um comparador. A etapa de monitorar pelo menos um sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível compreende gerar pelo menos um sinal de ativação com base no pelo menos um sinal de condição de operação monitorado, e enviar esse sinal de ativação para uma entrada de ativação do comutador. O sinal de ativação gerado com base no pelo menos um sinal de condição de operação monitorado pode ser também enviado para o circuito de partida, sendo que o circuito de partida somente entra em operação, quando o sinal de ativação for indicativo de existência de pelo menos uma condição de operação anormal.

[0049] A etapa de medir um parâmetro do combustível já consumido pelo motor e calcular uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro do combustível consumido é realizada com auxílio de um módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado (Ei) que lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida, estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) e o envia para uma entrada de dados do módulo comparador.

[0050] Na etapa de determinar uma composição de combustível final (Ef), quando o sinal de ativação do comutador for indicativo de ausência de condição de operação anormal, acionar o comutador para enviar para a saída de composição de combustível final (Ef) um valor igual à composição de combustível consumido (Ec); quando o sinal de ativação do comutador for indicativo de existência de pelo menos uma condição de operação anormal, acionar o comutador para enviar para uma entrada de dados do comparador o valor da composição de combustível consumido (Ec), enviar o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei) para a outra entrada de dados do módulo comparador, comparar o valor da composição de combustível consumido (Ec) com o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei) e calcular a composição de combustível final (Ef).

[0051] Na etapa de calcular a composição de combustível final (Ef), se verifica o resultado da comparação entre o valor da composição de combustível consumido (Ec) e o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei), e se gera um valor correspondente à composição de combustível final (Ef) que está compreendido na faixa entre o valor da composição de combustível consumido (Ec) e o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei).

Descrição resumida dos desenhos

[0052] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

[0053] figura 1 - ilustra esquematicamente um ciclo de aprendizado do tipo de combustível em um motor bicombustível funcionando em um modo ideal;

[0054] a figura 2 - ilustra esquematicamente um ciclo de aprendizado do tipo de combustível em um motor bicombustível funcionando em um modo real;

[0055] a figura 3 - é um fluxograma do sistema de identificação de combustível da presente invenção com o módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo e de cálculo da composição de combustível consumido Ec, o módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado, e o módulo comparador; e

[0056] a figura 4 - é um fluxograma de uma modalidade do módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado no sistema de identificação de combustível da presente invenção.

Descrição detalhada das figuras

[0057] Em motores do tipo bicombustível que são adaptados para operar com combustível com diferentes teores de etanol podendo variar dentro de uma faixa ampla variando entre E22 e E100, a adaptação ao tipo de combustível é importante, para evitar falhas na partida do motor, uma vez que parâmetros como mistura ar/ combustível e temperatura do combustível variam sensivelmente em função do teor de etanol no combustível.

[0058] Durante o ciclo de funcionamento de motores bicom- bustível, há um período correspondente ao ciclo de aprendizado do tipo de combustível, durante o qual o sistema de controle do motor aprende qual é o teor de etanol no combustível presente no tanque e consumido pelo motor naquele momento. Esse ciclo de aprendizado é particularmente importante após o abastecimento do veículo, que é o momento em que pode haver uma mudança do tipo de combustível. O aprendizado também não é instantâneo, principalmente quando não é utilizado sensor do tipo de combustível dentro do tanque, pois é necessário verificar algumas condições de operação do motor e do sistema de injeção em resposta ao abastecimento do veículo com aquele combustível, para que se possa identificar sua composição, o que pode demorar alguns minutos.

[0059] A figura 1 mostra um ciclo ideal de aprendizado do tipo de combustível, como identificado no retângulo interno do diagrama, o qual ocorre de forma ininterrupta após o abastecimento do tanque representado no lado esquerdo do retângulo. Para que esse ciclo de aprendizado ocorra de forma ideal, é necessário que o motor opere de forma ininterrupta durante todo o período correspondente às fases 2 a 4 mostradas no retângulo mais externo do diagrama. O sistema de controle do motor e de injeção de combustível identifica que houve o abastecimento de combustível na etapa 1. Quando o motor é ligado, na etapa 2, o combustível já presente na linha de combustível é injetado no motor, até que o novo conteúdo de combustível abastecido no tanque chegue nos bicos injetores do sistema de injeção de combustível no motor. Após isso, na etapa 3, há um período de espera até que o motor e/ou o sistema de injeção de combustível respondam ao novo tipo de combustível, para que seja possível identificar o seu teor de etanol. Na etapa 4, o novo tipo de combustível é efetivamente identificado com base na análise e no processamento das respostas do motor e/ou do sistema de injeção de combustível detectadas pelo sistema de identificação de combustível.

[0060] No entanto, conforme mostrado na figura 2, é bastante frequente que a operação do motor seja interrompida uma ou diversas vezes durante esse ciclo de aprendizado, o que acaba prejudicando o resultado final do aprendizado do novo tipo de combustível. Portanto, o sistema e o método da presente invenção buscam minimizar e compensar os efeitos dessas interrupções do motor durante o ciclo de aprendizado, de modo que o tipo correto de combustível seja efetivamente aprendido, para que o funcionamento do motor e do circuito de injeção de combustível seja devidamente adaptado ao novo tipo de combustível.

[0061] O sistema de identificação da composição de combustível para um motor de combustão do tipo bicombustível de um veículo automotor de acordo com a invenção é instalado em um motor, o qual é acoplado a um circuito de partida, e é alimentado por um circuito de injeção de combustível (não ilustrados).

[0062] O circuito de injeção de combustível pode ser do tipo já conhecido, compreendendo pelo menos um sensor de nível no tanque de combustível, uma bomba de combustível no tanque, válvulas de injeção de combustível aquecido no motor, válvulas borboleta para controle da injeção de ar na câmara de combustão do motor, entre outros. A válvula borboleta é controlada, de modo que o volume de ar alimentado seja adequado à composição do combustível utilizado, para que a mistura de ar-combustível na câmara de combustão corresponda à razão estequiométrica. Um sensor de abastecimento de combustível pode ser também instalado no veículo, destinado a identificar a ocorrência de um novo abastecimento de combustível no tanque.

[0063] O sistema de acordo com a invenção compreende ainda uma unidade eletrônica de controle (ECU) e pelo menos um sensor reativo de identificação da composição de combustível. Esse sensor reativo mede um parâmetro do combustível à medida que ele é consumido pelo motor e envia os valores medidos para a ECU, como pode ser visto na figura 3. A unidade eletrônica de controle calcula uma composição de combustível consumido Ec com base nesse parâmetro do combustível consumido medido, e armazena o valor de Ec em uma memória. Esse sensor é chamado de reativo, pois ele auxilia na identificação da composição do combustível, após ele ter sido alimentado e consumido pelo motor, de modo que a composição de combustível identificada pelo sensor reativo será usada para ajustar a operação do motor de combustão em reação ao consumo daquela composição de combustível pelo motor.

[0064] Na modalidade preferida da invenção, o sensor reativo é um sensor de oxigênio (por exemplo, uma sonda lambda) disposto em uma saída de gases de exaustão do motor, e o parâmetro do combustível já consumido medido por esse sensor é o teor de oxigênio desses gases de exaustão, o qual é usado como base para a ECU calcular, então, a composição de combustível consumido Ec.

[0065] A ECU é, ainda, responsável por monitorar pelo menos um sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível, os quais indicam se o motor e seus componentes, bem como esses circuitos e seus respectivos componentes estão funcionando em condição de operação normal ou anormal e que funcionam como triggers do sistema de identificação de combustível de acordo com a invenção, conforme mostrado na figura 3. Preferivelmente, diversos desses sinais são monitorados simultaneamente durante a operação do motor. Esses sinais de condição de operação também indicam se o ciclo de aprendizado do tipo de combustível ocorreu de forma completa, satisfatória e/ou sem interrupções, nos momentos adequados, e se o tipo de combustível aprendido nesse ciclo corresponde ou é suficientemente próximo da composição de combustível no tanque, para permitir um funcionamento adequado do motor de combustão.

[0066] Para exercer esse monitoramento, em uma modalidade da invenção, a ECU lê e monitora individualmente cada um dos componentes responsáveis pela geração dos referidos sinais de condições de operação. Em uma modalidade alternativa da invenção, os sinais de condições de operação monitorados são alimentados, cada um, a uma entrada de um multiplexador, o qual é configurado para emitir um único ou mais sinais de saída indicativos da ocorrência de uma ou mais condições de operação anormal do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível. Esse sinal indicativo da ocorrência de condição de operação anormal também é chamado de sinal de ativação que será posteriormente usado para ativar uma medição ativa de parâmetros necessários para a estimativa da composição do combustível a ser injetado Ei no motor.

[0067] Assim, quando nenhum desses sinais de condição de operação monitorado indica uma condição de operação anormal, isso significa que a composição de combustível que está sendo usada como referencia para o controle da operação do motor de combustão está adequada, e que não houve modificação na composição do combustível que está sendo consumindo. Portanto, a composição de combustível consumido Ec calculada com base no parâmetro medido pelo sensor reativo (sonda lamba) pode ser usada como composição de referencia para o controle da operação do motor. Logo, a composição do combustível final (Ef) gerada na saída da ECU é igual à composição de combustível consumido (Ec) calculada na ECU. Nesse caso, o multiplexador pode ser configurado para emitir na sua saída um sinal de ativação com valor igual a Zero, e uma rotina de medição ativa da composição do combustível a ser injetado Ei não é disparada.

[0068] Por outro lado, quando pelo menos um desses sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, o multiplexador pode ser configurado para emitir na sua saída um sinal de ativação com valor igual a Um, o qual será usado para disparar uma rotina de medição ativa da composição do combustível a ser injetado Ei.

[0069] Uma vez detectada uma condição de operação anormal, a ECU lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida e estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) no motor com base nesse sinal de controle do circuito de partida. Ou seja, os sinais de condição de operação monitorados funcionam como triggers para o cálculo do valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei). Então, a ECU compara a composição de combustível consumido (Ec) calculada e a composição do combustível a ser injetado (Ei) estimada, e determina a composição de combustível final (Ef) com base no resultado dessa comparação. A composição de combustível final (Ef) será usada como composição de referencia para o controle da operação do motor pelo menos por um determinado período de tempo.

[0070] Dependendo do resultado dessa comparação, a composição de combustível final (Ef) pode ser definida como um valor igual ou próximo à composição de combustível consumido (Ec), ou um valor igual ou próximo à composição de combustível a ser injetado (Ei), ou ainda uma composição entre esses dois valores.

[0071] A definição da composição de combustível final Ef pode também levar em conta outros sinais de condição de operação do circuito de partida, do motor ou do circuito de injeção, os quais podem auxiliar a identificar se a composição de combustível final Ef deve estar mais próxima da composição de combustível a ser injetado (Ei) ou da composição de combustível consumido (Ec). Por exemplo, se um dos sinais de condição de operação indicar a ocorrência de novo abastecimento do tanque (possivelmente com uma composição de combustível sensivelmente diferente da composição anteriormente usada), normalmente será mais vantajoso usar uma composição de combustível final Ef mais próxima composição de combustível a ser injetado (Ei) estimada.

[0072] O circuito de partida é adaptado para dar a partida a frio ou a quente no motor, e é também usado para estimar a composição de combustível a ser injetado Ei no motor, exercendo a função de sensor ativo da composição de combustível, porém eliminando a necessidade de um sensor de etanol adicional específico no tanque ou na linha de combustível, como será explicado a seguir.

[0073] Os sinais de ativação gerados a partir dos referidos sinais de condições de operação podem ser usados como triggers de acionamento do funcionamento do próprio circuito de partida, com a finalidade de usar os componentes desse circuito de partida como sensores ativos para a estimativa da composição de combustível no tanque, na galeria de combustível ou em qualquer lugar da linha de combustível, conforme mostrado na figura 4. Esse acionamento do circuito de partida pode ser disparado mesmo sem a necessidade de uma partida a frio do motor, mas com a exclusiva finalidade de identificar a composição de combustível. Esses componentes do circuito de partida são equiparados a sensores ativos, pois eles são ativados para identificar a composição de combustível em situações específicas, sendo capazes de estimá-la antes do consumo do combustível pelo motor.

[0074] O diagrama de blocos da figura 3 representa uma modalidade preferida da arquitetura da ECU do sistema de acordo com a invenção. A ECU possui um módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo, o qual lê o sinal do sensor reativo e calcula a composição de combustível consumido Ec. Esse módulo de monitoramento possui uma unidade de cálculo que recebe o parâmetro do combustível já consumido medido pelo sensor reativo, nesse caso, o teor de oxigênio dos gases de exaustão, e calcula a composição de combustível consumido Ec com base nesse parâmetro. A unidade de cálculo envia o valor da composição de combustível consumido Ec calculado para uma memória, por exemplo, uma EEPROM, onde ele fica armazenado. A saída dessa memória é conectada a um comutador que envia o valor da composição de combustível consumido Ec para uma saída da ECU correspondente à composição de combustível final Ef, ou para uma entrada de dados de um módulo comparador, sendo essa seleção feita em função de um sinal de ativação responsável pela seleção da saída do comutador.

[0075] A ECU também possui um módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado Ei, o qual lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida e estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) no motor. Na modalidade mostrada na figura 4, esse módulo de estimação compreende uma unidade de estimação que recebe o sinal de controle do circuito de partida lido, e calcula o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei). Nessa modalidade, o sinal de controle do circuito de partida lido é o valor da corrente do aquecedor, conforme será posteriormente descrito em mais detalhes. O valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei) é enviado para a saída da unidade de estimação que é conectada a uma entrada do módulo comparador que também faz parte da ECU. A unidade de estimação pode, ainda, enviar ao módulo comparador outros dados que podem ser usados para auxiliar no cálculo da composição de combustível final Ef.

[0076] Além disso, o módulo de estimação da composição de combustível a ser injetado (Ei) possui pelo menos uma entrada de ativação, na qual são aplicados os sinais de condições de operação monitorados pelo sistema, ou os sinais de ativação gerados a partir dos mesmos, e que funcionam como triggers de acionamento do módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado Ei e do próprio circuito de partida. No caso da figura 4, são mostradas quatro entradas de ativação para sinais de trigger nesse módulo. Além disso, uma entrada de dados é representada na figura 4, a qual recebe uma tensão PWM que é aplicada ao aquecedor do sistema de partida, caso seja ativado o funcionamento do módulo de estimação da composição e o circuito de partida.

[0077] O módulo comparador possui uma entrada onde recebe a composição de combustível consumido Ec do módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo e uma entrada onde recebe composição do combustível a ser injetado Ei do módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado. O módulo comparador compara esses dois valores, e determina a composição de combus- tível final Ef com base no resultado dessa comparação. Essa composição final Ef a qual é enviada para a saída da ECU.

[0078] Além disso, a ECU compreende um comutador com uma entrada de dados conectada à saída do módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo, uma primeira saída conectada à saída de determinação da composição de combustível final Ef da ECU, e uma segunda saída conectada ao módulo comparador. A entrada de ativação do comutador recebe pelo menos um sinal de condição de operação monitorado. Depedendo desse sinal de condição de operação monitorado, o comutador irá selecionar para qual saída será enviado o valor da composição de combustível consumido Ec. Caso o sinal de condição de operação monitorado indique a ocorrência de uma condição de operação anormal (por exemplo, usando um valor lógico 1), a composição de combustível consumido Ec é enviada para a entrada do módulo comparador. Caso o sinal de condição de operação monitorado indique a ausência de uma condição de operação anormal (por exemplo, usando um valor lógico 0), a composição de combustível consumido Ec é enviada diretamente para a saída da ECU como composição de combustível final Ef.

[0079] O circuito de partida é preferivelmente dotado de pelo menos um aquecedor elétrico de combustível, que é destinado a aquecer o combustível a ser injetado no motor por meio de convecção de calor através de contato direto com o combustível, de modo que o combustível seja injetado no motor na temperatura adequada à combustão. Nessa modalidade da invenção, o sinal de controle do circuito de partida lido pela ECU é um sinal de controle do aquecedor elétrico.

[0080] O aquecedor elétrico de combustível é, preferivelmente, um resistor com valor de resistência variável em função da sua temperatura, com característica PTC ou NTC. O circuito de partida pode ser provido de diversos aquecedores de combustível dependendo dos parâmetros de projeto. Os aquecedores de combus-tível podem ficar dispostos em qualquer posição do percurso do combustível, dentro do tanque ou ao longo linha de combustível, ficando em contato direto e realizando troca de calor com o combustível. Na modalidade preferida da invenção, os aquecedores estão dispostos dentro da galeria de combustível, podendo ou não ficar dispostos em recipientes com volume de combustível conhecido, caso seja necessária a determinação do volume de combustível evaporado ou do tempo de evaporação desse volume de combustível para o funcionamento do sistema de identificação de combustível.

[0081] Um controlador eletrônico é responsável por controlar o funcionamento desses aquecedores, aplicando uma tensão e/ou potência de alimentação sobre os aquecedores, e fazendo-os aquecer e dissipar calor para o combustível. Em uma modalidade preferida da invenção, o controlador eletrônico dos aquecedores utiliza um controle PWM, mostrado na figura 4, o qual é aplicado à entrada do circuito de partida.

[0082] Sendo o aquecedor elétrico do circuito de partida um resistor variável, o sinal de controle do circuito de partida lido pela ECU é um dentre a resistência do aquecedor, a corrente sobre o aquecedor (conforme mostrado na figura 4), a temperatura do aquecedor, a potência dissipada pelo aquecedor e potência de alimentação do aquecedor.

[0083] A partir desses sinais de controle correspondentes a parâmetros do resistor, é possível estimar a composição do combustível, por exemplo, monitorando-se a variação da corrente sobre o resistor ao longo do tempo, correlacionando-se essa variação de corrente com o tempo de ebulição de um volume conhecido do combustível, e/ou com o coeficiente de transferência de calor do combustível, a área da superfície de contato do resistor com o combustível, a variação de temperatura do resistor até o ponto de ebulição do combustível, entre outros.

[0084] Na modalidade da invenção mostrada na figura 4, o sistema estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) a partir da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor e do fluxo de calor crítico máximo da composição de combustível correspondente a essa corrente sobre o aquecedor ou essa temperatura do aquecedor. O módulo de estimação monitora uma potência de alimentação controlada aplicada ao aquecedor (sinal de tensão PWM - VPWM) e a corrente sobre o aquecedor ou a temperatura do aquecedor. Quando é detectada uma variação do valor da corrente sobre o aquecedor (Iaquecedor) ou da temperatura do aquecedor em resposta a um valor de potência controlada aplicada ao aquecedor, é identificada a composição do combustível correspondente ao fluxo de calor crítico máximo correspondente à potência aplicada ao resistor naquele instante, a identificação sendo feita com auxílio da fórmula

[0085] em que:

[0086] q"max = fluxo de calor crítico máximo

[0087] W = potência crítica máxima aplicada ao aquecedor

[0088] m2 = área da superfície do aquecedor em contato com o combustível.

[0089] A potência crítica máxima W aplicada ao aquecedor corresponde à tensão PWM de alimentação VPWM aplicada ao aquecedor naquele instante em que houve variação da corrente, mutiplicada pela corrente medida sobre o aquecedor no mesmo instante (W= VPWM x Iaquecedor). O mesmo cálculo pode ser feito a partir da temperatura na superfície do aquecedor, a qual será proporcional à sua resistência, e usando-se a fórmula equivalente W = V2PWM / Raquecedor.

[0090] Os sinais de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível podem ser qualquer um ou qualquer combinação de sinais dentre um sinal indicativo de veículo desligado durante o ciclo de aprendizado do combustível, sinal de funcionamento do motor interrompido durante um ciclo de aprendizado do combustível, sinal de ausência de inicialização do ciclo de aprendizado do combustível, sinal de inicialização de aprendizado do combustível no momento incorreto, sinal de erro de funcionamento de um componente do motor, sinal de erro na composição de combustível atual que está sendo usada pelo sistema de controle do motor, sinal de falha de operação do sensor de nível do tanque de combustível, sinal de falha de operação da bomba do tanque de combustível, sinal de falha de operação do sensor reativo, sinal de falha de operação do sensor de pressão na linha de combustível, sinal de erro de posição da válvula borboleta, sinal de contaminação do combustível com óleo e abastecimento do tanque não identificado. Esses sinais são monitorados durante o funcionamento do motor.

[0091] A invenção também se refere a um método de identificação da composição de um combustível para o motor de combustão do tipo bicombustível de um veículo automotor do tipo aqui descrito, que funciona da seguinte forma:

[0092] Um parâmetro do combustível já consumido pelo motor é medido e uma composição de combustível consumido (Ec) é calculada com base nesse parâmetro do combustível consumido. Preferivelmente, esse parâmetro do combustível já consumido é o teor de oxigênio dos gases de exaustão do motor medido por um sensor de oxigênio (sonda lambda) disposto em uma saída de gases de exaustão do motor. Essa etapa pode ser realizada com auxílio de um módulo de monitoramento que lê o sinal do sensor reativo, calcula e armazena a composição de combustível consumido (Ec) e envia a composição de combustível consumido (Ec) para um comutador conectado a uma saída de determinação da composição de combustível final (Ef) e a uma entrada de dados de um comparador. Essa etapa pode ser realizada continuamente durante aoperação do motor, ou de tempos em tempos, em períodos predeterminados.

[0093] Pelo menos um e preferivelmente diversos sinais de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível são monitorados durante a operação do motor. Esses sinais de condição de operação podem ser selecionados dentre aqueles descritos anteriormente com relação ao sistema da presente invenção. Em uma modalidade da invenção, nessa etapa de monitoramento, é gerado pelo menos um sinal de ativação com base no pelo menos um sinal de condição de operação monitorado, e esse sinal de ativação é enviado para uma entrada de ativação do comutador responsável por selecionar para qual saída esse valor da composição de combustível consumido (Ec) será encaminhado.

[0094] Quando nenhum desses sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, a composição de combustível final Ef é determinada como sendo igual à composição de combustível consumido Ec calculada. Nesse caso, o sinal de ativação enviado para a entrada de ativação o comutador determina que o valor da composição de combustível consumido (Ec) seja enviado diretamente para a saída de composição de combustível final (Ef).

[0095] Quando pelo menos um desses sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, pelo menos um sinal de controle do circuito de partida é lido e uma composição do combustível a ser injetado Ei no motor é estimada com base nesse pelo menos um sinal de controle do circuito de partida. Em alguns casos, o sinal de condição de operação anormal, ou um sinal de ativação correspondente gerado a partir dele, é enviado também para o circuito de partida, para acionar seu funcionamento. Desse modo, o circuito de partida somente entra em operação, quando o sinal de ativação for indicativo de existência de pelo menos uma condição de operação anormal. Uma vez estimada a composição de combustível a ser injetado (Ei), ela é comparada com a composição de combustível consumido Ec, e a composição de combustível final (Ef) é determinada com base no resultado dessa comparação.

[0096] Essa etapa é realizada com auxílio de um módulo de estimação composição de combustível a ser injetado (Ei) que lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida, estima a composição de combustível a ser injetado (Ei) e o envia para uma entrada de dados do módulo comparador. Nesse caso, o sinal de ativação do comutador indicativo da condição de operação anormal aciona o comutador para enviar o valor da composição de combustível consumido (Ec) para uma entrada de dados do módulo comparador. O valor estimado da composição de combustível a ser injetado (Ei) é alimentado à outra entrada de dados do módulo comparador, onde esses dois valores Ec e Ei são comparados e a composição de combustível final (Ef) é determinada e enviada para a saída de composição de combustível final (Ef).

[0097] Para se determinar a composição de combustível final (Ef), o resultado da comparação entre o valor da composição de combustível consumido (Ec) e o valor estimado da composição de combustível a ser injetado (Ei) é verificado e um valor correspondente à composição de combustível final (Ef) é gerado, o qual está compreendido na faixa entre o valor da composição de combustível consumido (Ec) e o valor da composição de combustível a ser injetado (Ei).

[0098] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o pelo menos um sinal de controle do circuito de partida lido para o cálculo da composição do combustível a ser injetado Ei é um sinal de controle de um aquecedor elétrico de combustível na linha de combustível, dentre a resistência do aquecedor, a corrente sobre o aquecedor, a temperatura do aquecedor, a potência dissipada pelo aquecedor e potência de alimentação do aquecedor. A estimativa da composição do combustível a ser injetado (Ei) é calculada a partir da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor e do fluxo de calor crítico máximo da composição de combustível correspondente a essa corrente sobre o aquecedor ou essa temperatura do aquecedor. A composição do combustível a ser injetado (Ei) pode ser estimada, por exemplo, monitorando-se a variação da corrente sobre o resistor ao longo do tempo, correlacionando-se essa variação de corrente com o tempo de ebulição de um volume conhecido do combustível, e/ou com o coeficiente de transferência de calor do combustível, com a área da superfície de contato do resistor com o combustível, com a variação de temperatura do resistor até o ponto de ebulição do combustível, entre outros.

[0099] Na modalidade da invenção mostrada na figura 4, na etapa de estimar a composição do combustível a ser injetado (Ei) são aplicados valores constantes de potência ao aquecedor durante intervalos de tempo (tn) predeterminados e a variação da corrente sobre o aquecedor ou a temperatura do aquecedor em resposta a essa potência aplicada é monitorada. Quando uma variação do valor da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor ao longo do intervalo de tempo (tn) é detectada, é identificada a composição do combustível a ser injetado (Ei) correspondente ao fluxo de calor crítico máximo resultante da potência aplicada ao aquecedor naquele intervalo de tempo, com a identificação sendo feita através da fórmula

[00100] em que

[00101] q"max = fluxo de calor crítico máximo

[00102] W = potência crítica máxima aplicada ao aquecedor no intervalo de tempo (tn), o cálculo dessa potência crítica já tendo sido aqui descrito anteriormente;

[00103] m2 = área da superfície do aquecedor em contato com o combustível.

[00104] O valor da potência aplicado sobre aquecedor é continuamente aumentado ou diminuído em cada intervalo de tempo (tn) sucessivo segundo a fórmula ,

em que X é o valor incremental ou decremental de potência adicionado ou diminuido a cada intervalo de tempo.

[00105] O método aqui descrito pode ser implementado pelo sistema de acordo com a invenção também aqui descrito.

[00106] Existem diversas situações em que o uso do sistema e do método de acordo com a presente invenção pode ser especialmente vantajoso. Por exemplo, quando é detectada uma possível de falha do sensor de oxigênio, pode ser necessário acionar identificação da composição do combustível a ser injetado (Ei) a partir do circuito de partida que funciona como sensor ativo, para se garantir que o controle do motor seja feito com base na composição de combustível em uso, principalmente na próxima vez em que o motor for iniciado.

[00107] Também há casos em que o ciclo de aprendizado do combustível é interrompido antes de ser concluido, por exemplo, quando a distância percorrida pelo veículo é muito curta e não dura tempo suficiente para o motor completar o ciclo de operação, ou ainda quando a operação do motor é interrompida diversas vezes em curtos intervalos de tempo, devido a trânsito intenso. Essas interrupções ou falhas do ciclo de aprendizado podem resultar no uso de um valor errado da composição do combustível como referência para controle da operação do motor, o que pode causar falhas na partida do motor na próxima vez em que for ligado. Essas falhas podem ser causadas por um cálculo errado da quantidade de ar a ser alimentada à câmara de combustão, não compatível com a composição do combustível que será consumido, ou com o aquecimento do combustível a uma temperatura inadequada à sua ignição, entre outros.

[00108] Outras situações que podem prejudicar o aprendizado do combustível são quando ocorre uma mudança extrema da composição do combustível usado para abastecer o veículo, por exemplo, troca de gasolina com teor de etanol de cerca de 22% (E22) por etanol puro (E100), essa mudança extrema sendo combinada com curtos trajetos percorridos pelo veículo após o abastecimento, não permitindo o aprendizado do novo tipo e combustível. Quando a mudança extrema de combustível ocorre junto com uma falha no sensor de nível do tanque, o sistema de controle do motor não detecta que houve novo abastecimento, e o ciclo de aprendizado do combustível não é inicializado, tornando o valor usado como referência da composição de combustível final Ef inadequado. O mesmo pode ocorrer em caso de falha de operação da bomba de combustível ou do sensor de oxigênio, entre outros.

[00109] Também há casos em que o combustível é contaminado com óleo do motor, o que leva a uma identificação errada da composição do composível no ciclo de aprendizado ou pelo próprio sensor reativo de oxigênio. Ou ainda pode ocorrer de o sinal do sensor de oxigênio não ser levado em conta pelo sistema de controle do motor em condições dinâmicas de operação do motor, por exemplo, quando ele é continuamente acelerado e desacelerado. Essas situações podem igualmente causar falhas na operação do motor em virtude de inadequação do valor de referência da composição de combustível usada pelo sistema de controle.

[00110] Nenhum sistema ou método conhecido anteriormente era capaz de solucionar esses problemas de falha de identificação da composição do combustível de forma preventiva, dinâmica e simples, sem a incorporação de sensores ou componentes adicionais, ou seja, usando apenas os próprios componentes do circuito de partida do motor. Além disso, a possibilidade de se acionar o circuito de partida do motor apenas nos casos específicos em que é necessário um recálculo da composição de combustível também é vantajosa, pois dispensa o monitoramento contínuo de parâmetros do combustível e reduz o consumo de energia do veículo.

[00111] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitados tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (21)

1. Sistema de identificação da composição de um combustível para um motor de combustão do tipo bicombustível de um veículo automotor, o sistema compreendendo uma unidade eletrônica de controle (ECU) e pelo menos um sensor reativo de identificação da composição de combustível, o motor sendo acoplado a um circuito de partida, e sendo alimentado por um circuito de injeção de combustível, o sistema sendo caracterizado pelo fato de que: o sensor reativo mede um parâmetro do combustível já consumido pelo motor e envia para a ECU, a qual calcula uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro do combustível consumido; a ECU monitora pelo menos um sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível, quando pelo menos um desses sinais de condição de operação monitorados indicam uma condição de operação anormal: - a ECU lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida e estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) no motor com base nesse pelo menos um sinal de controle do circuito de partida, e - a ECU compara a composição de combustível a ser injetado (Ei) com a composição de combustível consumido (Ec), e determina a composição de combustível final (Ef) com base no resultado dessa comparação, quando nenhum desses sinais de condição de operação monitorados indicam uma condição de operação anormal: - a ECU determina que a composição de combustível final (Ef) é igual à composição de combustível consumido (Ec) calculada.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito de partida possui pelo menos um aquecedor elétrico de aquecimento do combustível a ser injetado no motor, e o sinal de controle do circuito de partida lido pela ECU é um sinal de controle do aquecedor elétrico.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um aquecedor elétrico do circuito de partida é um resistor variável, e o sinal de controle do circuito de partida lido pela ECU é um dentre a resistência do aquecedor, a corrente sobre o aquecedor, a temperatura do aquecedor, a potência dissipada pelo aquecedor e potência de alimentação do aquecedor.

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o sensor reativo é um sensor de oxigênio disposto em uma saída de gases de exaustão do motor, e o parâmetro do combustível já consumido medido por esse sensor é o teor de oxigênio desses gases de exaustão.

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível é pelo menos um dentre: veículo desligado durante um aprendizado do combustível, funcionamento do motor interrompido durante um aprendizado do combustível, ausência de inicialização de aprendizado do combustível, inicialização de aprendizado do combustível no momento incorreto, erro de funcionamento de um componente do motor, erro na composição de combustível atual, falha de operação do sensor de nível do tanque de combustível, falha de operação da bomba do tanque de combustível, falha de operação do sensor reativo, falha de operação do sensor de pressão na linha de combustível, erro de posição da válvula borboleta, contaminação do combustível com óleo e abastecimento do tanque não identificado.

6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a ECU compreende: um módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo, o qual lê o sinal do sensor reativo e calcula a composição de combustível consumido (Ec), um módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado (Ei) no circuito de partida, o qual lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida e estima a composição do combustível a ser injetado (Ei); um módulo comparador que recebe a composição de combustível consumido (Ec) do módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo e a composição do combustível a ser injetado (Ei) do módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado, compara esses dois valores, e determina a composição de combustível final (Ef) com base no resultado dessa comparação.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a ECU compreende um comutador com uma entrada de dados conectada na saída do módulo de monitoramento do sinal do sensor reativo, uma primeira saída conectada à saída de determinação da composição de combustível final (Ef) da ECU, e uma segunda saída conectada ao módulo comparador, e uma entrada de ativação a qual recebe pelo menos um sinal de condição de operação monitorado, sendo que quando o sinal de condição de operação monitorado é indicativo de uma condição de operação anormal, o comutador envia o sinal da entrada de dados para a segunda saída conectada ao módulo comparador, e quando o sinal de condição de operação monitorado é indicativo de ausência de uma condição de operação anormal, o comutador envia o sinal da entrada de dados para a saída de determinação da composição de combustível final (Ef).

8. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado pelo fato de que o módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) a partir da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor e do fluxo de calor crítico máximo da composição de combustível correspondente a essa corrente sobre o aquecedor ou essa temperatura do aquecedor.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o módulo de estimação monitora uma potência de alimentação aplicada ao aquecedor e a corrente sobre o aquecedor ou a temperatura do aquecedor, detecta uma variação do valor da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor em resposta a um valor de potência controlada aplicada ao aquecedor, e identifica a composição do combustível correspondente ao fluxo de calor crítico máximo correspondente à potência aplicada ao resistor naquele instante, a identificação sendo feita com auxílio da fórmula

em que: q"max = fluxo de calor crítico máximo W = potência crítica máxima aplicada ao aquecedor m2 = área da superfície do aquecedor em contato com o combustível.

10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que quando pelo menos um dos sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, o sistema envia um sinal de ativação para o circuito de partida, para ativar o funcionamento do referido circuito de partida.

11. Método de identificação da composição de um combustível para um motor de combustão do tipo bicombustível de um veículo automotor, o motor sendo acoplado a um circuito de partida, e sendo alimentado por um circuito de injeção de combustível, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: medir um parâmetro do combustível já consumido pelo motor e calcular uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro do combustível consumido, monitorar pelo menos um sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível, e determinar uma composição de combustível final (Ef), em que quando pelo menos um desses sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, a determinação da composição de combustível final (Ef) compreende: ler pelo menos um sinal de controle do circuito de partida e estimar a composição do combustível a ser injetado (Ei) no motor com base nesse pelo menos um sinal de controle do circuito de partida, e comparar a composição de combustível a ser injetado (Ei) estimada com a composição de combustível consumido (Ec) calculada, e determinar a composição de combustível final (Ef) com base no resultado dessa comparação; quando nenhum desses sinais de condição de operação monitorados indica uma condição de operação anormal, a determinação da composição de combustível final (Ef) compreende determinar que a composição de combustível final (Ef) é igual à composição de combustível consumido (Ec) calculada.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de ler pelo menos um sinal de controle do circuito de partida compreende ler um sinal de controle de um aquecedor elétrico de combustível na linha de combustível, o sinal de controle do aquecedor elétrico sendo um dentre a resistência do aquecedor, a corrente sobre o aquecedor, a temperatura do aquecedor, a potência dissipada pelo aquecedor e potência de alimentação do aquecedor.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de medir um parâmetro do combustível já consumido pelo motor compreende medir o teor de oxigênio dos gases de exaustão do motor, e a etapa de calcular a composição de combustível consumido (Ec) compreende calcular a composição de combustível com base o teor de oxigênio dos gases de exaustão do motor.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de medir o teor de oxigênio dos gases de exaustão do motor é realizada por meio de um sensor de oxigênio disposto em uma saída de gases de exaustão do motor.

15. Método de acordo com quaquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que o sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível monitorado é pelo menos um dentre: veículo desligado durante um aprendizado do combustível, funcionamento do motor interrompido durante um aprendizado do combustível, ausência de inicialização de aprendizado do combustível, inicialização de aprendizado do combustível no momento incorreto, erro de funcionamento de um componente do motor, erro na composição de combustível atual, falha de operação do sensor de nível do tanque de combustível, falha de operação da bomba do tanque de combustível, falha de operação do sensor reativo, falha de operação do sensor de pressão na linha de combustível, erro de posição da válvula borboleta, contaminação do combustível com óleo e abastecimento do tanque não identificado.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que a etapa de medir um parâmetro do combustível já consumido pelo motor e calcular uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro do combustível consumido é realizada com auxílio de um módulo de monitoramento que lê o sinal do sensor reativo, calcula e armazena a composição de combustível consumido (Ec) e envia a composição de combustível consumido (Ec) para um comutador conectado a uma saída de determinação da composição de combustível final (Ef) e a uma entrada de dados de um comparador; a etapa de monitorar pelo menos um sinal de condição de operação do motor, do circuito de partida e do circuito de injeção de combustível compreende gerar pelo menos um sinal de ativação com base no pelo menos um sinal de condição de operação monitorado, e enviar esse sinal de ativação para uma entrada de ativação do comutador, a etapa de medir um parâmetro do combustível já consumido pelo motor e calcular uma composição de combustível consumido (Ec) com base nesse parâmetro do combustível consumido é realizada com auxílio de um módulo de estimação da composição do combustível a ser injetado (Ei) que lê pelo menos um sinal de controle do circuito de partida, estima a composição do combustível a ser injetado (Ei) e o envia para uma entrada de dados do módulo comparador, e a etapa de determinar uma composição de combustível final (Ef), compreende: quando o sinal de ativação do comutador for indicativo de ausência de condição de operação anormal, acionar o comutador para enviar para a saída de composição de combustível final (Ef) um valor igual à composição de combustível consumido (Ec); quando o sinal de ativação do comutador for indicativo de existência de pelo menos uma condição de operação anormal, acionar o comutador para enviar para uma entrada de dados do comparador o valor da composição de combustível consumido (Ec), enviar o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei) para a outra entrada de dados do módulo comparador, comparar o valor da composição de combustível consumido (Ec) com o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei) e calcular a composição de combustível final (Ef).

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 16, caracterizado pelo fato de que a etapa de calcular a composição de combustível final (Ef) compreende verificar o resultado da comparação entre o valor da composição de combustível consumido (Ec) e o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei), e gerar um valor correspondente à composição de combustível final (Ef) que está compreendido na faixa entre o valor da composição de combustível consumido (Ec) e o valor estimado da composição do combustível a ser injetado (Ei).

18. Método de acordo com qualuqer uma das reivindicações 12 a 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de estimar a composição do combustível a ser injetado (Ei) é realizada a partir da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor e do fluxo de calor crítico máximo da composição de combustível correspondente a essa corrente sobre o aquecedor ou essa temperatura do aquecedor.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a etapa de estimar a composição do combustível a ser injetado (Ei) compreende aplicar valores constantes de potência ao aquecedor durante intervalos de tempo (tn) predeterminados e monitorar a corrente sobre o aquecedor ou a temperatura do aquecedor em resposta a essa potência aplicada, quando uma variação do valor da corrente sobre o aquecedor ou da temperatura do aquecedor ao longo do intervalo de tempo (tn) é detectada, identificar a composição do combustível a ser injetado (Ei) correspondente ao fluxo de calor crítico máximo resultante da potência aplicada ao aquecedor naquele intervalo de tempo, com a identificação sendo feita através da fórmula

em que q"max = fluxo de calor crítico máximo W = potência crítica máxima aplicada ao aquecedor no intervalo de tempo (tn) m2 = área da superfície do aquecedor em contato com o combustível.

20. Método de identificação da composição de um combustível de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o valor da potência aplicado sobre aquecedor é continuamente aumentado ou diminuído em cada intervalo de tempo (tn) sucessivo segundo a fórmula

em que X é o valor incremental ou decre mental de potência adicionado ou diminuido a cada intervalo de tempo.

21. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sinal de ativação gerado com base no pelo menos um sinal de condição de operação monitorado é enviado para o circuito de partida, sendo que o circuito de partida somente entra em operação, quando o sinal de ativação for indicativo de existência de pelo menos uma condição de operação anormal.

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