BR102022024289A2 - Dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível e método de estimativa de razão de mistura de biocombustível - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um calculador de valor de integral (105) de um estimador de razão de mistura de biocombustível (100) integra aceleração angular de manivela positiva α para calcular um valor de integral de aceleração angular Σα. Um calculador de desvio (106) calcula um desvio de valor de integral DΣα que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular Σα e um valor de referência ΣαR, e um calculador de diferença de valor calorífico (108) calcula uma diferença de valor calorífico Cd a partir do desvio de valor de integral DΣα usando um mapa de diferenças de valores caloríficos (109). Um calculador de razão de mistura (111) calcula uma razão de mistura Mr a partir da diferença de valor calorífico Cd usando um mapa de razões de mistura (112).

Description

DISPOSITIVO DE ESTIMATIVA DE RAZÃO DE MISTURA DE BIOCOMBUSTÍVEL E MÉTODO DE ESTIMATIVA DE RAZÃO DE MISTURA DE BIOCOMBUSTÍVEL

[001] Este pedido não provisório é baseado no Pedido de Patente Japonês Número 2021-209513 depositado em 23 de dezembro de 2021 no Escritório de Patentes Japonês, cujo conteúdo total está incorporado a este documento a título de referência.

ANTECEDENTES

[002] A presente invenção diz respeito a um dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível e um método de estimativa de razão de mistura de biocombustível.

[003] Biocombustíveis neutros em carbono e favoráveis ambientalmente têm sido amplamente usados para criar uma sociedade descarbonizada. Por exemplo, óleo leve misturado com biocombustível obtido ao misturar combustível de biodiesel feito de óleo de colza ou óleo comestível de resíduo com óleo leve é usado como combustível de motores diesel.

[004] O combustível de biodiesel tem valor calorífico menor que o do óleo leve. Portanto, é desejável que uma quantidade de injeção de combustível, sincronismo de injeção de combustível, e semelhantes sejam controlados de acordo com uma razão (razão de mistura) do combustível de biodiesel para o óleo leve ao qual o combustível de biodiesel é misturado.

[005] Em um caso em que um filtro de partículas diesel (DPF) que coleta matéria particulada (PM) tal como fuligem presente em gás de escape é fornecido, uma quantidade de PM acumulada no DPF é estimada a partir de uma condição de operação tal como a quantidade de injeção de combustível, e controle de regeneração de DPF é executado a cada vez que a quantidade estimada de PM acumulada no DPF alcança uma quantidade predeterminada. O controle de regeneração de DPF é executado ao queimar, por meio de pós-injeção de combustível, combustível não queimado em um catalisador de oxidação ou semelhante instalado a montante do DPF. Quanto maior a razão de mistura do combustível de biodiesel tanto menor a quantidade de fuligem gerada pela combustão. Por esse motivo, em um caso em que adaptação para o uso de óleo leve é feita, quando combustível com razão de mistura maior do combustível de biodiesel é usado, a quantidade de acumulação de PM estimada alcança a quantidade predeterminada antes de uma quantidade de acumulação PM real alcançar a quantidade predeterminada, e controle de regeneração redundante é executado. O combustível de biodiesel é menos volátil que o óleo leve, de maneira que existe uma possibilidade de que a pós- injeção acelere diluição de óleo. Portanto, é desejável que controle de regeneração redundante seja suprimido para melhorar eficiência de combustível e impedir a aceleração de diluição de óleo, e é preferível que uma constante de controle (constante de adaptação) usada em estimativa da quantidade de acumulação de PM seja mudada de acordo com a razão de mistura do combustível de biodiesel.

[006] A Patente Japonesa Aberta Número 2011-149297 revela que uma quantidade de geração de calor é obtida de uma pressão em cilindro detectada por um sensor de pressão de combustível (sensor de pressão em cilindro), e uma razão de mistura de combustível de biodiesel é determinada com base na quantidade de geração de calor.

[007] Tal como divulgado na Patente Japonesa Aberta Número 2011-149297, a quantidade de geração de calor é obtida da pressão em cilindro, e a razão de mistura de combustível de biodiesel é determinada com base na quantidade de geração de calor, de maneira que a razão de mistura não pode ser determinada para um motor de combustão interna (motor) que não tem sensor de pressão em cilindro. Um motor de combustão interna controlado eletronicamente geral, entretanto, inclui um sensor de ângulo de manivela a fim de detectar uma velocidade de rotação do motor de combustão interna.

SUMÁRIO

[008] Portanto, um objetivo da presente invenção é estimar uma razão de mistura de biocombustível usando um sensor de ângulo de manivela.

[009] Um dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível da presente invenção estima uma razão de mistura de biocombustível misturado ao combustível fornecido para um motor de combustão interna. O dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível inclui um sensor de ângulo de manivela que detecta um ângulo de manivela do motor de combustão interna, um calculador de aceleração angular de manivela que calcula aceleração angular de manivela com base no ângulo de manivela, um calculador de valor de integral que calcula um valor de integral de aceleração angular obtido ao integrar aceleração angular de manivela positiva da aceleração angular de manivela, um armazenamento de valores de referência que armazena um valor de referência que é o valor de integral de aceleração angular para o combustível de referência, um calculador de desvio que calcula um desvio de valor de integral que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular calculado pelo calculador de valor de integral e o valor de referência, um calculador de diferença de valor calorífico que calcula uma diferença de valor calorífico com base no desvio de valor de integral, e um calculador de razão de mistura que calcula a razão de mistura com base na diferença de valor calorífico.

[010] Com essa configuração, o calculador de aceleração angular de manivela calcula a aceleração angular de manivela com base no ângulo de manivela detectado pelo sensor de ângulo de manivela. O calculador de valor de integral calcula o valor de integral de aceleração angular obtido ao integrar a aceleração angular de manivela positiva da aceleração angular de manivela. O armazenamento de valores de referência armazena o valor de referência que é o valor de integral de aceleração angular para o combustível de referência. O calculador de desvio calcula o desvio de valor de integral que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular calculado pelo calculador de valor de integral e o valor de referência lido no armazenamento de valores de referência. O calculador de diferença de valor calorífico calcula a diferença de valor calorífico com base no desvio de valor de integral. O calculador de razão de mistura calcula a razão de mistura com base na diferença de valor calorífico.

[011] Uma diminuição em valor calorífico de combustível queimado no cilindro do motor de combustão interna causa uma diminuição em torque de saída, de maneira que o valor de integral de aceleração angular obtido ao integrar a aceleração angular de manivela positiva da aceleração angular de manivela diminui. O valor de integral de aceleração angular calculado pelo calculador de valor de integral pode ser considerado como um parâmetro representando o valor calorífico do combustível. O desvio de valor de integral que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular calculado pelo calculador de valor de integral e o valor de referência lido no armazenamento de valores de referência é um parâmetro correspondendo a uma diferença de valor calorífico entre o combustível fornecido para o motor de combustão interna e o combustível de referência. O calculador de diferença de valor calorífico calcula a diferença de valor calorífico a partir do desvio de valor de integral calculado pelo calculador de desvio. O calculador de razão de mistura pode calcular a razão de mistura com base na diferença de valor calorífico. Portanto, é possível estimar a razão de mistura do biocombustível a partir do ângulo de manivela detectado pelo sensor de ângulo de manivela.

[012] Preferivelmente, o dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível pode incluir ainda um mapa de diferenças de valores caloríficos tendo uma velocidade de rotação e uma quantidade de injeção de combustível do motor de combustão interna e o desvio de valor de integral como parâmetros, e o calculador de diferença de valor calorífico pode calcular a diferença de valor calorífico usando o mapa de diferenças de valores caloríficos.

[013] O dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível pode incluir ainda um mapa de razões de mistura tendo a quantidade de injeção de combustível e a diferença de valor calorífico como parâmetros, e o calculador de razão de mistura pode calcular a razão de mistura usando o mapa de razões de mistura.

[014] Com tais configurações, é possível calcular precisamente a razão de mistura mesmo em um estado de operação em que a velocidade de rotação ou a quantidade de injeção de combustível é diferente.

[015] Preferivelmente, o dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível pode incluir ainda uma unidade de determinação de estado estável que determina se uma quantidade de mudança em velocidade de rotação está ou não dentro de uma faixa predeterminada, e quando a unidade de determinação de estado estável determina que a quantidade de mudança está dentro da faixa predeterminada o calculador de valor de integral pode calcular o valor de integral de aceleração angular.

[016] Com essa configuração, a razão de mistura é calculada em um estado de operação em que o valor de integral de aceleração angular varia pouco, de maneira que a precisão no cálculo da razão de mistura pode ser aprimorada.

[017] Preferivelmente, no dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível, quando o motor de combustão interna é colocado primeiramente em operação após combustível ser fornecido para o tanque de combustível, o calculador de valor de integral pode calcular o valor de integral de aceleração angular.

[018] Após combustível ser fornecido, a razão de mistura do combustível fornecido para o motor de combustão interna não muda até o próximo fornecimento de combustível. Com essa configuração, a razão de mistura é calculada com base no valor de integral de aceleração angular quando o motor de combustão interna é colocado primeiramente em operação após combustível ser fornecido para o tanque de combustível, de maneira que é possível reduzir uma carga de calcular a razão de mistura.

[019] Preferivelmente, quando uma razão de excesso de ar no cilindro do motor de combustão interna é igual ou maior que um valor predeterminado, o valor predeterminado sendo maior que 1, o calculador de valor de integral pode calcular o valor de integral de aceleração angular.

[020] Quando a razão de excesso de ar no cilindro é pequena, é difícil o combustível no cilindro queimar completamente. Em particular, quando a razão de excesso de ar é menor que 1 não existe ar suficiente para combustão do combustível. Portanto, quando a razão de excesso de ar é pequena, a diferença de valor calorífico não pode ser obtida precisamente. Com essa configuração, o valor de integral de aceleração angular é calculado quando a razão de excesso de ar é igual ou maior que o valor predeterminado, o valor predeterminado sendo maior que 1, de maneira que a razão de mistura pode ser calculada precisamente.

[021] Preferivelmente, o combustível de referência pode ser o combustível ao qual biocombustível não está misturado, e o armazenamento de valores de referência pode armazenar um valor de referência que é o valor de integral de aceleração angular para o combustível ao qual biocombustível não está misturado.

[022] Com essa configuração, o valor de referência pode ser definido (adaptado) usando combustível normal (ao qual biocombustível não está misturado), de maneira que a definição do valor de referência se torna relativamente fácil.

[023] Um método de estimativa de razão de mistura de biocombustível da presente invenção é um método para estimar uma razão de mistura de biocombustível misturado ao combustível fornecido para um motor de combustão interna. O método de estimativa de razão de mistura de biocombustível inclui calcular uma aceleração angular de manivela a partir de um ângulo de manivela do motor de combustão interna, integrar aceleração angular de manivela positiva para calcular um valor de integral de aceleração angular, ler um valor de referência que é o valor de integral de aceleração angular para o combustível de referência, calcular um desvio de valor de integral que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular calculado e o valor de referência lido, calcular uma diferença de valor calorífico usando o desvio de valor de integral e calcular a razão de mistura a partir da diferença de valor calorífico.

[024] Com essa configuração, a aceleração angular de manivela é calculada a partir do ângulo de manivela do motor de combustão interna, e o desvio de valor de integral que é um desvio entre o valor de integral de aceleração angular obtido ao integrar a aceleração angular de manivela positiva e o valor de referência é calculado. Então, a razão de mistura é calculada a partir da diferença de valor calorífico calculada usando o desvio de valor de integral. Portanto, é possível estimar a razão de mistura do biocombustível a partir do ângulo de manivela do motor de combustão interna.

[025] Preferivelmente, o cálculo de uma diferença de valor calorífico pode incluir calcular a diferença de valor calorífico a partir de uma velocidade de rotação e de uma quantidade de injeção de combustível do motor de combustão interna e do desvio de valor de integral, e o cálculo da razão de mistura pode incluir calcular a razão de mistura a partir da quantidade de injeção de combustível e da diferença de valor calorífico.

[026] Com essa configuração, é possível calcular precisamente a razão de mistura mesmo em um estado de operação em que a velocidade de rotação ou a quantidade de injeção de combustível é diferente.

[027] Os indicados anteriormente e outros objetivos, características, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais aparentes com a descrição detalhada a seguir da presente invenção quando considerada em combinação com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[028] A Figura 1 é um diagrama ilustrando uma estrutura total de um motor de acordo com a presente modalidade.

[029] A Figura 2 é um diagrama ilustrando blocos funcionais de um estimador de razão de mistura de biocombustível implementado em uma ECU de motor.

[030] A Figura 3 é um diagrama ilustrando um exemplo de aceleração angular de manivela.

[031] A Figura 4 é um diagrama ilustrando um exemplo de um mapa de um valor de referência armazenado em um armazenamento de valores de referência.

[032] A Figura 5 é um diagrama ilustrando um exemplo de um mapa de diferenças de valores caloríficos.

[033] A Figura 6 é um diagrama ilustrando um exemplo de um mapa de razões de mistura.

[034] A Figura 7 é um fluxograma de processamento de controle de estimativa de razão de mistura executado pela ECU de motor.

[035] A Figura 8 é um fluxograma de processamento de solicitação de interrupção do controle de estimativa de razão de mistura executado pela ECU de motor.

[036] A Figura 9 é um fluxograma de processamento de controle de estimativa de razão de mistura executado pela ECU de motor de acordo com uma segunda modificação.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[037] Uma modalidade da presente invenção será descrita detalhadamente com referência aos desenhos. Notar que as partes iguais ou correspondentes nos desenhos estão denotadas pelos mesmos números de referência para evitar que a descrição seja redundante.

[038] A Figura 1 é um diagrama ilustrando uma estrutura total de um motor 1 de acordo com a presente modalidade. O motor 1 é um motor de combustão interna de um tipo de autoignição por compressão (motor diesel), isto é, um motor de combustão interna que injeta combustível a partir de uma válvula de injeção de combustível (injetor) 14 para dentro de uma câmara de combustão formada em cada cilindro 12 de um bloco de motor 10 para fazer com que o combustível seja inflamado por causa de compressão. Na presente modalidade, o motor 1 é um motor de quatro cilindros. Um filtro de ar 22, um resfriador intermediário 24 e uma válvula borboleta de admissão (válvula borboleta controlada eletronicamente) 26 são fornecidos em uma passagem de admissão 20 do motor 1, e ar puro (ar) do qual matéria estranha tenha sido removida pelo filtro de ar 22 é pressurizado (comprimido) por um compressor 32 de um turbocompressor 30, resfriado pelo resfriador intermediário 24, fornecido para um coletor de admissão 28 e fornecido para cada câmara de combustão por meio de uma porta de admissão correspondente.

[039] Exaustão (gás de escape) descarregada da câmara de combustão é coletada em um coletor de escape 50 e descarregada para o exterior através de uma passagem de escape 52. Além disso, a descarga é recirculada parcialmente para o coletor de admissão 28 por meio de uma passagem de recirculação de gás de escape (EGR) 60. A passagem de EGR 60 é provida com um resfriador de EGR 62 e uma válvula de EGR 64.

[040] Uma turbina 34 do turbocompressor 30, um catalisador de oxidação 70 e um filtro de partículas diesel (DPF) 72 são fornecidos em um lado a montante da passagem de escape 52 nessa ordem. O DPF 72 limpa a descarga ao coletar matéria particulada (PM) da descarga e queima a matéria particulada coletada tal como necessário. Embora não ilustrado, um catalisador de redução de depósito de NOx (catalisador de NSR) é fornecido a jusante do DPF 72. Notar que, em vez de o catalisador de redução de depósito de NOx, uma válvula de adição de ureia e um catalisador de redução seletiva podem ser fornecidos.

[041] Um tanque de combustível 40 armazena combustível. O combustível no tanque de combustível 40 é fornecido com pressão para um trilho comum 43 através de uma passagem de combustível 42 por uma bomba de combustível de alta pressão 41. O combustível de alta pressão armazenado no trilho comum 43 é injetado pelo injetor 14 para dentro de uma câmara (cilindro) de combustão correspondente.

[042] O motor 1 inclui ainda uma unidade de controle eletrônico de motor (ECU) 200. A ECU de motor 200 inclui uma unidade de processamento central (CPU) 220, uma memória 240 incluindo uma memória somente de leitura (ROM) que armazena um programa de processamento, e semelhantes, uma memória de acesso aleatório (RAM) que armazena dados temporariamente, e semelhantes, uma porta de entrada/saída (não ilustrada) que introduz/envia vários sinais, e semelhantes, e a ECU de motor 200 executa processamento de operação predeterminado com base em informação armazenada na memória 240 e em informação de vários sensores para controlar o injetor 14, a válvula borboleta de admissão 26, a bomba de combustível de alta pressão 41 e semelhantes.

[043] Os vários sensores incluem um sensor de ângulo de manivela 121, um sensor de pedal de acelerador 122, um sensor de fluxo de ar de admissão 123, um medidor de nível de combustível 124, e semelhantes, por exemplo. O sensor de ângulo de manivela 121 detecta um ângulo de manivela θ do motor 1. O sensor de pedal de acelerador 122 detecta uma grandeza de operação de um pedal de acelerador AP executada por um usuário (também referida em seguida como "posição de acelerador"). O sensor de fluxo de ar de admissão 123 detecta uma taxa de fluxo de ar de admissão Ga. O medidor de nível de combustível 124 detecta uma quantidade de combustível armazenado no tanque de combustível 40.

[044] Para o motor 1 estruturado tal como descrito acima, existe a possibilidade de que, por exemplo, óleo leve misturado com biocombustível obtido ao misturar combustível de biodiesel feito de óleo de colza ou óleo comestível de resíduo ao óleo leve seja usado como combustível. O combustível de biodiesel tem valor calorífico menor que o do óleo leve. Além disso, o combustível de biodiesel reduz uma quantidade de fuligem gerada pela combustão. Portanto, é desejável controlar uma quantidade de injeção de combustível, sincronismo de injeção de combustível, e semelhantes e estimar uma quantidade de PM acumulada no DPF de acordo com uma razão (razão de mistura) do combustível de biodiesel para o óleo leve ao qual o combustível de biodiesel é misturado. Na presente modalidade, a razão de mistura do combustível de biodiesel é calculada usando o ângulo de manivela θ detectado pelo sensor de ângulo de manivela 121.

[045] A Figura 2 é um diagrama ilustrando blocos funcionais de um estimador de razão de mistura de biocombustível 100 implementado na ECU de motor 200. O estimador de razão de mistura de biocombustível 100 corresponde a um dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível da presente invenção.

[046] Um calculador de velocidade de rotação (calculador de NE) 101 calcula uma velocidade de rotação (número de rotações (rpm)) NE do motor 1 com base no ângulo de manivela θ detectado pelo sensor de ângulo de manivela 121. Um calculador de quantidade de injeção de combustível (calculador de Qf) 102 calcula uma quantidade de injeção de combustível Qf (quantidade de injeção por injeção (mm3/st)) com base na velocidade de rotação NE e na posição de acelerador AP. Notar que a quantidade de injeção de combustível Qf assim calculada é transmitida para um acionador de injetor, a fim de injetar combustível pelo injetor 14 na quantidade de injeção de combustível Qf.

[047] Uma unidade de determinação de estado estável 103 determina se uma quantidade de mudança ΔΝΕ na velocidade de rotação NE está ou não dentro de uma faixa predeterminada. Por exemplo, quando "|valor anterior de velocidade de rotação NE - valor atual de velocidade de rotação NE| < limite T1", um estado é determinado como correspondendo a um estado estável.

[048] Um calculador de aceleração angular de manivela (calculador de α) 104 calcula a aceleração angular de manivela α com base no ângulo de manivela θ detectado pelo sensor de ângulo de manivela 121. Por exemplo, a aceleração angular de manivela α é calculada ao calcular uma velocidade angular de manivela ω a partir do ângulo de manivela θ e diferenciação de tempo da velocidade angular de manivela ω.

[049] Quando a unidade de determinação de estado estável 103 determina que o estado corresponde ao estado estável, um calculador de valor de integral (calculador de Σα) 105 integra aceleração angular de manivela positiva α para calcular um valor de integral de aceleração angular Σα. A Figura 3 é um diagrama ilustrando a aceleração angular de manivela α. Notar que, na presente modalidade, o motor 1 é um motor de quatro cilindros/quatro ciclos, e um curso de combustão é executado a cada 180°CA (ângulo de manivela de 180°). Na Figura 3, uma linha contínua indica a aceleração angular de manivela α quando o óleo leve misturado com biocombustível é usado, e o valor de integral de aceleração angular Σα calculado pelo calculador de valor de integral 105 corresponde a uma área de uma parte hachurada na Figura 3. Na presente modalidade, um valor médio de 10 cursos de combustão (cursos de combustão + compressão) é calculado como o valor de integral de aceleração angular Σα, mas o valor de integral de aceleração angular Σα pode ser um valor médio de cursos de combustão durante um período predeterminado.

[050] Um calculador de desvio (calculador de DΣα) 106 calcula um desvio de valor de integral DΣα que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular Σα e o valor de referência ΣαR. O valor de referência ΣαR é um valor de integral de aceleração angular quando o combustível de referência é usado, e é armazenado em um armazenamento de valores de referência (armazenamento de ΣαR) 107. A Figura 4 é um diagrama ilustrando um exemplo de um mapa do valor de referência ΣαR armazenado no armazenamento de valores de referência 107. Notar que o armazenamento de valores de referência 107 é implementado na memória 240. Na presente modalidade, o combustível de referência é óleo leve (ao qual combustível de biodiesel não está misturado). O valor de referência ΣαR é um valor obtido ao integrar aceleração angular de manivela positiva α enquanto o motor 1 está em operação usando o combustível de referência. Uma vez que o óleo leve tem valor calorífico maior que o do óleo leve misturado com biocombustível, o valor de referência ΣαR corresponde a uma área circundada por uma linha tracejada ilustrada na Figura 3, e é obtido antecipadamente por meio de experimento ou semelhantes. Tal como ilustrado na Figura 4, na presente modalidade, o valor de referência ΣαR é armazenado no armazenamento de valores de referência 107 como um mapa que tem a quantidade de injeção de combustível Qf e a velocidade de rotação NE como parâmetros, mas pode ser um mapa usando apenas a quantidade de injeção de combustível Qf como parâmetro.

[051] O calculador de desvio 106 lê o valor de referência ΣαR no mapa ilustrado na Figura 4 com base na quantidade de injeção de combustível Qf e na velocidade de rotação NE. Então, o calculador de desvio 106 calcula o desvio de valor de integral DΣα que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular Σα e o valor de referência ΣαR. Na presente modalidade, o desvio de valor de integral DΣα (= ΣαR - Σα) é calculado ao subtrair o valor de integral de aceleração angular Σα do valor de referência ΣαR.

[052] Um calculador de diferença de valor calorífico (calculador de Cd) 108 calcula uma diferença de valor calorífico Cd usando um mapa de diferenças de valores caloríficos (mapa de Cds) 109. A Figura 5 é um diagrama ilustrando um exemplo do mapa de diferenças de valores caloríficos 109. O mapa de diferenças de valores caloríficos 109 é um assim chamado de mapa tridimensional, e é um mapa tendo a velocidade de rotação NE, a quantidade de injeção de combustível Qf e o desvio de valor de integral DΣα como parâmetros. Na presente modalidade, tal como ilustrado na Figura 5, um mapa bidimensional tendo a quantidade de injeção de combustível Qf e o desvio de valor de integral DΣα como parâmetros é armazenado na memória 240 para cada velocidade de rotação NE. O calculador de diferença de valor calorífico 108 calcula, usando o mapa de diferenças de valores caloríficos 109, a diferença de valor calorífico Cd a partir da velocidade de rotação NE, da quantidade de injeção de combustível Qf e do desvio de valor de integral DΣα. Notar que, para um elemento (valor numérico) que é nulo no mapa de diferenças de valores caloríficos 109, uma diferença de valor calorífico Cd correspondente pode ser calculada por meio de interpolação linear. O mapa de diferenças de valores caloríficos 109 é definido antecipadamente por meio de simulação, experimento, ou semelhantes.

[053] Um calculador de razão de mistura (calculador de Mr) 111 calcula uma razão de mistura Mr usando um mapa de razões de mistura (mapa de Mrs) 112. A Figura 6 é um diagrama ilustrando um exemplo do mapa de razões de mistura 112. O mapa de razões de mistura 112 é um mapa tendo a quantidade de injeção de combustível Qf e a diferença de valor calorífico Cd como parâmetros. O calculador de razão de mistura 111 calcula, usando o mapa de razões de mistura 112, a razão de mistura Mr a partir da quantidade de injeção de combustível Qf e da diferença de valor calorífico Cd. Notar que a razão de mistura é uma razão do combustível de biodiesel para o óleo leve ao qual o combustível de biodiesel é misturado, e pode ser representada, por exemplo, por "%". O mapa de razões de mistura 112 é definido antecipadamente por meio de simulação, experimento, ou semelhantes.

[054] Um trocador de constante 113 muda a quantidade de injeção de combustível Qf, o sincronismo de injeção de combustível e uma constante de controle (constante de adaptação) usada no controle de estimativa de quantidade de acumulação de PM usando a razão de mistura Mr calculada pelo calculador de razão de mistura 111.

[055] A Figura 7 é um fluxograma de processamento de controle de estimativa de razão de mistura executado pela ECU de motor 200. Esse fluxograma é executado, como processamento de interrupção, em intervalos predeterminados enquanto o motor 1 está em operação. Na etapa (em seguida, abreviada como "S") 10, a unidade de determinação de estado estável 103 determina se um estado de operação do motor 1 corresponde ou não ao estado estável. Quando "|valor anterior de velocidade de rotação NE - valor atual de velocidade de rotação NE| < limite T1", o estado de operação corresponde ao estado estável, resultando em uma determinação afirmativa, e o processamento prossegue para S11. Quando "|valor anterior de velocidade de rotação NE - valor atual de velocidade rotacional NE| > limite T1", uma determinação negativa é feita, e a rotina atual é terminada.

[056] Em S11, o calculador de valor de integral 105 integra a aceleração angular de manivela positiva α para calcular o valor de integral de aceleração angular Σα, e então prossegue para S12. Notar que a aceleração angular de manivela α é calculada pelo calculador de aceleração angular de manivela 104 em uma rotina não ilustrada (por exemplo, uma rotina de cálculo de velocidade de rotação NE), a aceleração angular de manivela α sendo calculada ao calcular a velocidade angular de manivela ω a partir de o ângulo de manivela θ detectado pelo sensor de ângulo de manivela 121 e diferenciação de tempo da velocidade angular de manivela ω.

[057] Quando a unidade de determinação de estado estável 103 determina que o estado de operação corresponde ao estado estável, o calculador de valor de integral (calculador de Σα) 105 integra a aceleração angular de manivela positiva α para calcular o valor de integral de aceleração angular Σα.

[058] Em S12, o calculador de desvio 106 lê o valor de referência ΣαR armazenado no armazenamento de valores de referência 107 (memória 240) e calcula o desvio de valor de integral DΣα que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular Σα e o valor de referência ΣαR.

[059] Na S13 subsequente, o calculador de diferença de valor calorífico 108 calcula, usando o mapa de diferenças de valores caloríficos 109, a diferença de valor calorífico Cd a partir da velocidade de rotação NE, da quantidade de injeção de combustível Qf e do desvio de valor de integral DΣα, e prossegue para S14.

[060] Em S14, o calculador de razão de mistura 111 calcula, usando o mapa de razões de mistura 112, a razão de mistura Mr a partir da quantidade de injeção de combustível Qf e da diferença de valor calorífico Cd, e leva a rotina atual para um final.

[061] Uma diminuição em valor calorífico de combustível queimado na câmara (cilindro) de combustão do motor 1 causa uma diminuição em torque de saída, de maneira que o valor de integral de aceleração angular Σα (a área da parte hachurada na Figura 3) obtido ao integrar a aceleração angular de manivela positiva α da aceleração angular de manivela α diminui. O valor de integral de aceleração angular Σα calculado pelo calculador de valor de integral 105 pode ser considerado como um parâmetro representando o valor calorífico de combustível. O desvio de valor de integral DΣα que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular Σα calculado pelo calculador de valor de integral 105 e o valor de referência ΣαR lido no armazenamento de valores de referência 107 é um parâmetro correspondendo a uma diferença de valor calorífico entre o combustível fornecido para o motor 1 e o combustível de referência. O calculador de diferença de valor calorífico 108 calcula, usando o mapa de diferenças de valores caloríficos 109, a diferença de valor calorífico Cd a partir do desvio de valor de integral DΣα calculado pelo calculador de desvio 106. O calculador de razão de mistura 111 pode calcular, usando o mapa de razões de mistura 112, a razão de mistura Mr com base na diferença de valor calorífico Cd.

[062] De acordo com a modalidade descrita anteriormente, a razão de mistura Mr do óleo leve misturado com biocombustível pode ser estimada a partir do ângulo de manivela θ detectado pelo sensor de ângulo de manivela 121. Na modalidade descrita anteriormente, o sensor de ângulo de manivela 121 é fornecido no motor 1 a fim de detectar (calcular) a velocidade de rotação NE, e assim é possível estimar a razão de mistura Mr do óleo leve misturado com biocombustível sem fornecer um sensor de pressão de combustão (sensor de pressão em cilindro) ou semelhantes.

Primeira modificação

[063] Após combustível ser fornecido para o tanque de combustível 40, a razão de mistura do combustível (óleo leve misturado com biocombustível) fornecido para o motor 1 não muda até o próximo fornecimento de combustível. Portanto, quando o motor 1 é colocado primeiramente em operação após combustível ser fornecido para o tanque de combustível 40, o processamento do controle de estimativa de razão de mistura da Figura 7 é executado, o que permite uma redução em carga de processamento (carga de operação) na ECU de motor 200.

[064] Na modalidade descrita anteriormente, o processamento (fluxograma) do controle de estimativa de razão de mistura da Figura 7 é executado, como processamento de interrupção, em intervalos predeterminados enquanto o motor 1 está em operação. Na primeira modificação, o controle de estimativa de razão de mistura é executado em resposta a uma solicitação de interrupção. A Figura 8 é um fluxograma de processamento de solicitação de interrupção do controle de estimativa de razão de mistura executado pela ECU de motor 200. Esse fluxograma é executado quando o motor 1 é ligado. Por exemplo, quando uma chave de ignição (chave de partida) é ligada para dar partida no motor 1, uma determinação é feita em S20 quanto a se combustível foi ou não fornecido para o tanque de combustível 40. Na presente modalidade, uma determinação é feita quanto a se combustível foi ou não fornecido para o tanque de combustível 40 usando a quantidade de combustível no tanque de combustível 40 detectada pelo medidor de nível de combustível 124. Por exemplo, quando a quantidade de combustível quando o motor 1 é ligado nessa vez é maior que a quantidade de combustível quando o motor 1 foi desligado na última vez (quando a chave de ignição foi desligada), é determinado que combustível foi fornecido. Em um caso em que existe um registro indicando que uma tampa de tanque de combustível foi aberta em um período entre a parada do motor 1 e a partida do motor 1 nessa vez, pode ser determinado que combustível foi fornecido. Quando é determinado em S20 que combustível foi fornecido para o tanque de combustível 40, o processamento prossegue para S21. Quando é determinado que combustível não foi fornecido para o tanque de combustível 40, essa rotina é terminada.

[065] Em S21, uma determinação é feita quanto a se um intervalo predeterminado se passou ou não após a partida do motor 1. O intervalo predeterminado corresponde a um período de tempo longo o suficiente para que o óleo leve misturado com biocombustível fornecido e o combustível armazenado no tanque de combustível 40 antes do fornecimento de combustível se misturem conjuntamente. Em um caso em que o motor 1 é montado em um veículo, pode ser presumido que o combustível no tanque de combustível 40 será misturado por meio de vibração durante deslocamento, de maneira que o intervalo predeterminado pode ser de vários minutos após a partida do motor 1. Após a partida do motor 1, S21 é repetida até que passe o intervalo predeterminado, e quando o intervalo predeterminado passa após a partida do motor 1 uma determinação afirmativa é feita em S21, e o processamento prossegue para S22.

[066] Em S22, a solicitação de interrupção para o controle de estimativa de razão de mistura é emitida, e a rotina atual é levada para um final. Nessa primeira modificação, quando a solicitação de interrupção é emitida em S22, o processamento do controle de estimativa de razão de mistura da Figura 7 é executado.

[067] De acordo com a primeira modificação, uma vez que a razão de mistura Mr seja calculada com base no valor de integral de aceleração angular Σα quando o motor 1 é colocado primeiramente em operação após combustível ser fornecido para o tanque de combustível 40, é possível reduzir a carga de operação de calcular a razão de mistura Mr.

Segunda modificação

[068] Quando uma razão de excesso de ar na câmara (cilindro) de combustão do motor 1 é pequena, é difícil o combustível na câmara de combustão queimar completamente. Em particular, quando a razão de excesso de ar é menor que 1 não existe ar suficiente para combustão do combustível. Portanto, quando a razão de excesso de ar é pequena, a diferença de valor calorífico Cd entre o óleo leve misturado com biocombustível e o combustível de referência não pode ser obtida precisamente.

[069] Por exemplo, a fim de reduzir e remover NOx obstruído em um catalisador de NSR, a razão de excesso de ar é tornada menor que 1 ao fechar a válvula borboleta de admissão 26 e aumentar a quantidade de injeção de combustível Qf para gerar uma atmosfera de redução. Nesse caso, o combustível fornecido para a câmara de combustão é descarregado parcialmente como combustível não queimado para redução de NOx, de maneira que a diferença de valor calorífico Cd não pode ser obtida precisamente com base no valor de integral de aceleração angular Σα. Além disso, quando a razão de excesso de ar é pequena mesmo quando a razão de excesso de ar é maior que 1, é difícil o combustível queimar completamente, e a diferença de valor calorífico Cd não pode ser obtida precisamente com base no valor de integral de aceleração angular Σα.

[070] Na segunda modificação, quando a razão de excesso de ar é altamente suficiente para o combustível queimar completamente em um modo satisfatório, o cálculo da razão de mistura Mr usando o valor de integral de aceleração angular Σα torna a razão de mistura Mr precisa. A Figura 9 é um fluxograma de processamento de controle de estimativa de razão de mistura executado pela ECU de motor 200 de acordo com a segunda modificação. Esse fluxograma é executado, como processamento de interrupção, em intervalos predeterminados enquanto o motor 1 está em operação. Esse fluxograma é obtido ao adicionar S40 ao fluxograma da Figura 7 na modalidade descrita anteriormente e é similar em S10 a S14 ao fluxograma da Figura 7, e assim nenhuma descrição será dada a seguir de S10 a S14.

[071] Quando está no estado estável (|valor anterior de velocidade de rotação NE - valor atual de velocidade de rotação NE| < limite T1), e uma determinação afirmativa é feita em S10 de modo correspondente, uma determinação é feita em S40 quanto a se uma razão de excesso de ar λ é ou não igual ou maior que um valor predeterminado A. A razão de excesso de ar λ é obtida, por exemplo, da taxa de fluxo de ar de admissão Ga detectada pelo sensor de fluxo de ar de admissão 123 e da quantidade de injeção de combustível Qf. Além disso, um sensor de λ (sensor de razão ar-combustível de faixa ampla) pode ser fornecido na passagem de escape 52 para detectar a razão de excesso de ar λ. Quando a razão de excesso de ar λ é menor que o valor predeterminado A (por exemplo, 1,2), uma determinação negativa é feita, e a rotina atual é terminada. Quando a razão de excesso de ar λ é igual ou maior que o valor predeterminado A, uma determinação afirmativa é feita, e o processamento prossegue para S11.

[072] De acordo com a segunda modificação, quando a razão de excesso de ar é igual ou maior que o valor predeterminado, o valor predeterminado sendo maior que 1, o valor de integral de aceleração angular Σα é calculado, e então a razão de mistura Mr é calculada, de maneira que a razão de mistura Mr pode ser estimada precisamente.

[073] Na modalidade descrita anteriormente, óleo leve é usado como o combustível de referência. Óleo leve misturado com biodiesel tendo uma razão de mistura predeterminada pode ser usado como o combustível de referência. Por exemplo, com o valor de referência ΣαR (Figura 4), o mapa de diferenças de valores caloríficos (Figura 5) e o mapa de razões de mistura (Figura 6) definidos usando, como o combustível de referência, combustível contendo 5% de biodiesel, isto é, um óleo leve misturado com biodiesel identificado como B5, a razão de mistura pode ser estimada.

[074] Na modalidade descrita anteriormente, o motor diesel é descrito como o motor 1, mas o motor 1 pode ser um motor a gasolina (motor de ignição por centelha). Para um motor a gasolina, gasolina misturada com biocombustível obtida ao misturar bioetanol ou bio-etil terciário-butil ether (ETBE) à gasolina é usado. Bioetanol e bioETBE têm valor calorífico menor que o da gasolina, e assim é possível estimar uma razão de mistura do biocombustível (bioetanol, bioETBE) para a gasolina misturada com biocombustível tal como na modalidade descrita anteriormente.

[075] Embora a modalidade da presente invenção tenha sido descrita e ilustrada detalhadamente, é entendido claramente que a mesma é apenas a título de ilustração e exemplo e não é para ser considerada como limitação. O escopo técnico da presente invenção é definido pelas reivindicações, e a presente invenção se destina a incluir as reivindicações, equivalentes das reivindicações e todas as modificações no escopo.

Claims (9)

1. Dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível que estima uma razão de mistura de biocombustível misturado ao combustível fornecido para um motor de combustão interna, o dispositivo caracterizado pelo fato de que compreende: um sensor de ângulo de manivela que detecta um ângulo de manivela do motor de combustão interna; um calculador de aceleração angular de manivela que calcula aceleração angular de manivela com base no ângulo de manivela; um calculador de valor de integral que calcula um valor de integral de aceleração angular obtido ao integrar aceleração angular de manivela positiva da aceleração angular de manivela; um armazenamento de valores de referência que armazena um valor de referência que é o valor de integral de aceleração angular para combustível de referência; um calculador de desvio que calcula um desvio de valor de integral que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular calculado pelo calculador de valor de integral e o valor de referência; um calculador de diferença de valor calorífico que calcula uma diferença de valor calorífico com base no desvio de valor de integral; e um calculador de razão de mistura que calcula a razão de mistura com base na diferença de valor calorífico.
2. Dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um mapa de diferenças de valores caloríficos tendo uma velocidade de rotação e uma quantidade de injeção de combustível do motor de combustão interna e o desvio de valor de integral como parâmetros, em que o calculador de diferença de valor calorífico calcula a diferença de valor calorífico usando o mapa de diferenças de valores caloríficos.
3. Dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um mapa de razões de mistura tendo uma quantidade de injeção de combustível do motor de combustão interna e a diferença de valor calorífico como parâmetros, em que o calculador de razão de mistura calcula a razão de mistura usando o mapa de razões de mistura.
4. Dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de determinação de estado estável que determina se uma quantidade de mudança em velocidade de rotação do motor de combustão interna está ou não dentro de uma faixa predeterminada, em que, quando a unidade de determinação de estado estável determina que a quantidade de mudança está dentro da faixa predeterminada, o calculador de valor de integral calcula o valor de integral de aceleração angular.
5. Dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, quando o motor de combustão interna é colocado primeiramente em operação após combustível ser fornecido para um tanque de combustível, o calculador de valor de integral calcula o valor de integral de aceleração angular.
6. Dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, quando uma razão de excesso de ar em um cilindro do motor de combustão interna é igual ou maior que um valor predeterminado, o valor predeterminado sendo maior que 1, o calculador de valor de integral calcula o valor de integral de aceleração angular.
7. Dispositivo de estimativa de razão de mistura de biocombustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o combustível de referência é combustível ao qual biocombustível não está misturado, e o armazenamento de valores de referência armazena um valor de referência que é o valor de integral de aceleração angular para o combustível ao qual biocombustível não está misturado.
8. Método de estimativa de razão de mistura de biocombustível para estimar uma razão de mistura de biocombustível misturado ao combustível fornecido para um motor de combustão interna, o método caracterizado pelo fato de que compreende: calcular uma aceleração angular de manivela a partir de um ângulo de manivela do motor de combustão interna; integrar aceleração angular de manivela positiva para calcular um valor de integral de aceleração angular; ler um valor de referência que é o valor de integral de aceleração angular para o combustível de referência; calcular um desvio de valor de integral que é uma diferença entre o valor de integral de aceleração angular calculado e o valor de referência lido; calcular uma diferença de valor calorífico usando o desvio de valor de integral; e calcular a razão de mistura a partir da diferença de valor calorífico.
9. Método de estimativa de razão de mistura de biocombustível, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o cálculo de uma diferença de valor calorífico inclui calcular a diferença de valor calorífico a partir de uma velocidade de rotação e de uma quantidade de injeção de combustível do motor de combustão interna e do desvio de valor de integral, e o cálculo da razão de mistura inclui calcular a razão de mistura a partir da quantidade de injeção de combustível e da diferença de valor calorífico.

Images