BR112012028011B1

BR112012028011B1 - Método para estimar uma quantidade de ar fresco , suporte de gravação de informações e avaliador para o referido método, e veículo provido com referido avaliador

Info

Publication number: BR112012028011B1
Application number: BR112012028011-2A
Authority: BR
Inventors: Frédéric Trelle
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles S.A.
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2020-08-18
Also published as: WO2011138535A3; CN102939453B; FR2959775A1; EP2567086A2; FR2959775B1; EP2567086B1; WO2011138535A2; BR112012028011A8; CN102939453A

Abstract

MÉTODO PARA ESTIMAR UMA QUANTIDADE DE AR FRESCO, SUPORTE DE GRAVAÇÃO DE INFORMAÇÕES E AVALIADOR PARA O REFERIDO MÉTODO, E VEÍCULO PROVIDO COM REFERIDO AVALIADOR. A invenção se refere a um método de estimativa de uma quantidade de ar fresco admitida ao interior de uma câmara de combustão de um cilindro de um motor durante um ciclo motor à partir de uma modelo parâmetro com ângulos de abertura e de fechamento das válvulas de admissão e de escapamento, esse método compreendendo a calibragem (120) do modelo à uma temperatura nominal de funcionamento do motor, essa calibragem consistindo ainda em regular o valor dos ângulos de abertura e de fechamento. Durante o funcionamento do motor à uma temperatura diferente da temperatura nominal, o método compreende a correção (126) dos ângulos de abertura e de fechamento regulados em função de uma estimativa dos jogos de distribuição entre as válvulas e ses balancins.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

[0001] A presente invenção reivindica a prioridade do pedido de patente francês 1052502 depositada em 8 de maio de 2010 cujo conteúdo (texto, desenhos e reivindicações) é aqui incorporado por referência.

[0002] A invenção se refere à um método para estimar e um avaliador de uma quantidade de ar fresco admitido ao interior de uma câmara da combustão de um cilindro de um motor durante um ciclo motor. A invenção refere-se igualmente à um suporte de gravação de informações e um avaliador para o acionamento desse método bem como um veículo equipado desse avaliador.

[0003] Um ciclo motor compreende sucessivamente o escapamento de gás queimado da câmara de combustão, a admissão de ar fresco e de combustível na câmara de combustão e explosão da mistura nessa câmara de combustão. No caso de um motor de quatro tempos, um ciclo motor corresponde à duas viagens de ida e volta do pistão no cilindro entre as duas posições extremas de seu curso, ou seja, o ponto morto alto (PMH) e o ponto morto baixo (PMB).

[0004] O escapamento de gás queimado dura tanto que a ou as válvulas de escapamento são abertas. De maneira similar, a admissão de ar fresco dura tanto que a ou as válvulas de admissão são abertas.

[0005] Como é conhecido, a potência liberada por um motor à combustão interna se encontra em função da quantidade de ar introduzido na câmara de combustão desse motor. Nesse sentido, no caso de demanda de forte potência, será previsto aumentar essa quantidade de ar por meio de uma compressão de ar antes que ele não seja admitido nessa câmara de combustão. Essa operação é mais comumente chamada de sobre- carregamento e poderá ser realizada por um dispositivo de superalimentação como um tubo-compressor ou um compressor tido como um compressor de parafuso.

[0006] A fim de aumentar ainda mais essa quantidade de ar admitida no cilindro, poderá ser previsto um modo de admissão com uma varredura de gás queimado residual. Essa varredura permite evacuar o gás queimado presente na câmara de combustão pêra substituí-lo por ar superalimentado.

[0007] Como explanado na Patente US 4 217 866, essa varredura é obtida se abrindo

[0008] simultaneamente as válvulas de escapamento e de admissão de uma mesma câmara de combustão durante alguns graus à algumas de graus do ângulo de rotação do virabrequim. Tipicamente, ela é produzida no final do escapamento de gás queimado e no início da admissão de ar fresco. Concretamente, o fato de a pressão de ar ao nível da válvula de admissão aberta ser mais elevada que a pressão ao nível da válvula de escapamento criando uma corrente de ar que passa diretamente da admissão ao escapamento levando na passagem uma parte de gás queimado residual presente na câmara de combustão. Esse período ao qual as válvulas de admissão e de escapamento são simultaneamente abertas se denominada « cruzamento de válvulas ».

[0009] No caso dos motores atmosféricos, ou seja, motores desprovidos de superalimentação, um cruzamento de válvulas poderá igualmente ser previsto. Nesse caso, durante o cruzamento das válvulas, o ar fresco e o gás queimado são aspirados na câmara de combustão. Se diz que o gás queimado é re-aspirado. Essa funcionalidade é conhecida sob o acrônimo de IGR (Recirculação de Gás Interno) ou Recirculação Interna de Gás de escapamento.

[0010] Os métodos de estimativa do débito de ar fresco admitido ao interior de uma câmara de combustão de um cilindro de urn motor são conhecidos. Por exemplo, métodos estimando a quantidade de ar fresco admitido no interior de uma câmara de combustão de um cilindro de um motor durante um ciclo motor. Essa estimativa é realizada à partir de um modelo parâmetro com ângulos de abertura e de fechamento das válvulas de admissão e escapamento.

[0011] Os ângulos de abertura e de fechamento de uma válvula correspondente, aos instantes no ciclo motor onde a válvula, respectivamente, se abre e se fecha.

[0012] Esses métodos compreendem a calibragem do modelo à uma temperatura nominal de funcionamento do motor, essa calibragem consistente ainda para regular o valor dos ângulos de abertura e de fechamento.

[0013] Tipicamente, a temperatura nominal é a temperatura na qual funciona o motor quando estiver quente. Aqui, se considera que o motor se encontra quente se a temperatura do líquido do arrefecimento desse motor sendo de 90’C.

[0014] Todavia, o erro de estimativa da quantidade de ar aumenta quando o motor não funciona em sua temperatura e, em particular, durante a partida à frio do motor.

[0015] A invenção visa a remediar esse inconveniente se propondo um método pais preciso permitindo estimar a quantidade de ar fresco admitido no interior de uma câmara de combustão.

[0016] Ela tem portanto por objetivo um método de estimativa no qual, durante o funcionamento do motor à uma temperatura diferente da temperatura nominal, o método compreende a correção dos ângulos de abertura e de fechamento regulados em função de uma estimativa dos jogos de distribuição entre as válvulas e seus balancins ou entre as válvulas e a excentricidade das árvores excêntricas.

[0017] O método acima permite limitar o erro de estimativa da quantidade de ar fresco quando o motor não funciona em sua temperatura nominal visto que os ângulos de abertura e de fechamento das válvulas corrigidos para levar em conta um valor diferente dos jogos de distribuição.

[0018] Os modos de realização desse método de estimativa poderão compreender uma ou várias das seguintes características: - a correção consiste em subtrair um deslocamento constante ao ângulo de abertura ou de fechamento da válvula de admissão e escapamento; - a correção compreende: i. a conversão de cada jogo de distribuição estimado em um ângulo corretivo com o auxílio de um mapeamento predeterminado, e; ii. o aditamento ou subtração do ângulo corretivo à ao menos de um dos ângulos de abertura e de fechamento regulados durante a fase de calibragem; - o método compreende uma etapa de estimativa de uma massa Ma de ar fresco admitido ao interior da câmara de combustão do cilindro do motor durante um ciclo motor, essa etapa compreendendo: iii. a estimativa de uma massa total Mtot de gás contido na câmara de combustão ao final da admissão de ar fresco; iv. a estimativa de uma massa Mb de gás queimado contido na câmara de combustão ao final do escapamento de gás queimado, e v. a estimativa da massa Ma de ar fresco à partir da diferença entre a massa total Mtot e a mass Mb de gás queimado estimado; - a correção consiste igualmente à acrescentar ou subtrair um espaçamento constante ao ângulo de abertura ou de fechamento regulado durante a fase de calibragem; - a estimativa do jogo de distribuição é realizada à partir de uma grandeza física representativa da temperatura do motor e do tempo passado após a partida do motor; - o método compreende a medida da temperatura do líquido de arrefecimento do motor no momento da partida do motor, essa medida constituindo a grandeza representativa da temperatura do motor.

[0019] Esses modos de realização desse método apresentam ainda as seguintes vantagens: i. a estimativa da massa total Mtot e da massa Mb de gás queimado podendo ser estabilizada precisamente sem medir a pressão ou a temperatura no interior da câmara de combustão o que permite obter uma estimativa mais precisa da massa Ma; ii. a subtração à adição de um espaçamento predeterminado ao ângulo de abertura ou de fechamento medido durante a fase de calibragem permitindo se aproximar precisamente do valor exato onde a válvula de abre ou se fecha.

[0020] A invenção tem igualmente por objetivo um suporte de gravação de informações compreendendo instruções para a execução do método acima, quando essas instruções sendo executadas por um computador eletrônico.

[0021] A invenção tem igualmente por objetivo um avaliador de uma quantidade de ar fresco admitido ao interior de uma câmara de combustão de um cilindro de um motor durante um ciclo motor, esse avaliador compreendendo: i. um modelo parâmetro com ângulos de abertura e de fechamento das válvulas de admissão e de escapamento permitindo estimar essa quantidade de ar fresco, e ii. ângulos de abertura e de fechamento durante uma fase de calibragem quando o motor funciona à uma temperatura nominal; iii. um corretor apto a corrigir os ângulos de abertura e de fechamento regulados em função de uma estimativa dos jogos de distribuição entre as válvulas e seus calibradores durante o funcionamento do motor à uma temperatura diferente da temperatura nominal.

[0022] Enfim, a invenção tem igualmente por objetivo um veículo compreendendo o avaliador acima.

[0023] A invenção será melhor compreendida após detalhada descrição da mesma, com relação aos desenhos em anexo, apresentados em caráter exemplificativo e não limitativo, nos quais: - A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um veículo no qual a massa Ma e o preenchimento total rempl tot são estimados; - A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um jogo de distribuição do veículo da Figura 1; - A Figura 3 é um gráfico ilustrando esquematicamente os deslocamentos das válvulas de escapamento e de admissão durante um ciclo motor; - A Figura 4 é uma ilustração mais detalhada da arquitetura de um computador eletrônico implementando um avaliador da massa Ma e do preenchimento total rempljot; - A Figura 5 é um gráfico ilustrando o princípio elevado de uma válvula do veículo da Figura 1; - A Figura 6 é um gráfico ilustrando um mapeamento de conversão de um jogo de distribuição em um ângulo corretivo, e - A Figura 7 é um organograma de um método de estimativa da massa Ma e do preenchimento total rempl_tot no veículo da Figura 1.

[0024] Nessas figuras, as mesmas referências são utilizadas para designar os mesmos elementos.

[0025] A seguir essa descrição, as características e funções bem conhecidas de um técnico no assunto conhecedor do estado da técnica não serão descritos em detalhes.

[0026] A Figura 1 represente esquematicamente um veículo 2 equipado de um motor à combustão interna. Por exemplo, o veículo 2 é um veículo automotivo tal como um automóvel.

[0027] O motor do veículo 2 é equipado de vários cilindros. Todavia, para simplificar a ilustração, somente um cilindro 6 desse motor à combustão é representado na Figura 1. No interior do cilindro 6, um pistão 8 é montado deslocado em translação entre um ponto morto alto (PMH) e um ponto morto baixo (PMB). Esse pistão 8 gira em rotação uma manivela 10 de um virabrequim 12 por intermédio de uma biela 14. O virabrequim 12 gira em rotação por intermédio de um mecanismo não representado, as rodas motrizes do veículo 2 tais como a roda 16.

[0028] O cilindro 6 define uma câmara 18 de combustão delimitada pela parte superior do pistão 8 e uma cabeça de cilindro não representada. Um conduto 20 de admissão de ar fresco evacua na câmara por intermédio de uma abertura de admissão. Uma válvula 24 de admissão é descolada entre uma posição fechada na qual ela fecha de maneira estanque ao ar fresco, na abertura da admissão, e uma posição aberta entre a qual ela fecha de maneira estanque ao ar fresco na abertura de admissão, e uma posição aberta na qual o ar fresco poderá ser admitido no interior da câmara 18 por intermédio da abertura de admissão. A válvula 24 é deslocada entre sua posição aberta e sua posição fechada por uma cabeça de cilindro 26 de válvulas de admissão.

[0029] Nessa descrição, cada cabeça de cilindro é deslocada por uma árvore excêntrica. A cabeça de cilindro poderá ser uma excêntrica dessa árvore excêntrica. A árvore excêntrica é então denominada « árvore excêntrica cabeça ». A cabeça de cilindro poderá também ser deslocada por intermédio de uma alavanca de acionamento ela mesma deslocada pela árvore excêntrica.

[0030] No caso particular aqui representado, um injetor 28 do combustível é previsto no conduto 20 para injetar combustível no ar fresco admitido ao interior da câmara 18. Assim, a mistura de ar fresco/combustível começa a ser produzida no interior do conduto do ar de admissão.

[0031] O conduto 20 é fluido ligado à um compressor 30 de um turbocompressor 32 apropriado para comprimir o ar fresco admitido no interior da câmara 18. O ar fresco assim comprimido é denominado ar fresco superalimentado.

[0032] Uma vela apropriada a iluminar a mistura de ar fresco/combustível evacua na câmara. 18. Essa vela é comandada por um dispositivo de iluminação 36.

[0033] Um conduto 40 de escapamento evacua igualmente no interior da câmara 18 por intermédio de uma abertura de escapamento. Essa abertura de escapamento é obturada por uma válvula 44 deslocada entre uma posição fechada na qual ela fecha de maneira estanque aos gases queimados contidos no interior da câmara 18 podendo escapar por intermédio do conduto 40. Essa válvula 44 é deslocada entre essas posições aberta e fechada por uma cabeça de cilindro de válvula 46.

[0034] A extremidade do conduto 40 oposta à sua abertura que evacua na câmara 18 sendo fluidamente ligada à uma turbina 48 do turbo-compressor 32. Essa turbina 48 permite notadamente diluir o gás de escapamento antes de enviá-los em uma linha de escapamento 50.

[0035] Os diferentes equipamentos do motor suscetíveis de serem comandados tais como acionadores, o dispositivo de iluminação ou ainda o injetor de combustível sendo ligado à uma unidade 60 de comando do motor igualmente conhecido sob o acrônimo ECU (Unidade de Controle de Motor), Para simplificar a Figura 1, as conexões entre essa unidade 60 e os diferentes equipamentos comandados não são representados.

[0036] A unidade 60 é igualmente ligada à numerosos sensores tais como por exemplo um sensor 62 da posição do virabrequim 12, um sensor 63 da temperatura do líquido de arrefecimento do motor, e um sensor 64 do regime motor. Se define aqui o regime motor como sendo o número de voltas por minuto efetuadas pelo eixo conduzindo o motor.

[0037] A Figura 2 representa mais em detalhes uma extremidade 66 de uma válvula descolada entre essas posições aberta e fechada por uma cabeça de cilindro 67. A Figura 2 mostra que poderá existir um jogo J entre a face da cabeça do cilindro 67 destinada a vir em apoio em uma face correspondente da extremidade 66 para deslocar a válvula. Esse jogo é conhecido sob o termo de « jogo de distribuição ». Geralmente, esse jogo varia de uma válvula à outra. Aqui, esse jogo existe visto que o veículo 2 é desprovido de mecanismo de recuperação desse jogo J.

[0038] A Figura 3 representa, sob a forma de um gráfico, os deslocamentos das válvulas 24 e 44 com relação aos deslocamentos do pistão durante um ciclo motor. Nesse gráfico, um ponto morto baixo 70 as abscissas representam o deslocamento do pistão 8 entre seu ponto morto alto e seu ponto morto baixo notados, respectivamente, PMH, e PMB nesse gráfico, Os eixos ordenados representam a amplitude das válvulas de admissão e de escapamento. Essa amplitude é nula quando a abertura de admissão ou a abertura do escapamento é fechada. Ela á máxima quando essas mesmas aberturas são completamente abertas. Aqui, o deslocamento da válvula 44 é representado por uma curva 72 e o deslocamento da válvula 24 é representado por uma curva 74.

[0039] O eixo 70 é graduado em graus do ângulo de rotação do virabrequim, A origem desse eixo é confundida com o ponto morto alto da admissão de ar fresco.

[0040] Como representado nessa Figura 3, a válvula de escapamento começa a se abrir à um ângulo OE situado sensivelmente em torno do ponto morto base e se fechando à um ângulo FE. No caso particular representado na Figura 2, o ângulo FE é situado após o ponto morto alto de admissão.

[0041] A válvula de admissão começa a se abrir à um ângulo AO e se fecha à um ângulo FA.

[0042] Aqui, esse gráfico é representado no caso particular onde um cruzamento de válvulas existe. Com efeito, o ângulo AO precede I ângulo FE, que indicam que durante um período de tempo de algum grau as válvulas de admissão e de escapamento são simultaneamente abertas.

[0043] A Figura 4 representa maia em detalhes uma arquitetura possível para a unidade 60 para estimar a massa Ma e o preenchimento total rempl_tot.

[0044] Nesse sentido, a unidade 60 implementa: - um avaliador 78 dos jogos de distribuição das válvulas de admissão e de escapamento do veículo 2; - um avaliador 80 de uma temperatura TECH de gás queimado que atravessa a abertura do escapamento, - um avaliador 82 de uma pressão PECH de gás que atravessa a abertura de escapamento durante o cruzamento das válvulas. - um avaliador 84 de uma temperatura TADM de ar fresco admitido no interior da câmara 18 por intermédio do conduto 20, e - um avaliador 86 de uma pressão PADM de ar fresco admitido no interior da câmara 18.

[0045] Esses avaliadores 78, 80, 82, 84 e 86 são ligados à um avaliador 88 da massa Ma e do preenchimento total rempl_tot. Esse avaliador 88 é igualmente ligado à um bloco 90 de comandos do motor. Esse bloco 90 permite notadamente comandar os diferentes acionadores, injetores e dispositivos de iluminação do motor em função das estimativas da massa Ma e do preenchimento total rempli_tot. Por exemplo, o bloco 90 é capacitado à regular a quantidade de combustível injetado e para avançar no instante do acendimento da mistura ar fresco/combustível injetado na câmara 18 ou para regular a abertura de uma válvula borboleta permitindo ajustar a quantidade de ar fresco admitido no interior da câmara 18.

[0046] O avaliador compreende: - um módulo 92 de estimativa de uma massa MB de gás queimado contido na câmara 19 ao final do escapamento de gás queimado; - um avaliador 94 de uma massa Mbal de gás varrido de admissão para o escapamento durante o cruzamento das válvulas, - um avaliador 96 da temperatura Tb do gás queimado, - um avaliador 98 da massa Ma de ar fresco admitido na câmara 18, - um avaliador 100 do preenchimento total rempl_tor, e - um corretor 102 dos ângulos OE, AO, FE e FA em função dos jogos de distribuição estimados.

[0047] O módulo 92 apresenta: - um sub-módulo 102 de estimativa de uma massa Mb_resi de gás queimado residual contido na câmara 18 ao final do escapamento, e - um sub-módulo 104 de estimativa de uma massa Mb_reasp de gás queimado re-aspirado durante o cruzamento das válvulas no interior da camada 18.

[0048] A unidade é tipicamente feita à partir de um computador programado habilitado a executar instruções registradas em um suporte de registro de informações. Aqui, nesse sentido, a unidade 60 é ligada à uma memória 106 contendo diferentes instruções e dados necessários para a execução do método da Figura 7. Em particular, os diferentes mapeamentos utilizados para acionar o método da Figura 7 são registrados nessa memória 106. Esses mapeamentos são por exemplo construídos experimentalmente de maneira a minimizar os erros entre os valores estimados e os valores reais.

[0049] Antes de descrever mais de em detalhes cada um dos módulos 92 à 102, o princípio geral de um modelo que fornece as estimativas da massa Ma e do preenchimento total rempl_tot à partir das medidas dos sensores será agora descrito.

[0050] Aqui, o princípio geral do modelo é baseado em um balanço das massas em um ciclo motor do gás entrando e saindo da câmara 18. Esse balanço é decomposto em vários cálculos colocados ao longo do ciclo motor.

[0051] Em um primeiro tempo, ao final do escapamento, a massa Mb de gás queimado na camada 18 é estimada. Em um segundo tempo, ao final da admissão, a massa total Mtot de gás contido no interior da câmara 18 é estimado.

[0052] A partir dessas duas estimativas, e em face a massa total de gás ser preservada em um ciclo motor, a massa Ma de ar contido no interior da câmara 18 durante um ciclo motor poderá ser obtida por subtração da massa Mb à massa Mtot.

[0053] Mais precisamente, após o balanço das massas de gás admitidas e evacuadas durante um ciclo motor, a massa Ma é dada pela seguinte relação:

[0054] Onde: - Mtot é a massa total de gás na câmara 18 ao final da admissão, e - Mb é a massa total de gás queimado na câmara 18 ao final do escapamento.

[0055] No caso particular onde uma parte do gás queimado é re-aspirado durante o cruzamento das válvulas, a estimativa da massa Mb se decompõe em uma estimativa da massa Mb_resi de gás queimado residual não evacuado por intermédio do conduto 40 ao final do escapamento e da massa Mb_reasp do gás queimado re-aspirado durante o cruzamento das válvulas.

[0056] A massa de gás queimado Mb é então definida pela seguinte relação:

[0057] Onde: - Mb_resi é a massa de gás queimado residual que não pode ser evacuada durante o escapamento, e - Mb_reasp é a massa de gás queimado re-aspirado durante o cruzamento das válvulas.

[0058] No caso particular de um motor superalimentado com cruzamento das válvulas se procura assim a estimar o preenchimento total rempl_tot em ar fresco superalimentado. O preenchimento total rempl_tot é a quantidade total admitida por intermédio do cruzamento de válvulas, uma parte do ar fresco admitido por intermédio da abertura de admissão sendo imediatamente evacuado pelo escapamento (Mbral). Assim o preenchimento total templ_tot é na primeira aproximação dado pela seguinte relação:

[0059] onde: - rempLtot é o preenchimento total de ar fresco; - rempl_cyl é o preenchimento de ar fresco na câmara 18; - Mbal é a massa de gás varrido para o escapamento durante o cruzamento das válvulas, e - Mo é uma massa de referência de ar medido nas condições normais de temperaturas e de pressão.

[0060] O preenchimento de ar fresco rempl_cyl é definido pela seguinte relação:

[0061] onde: - Ma é a massa de ar contida na câmara 18 ao final da admissão, e - Mo é a massa de referência.

[0062] Aqui, as condições normais de temperatura e de pressão correspondente à uma temperatura de 298,1 5 k. à uma pressão de 1013 mbar, e à um volume igual ao volume de um cilindro.

[0063] Os tamanhos rempl_tot, rempl_cyl e a relação Mbal/Mo são os tamanhos sem dimensão.

[0064] Geralmente, a massa Mb_reasp não existe a não ser no caso de motores atmosféricos. Ao contrário, a massa Mbal não existe no caso dos motores superalimentados. Todavia, a descrição do modelo que segue é feita no caso mais completo, ou seja, onde as estimativas das massas Mb_reasp e Mbal são realizadas. Com efeito, um técnico no assunto, conhecedor do estado da técnica poderá facilmente simplificar o modelo que seja para adaptar unicamente no caso de motores atmosféricos ou unicamente no caso de motores superalimentados.

[0065] As diferentes equações do modelo e os diferentes módulos 92 à 100 ora utilizados serão agora descritos em detalhes.

[0066] O sub-módulo 102 estima a massa Mb_resi com o auxílio da seguinte relação:

[0067] onde: - Pcy_FE é a pressão no interior da câmara 18, - PECH é a pressão dos gases queimados que atravessam a abertura do escapamento durante o cruzamento das válvulas; - TECH é a temperatura dos gases queimados evacuados por intermédio do conduto 40; - r é uma constante igual à relação seguintes R/M onde R é a constante universal de gás perfeito e M é a massa molar em g.mol'1 de gás queimado. - AECH é um coeficiente corretor permitindo corrigir a pressão PECH para obter uma pressão próxima de Pcyi_FE cujo valor dado por um mapeamento em função do ângulo FE do regime motor, e - Vcy FE é o volume geométrico da câmara 18 ao final do escapamento, ou seja para o ângulo FE.

[0068] O volume VCYFLE é dado pela seguinte relação:

[0069] onde: - A é a relação biela/manivela, - Cu é o cilindro unitário do cilindro 6, e - ε é a taxa de compressão do motor.

[0070] A relação A e a taxa ε são características conhecidas de um motor. Se recorda simplesmente aqui que a relação A é a relação entre o comprimento da biela 14 dividida pelo meio-comprimento da manivela 18.

[0071] Na relação acima e nas relações seguintes, as pressões PECH e PADM e as temperaturas TECH e TADM são as pressões e temperaturas estimadas pelos avaliadores 80, 82, 84 e 86 à partir das extensões físicas medidas no motor.

[0072] O sub-módulo 104 estima a massa Mb_reasp do gases queimados re- aspirados durante o cruzamento das válvulas. Aqui, a estimativa é dada pela seguinte relação:

[0073] onde: - Mb_reasp é o débito de gás queimado re-aspirado em kg/h, e, - K é um coeficiente permitindo passar do débito à uma massa admitida pelo ciclo motor na câmara 18.

[0074] Por exemplo, o coeficiente K é dado pela seguinte relação:

[0075] onde: - N é o regime motor; - « Nbre_cylindre» é o número de cilindros do motor, - « Nbre_revolutioncycle » é o número de revolução do virabrequim durante um ciclo do motor, e, - « 60 » permite converter o regime motor N dado em voltas por minuto no número de voltas por hora.

[0076] Por exemplo, para um motor de quatro tempos equipado de quatro cilindros, o coeficiente K é igual à K = N x 2 x 60.

[0077] O débito de gás queimado re-aspirado Mb_reasp é calculado à partir da lei de Baré Saint Venant corrigido da seguinte maneira à partir das válvulas:

[0078] onde: - PECH é a pressão de gases queimados atravessando a abertura do escapamento; - PADM é a pressão de ar fresco admitido por intermédio do conduto 20, - TECH é a temperatura de gás queimado admitido na câmara 18, - Sbase é um mapeamento predeterminado que dá um primeiro valor corretivo em função da diferença entre os ângulos FE e AO do regime motor, - Scor é um mapeamento predeterminado que dá um segundo valor corretivo em função da diferença entre os ângulos FE e AO do regime motor, - POND é um mapeamento predeterminado que dá um terceiro valor corretivo em função da posição do cruzamento das válvulas e do regime motor.

[0079] A posição do cruzamento das válvulas é dado pela seguinte relação (FE + AO)/2.

[0080] f"(PADM/PECH) é definido pela seguinte relação:

[0081] onde yest é a relação da capacidade calorífica para pressão constante de gases queimados na capacidade calorífica para o volume constante de gases queimados. Por exemplo, essa relação é igual à 1,4.

[0082] A equação acima distingue o cão de um escoamento sub-sônico de um escoamento sônico.

[0083] [^(PADM/PECH) é definido pela seguinte relação:

[0084] O módulo 94 estima a massa total Mbaljot de gás queimado entre a admissão e o escapamento durante o cruzamento das válvulas.

[0085] A massa total Mbal_tôt = Mbaljot I K

[0086] onde: - Mbal_tot é o débito de gás varrido da admissão para o escapamento durante o cruzamento das válvulas expressas em kg/h. e - K é o mesmo coeficiente precedentemente definido para passar do débito à uma massa admitida pelo ciclo motor na câmara 18.

[0087] O débito Mbal_tot é estimado à partir da lei de Barre Saint Venant corrigida da maneira seguinte para levar em conta os cruzamentos das válvulas:

[0088] onde: - PECH e PADM foram já definidos precedentemente; - TADM é a temperatura do ar admitido na câmara 18, - S é um mapeamento predeterminado permitindo conter um valor corretivo em função da diferença entre os ângulos FE e AO do regime motor, e - POND é um mapeamento predeterminado permitindo obter um valor corretivo em função da posição do cruzamento de válvulas e do regime motor.

[0089] O raio r (PECH/PADM) já foi definido acima,

[0090] A posição do cruzamento das válvulas é igual ao seguinte valor: (FE + AO)/2.

[0091] O módulo 96 estima a temperatura Tb dos gases queimados. Para tal, essa temperatura Tb é obtida por um cálculo de mistura entálpica entre os gases residuais e ao gases queimados re-aspirados. Por exemplo, a temperatura Tb é obtida à partir da seguinte relação:

[0092] onde: - Mb_resi é a massa de gases queimados residuais precedentemente estimados, - Mb_reasp é a massa de gases queimados re-aspirados durante o cruzamento de válvulas, - cpb_resi é a capacidade calorífica mássica para pressão constante de gases queimados residuais, - cpb_reasp é a capacidade calorífica mássica para pressão constante de gases queimados re-aspirados, - Tb_resi é a temperatura dos gases queimados residuais obtidos à partir de um cálculo de expansão adiabática.

[0093] Para simplificar, por exemplo, as capacidades cpb_resi e cpb_reasp são tomadas de maneira igual.

[0094] A temperatura Tb_reasp é tomada igual à temperatura TECH.

[0095] A temperatura Tb_resi é calculada à partir da seguinte relação:

[0096] onde todas as variáveis foram já precedentemente definidas.

[0097] O módulo 98 estima a massa Ma se resolvendo o sistema de equações seguintes:

[0098] onde: - PAMD, Mb, Ma foram já definidos precedentemente, - Vcy,_FA é o volume geométrico da câmara 18 calculado ao ângulo FA. - AADM é um coeficiente corretor, - r é uma constante igual à relação seguinte R/M onde R é a constante universal do gás perfeito e M é a massa molar em g.mol’1 de gás misturado, - Tmisturado é a temperatura da mistura de ar fresco e de gases queimados contidos na câmara 18, e - a exposição « n » é escolhida igual à 1. - cpa e cpb são as capacidades caloríficas mássicas para pressão constante, respectivamente, de ar fresco e de gás queimado, e - Ta e Tb são as temperaturas, respectivamente, de ar fresco e de gás queimado.

[0099] O volume VCYLFA é calculado com o auxilio da seguinte relação:

[0100] O coeficiente corretor AADM é obtido com o auxílio da seguinte relação:

[0101] onde:- AADM_ATMO é um valor corretivo obtido à partir de um mapeamento predeterminado em função do ângulo FA e do regime motor, - AADM_TURBO é um valor corretivo obtido à partir de um mapeamento predeterminado em função do ângulo FA do regime motor, - O coeficiente KATMO_TURBO é um coeficiente corretor dado pela seguinte relação:

[0102] onde: - PATMO é a pressão atmosférica, - Po é a pressão de referência às condições normais de temperatura e de pressão, ou seja, 101 3 mbar, - ÍA (N, FA) é um valor corretivo obtido à partir de um mapeamento predeterminado em função do regime motor e do ângulo FA, e - ÍB(N) é o valor corretivo obtido à partir de um mapeamento predeterminado em função do regime motor.

[0103] A relação definindo a temperatura Tmistura é obtida pr um cálculo da mistura entálpica entre a massa de gases queimados e a massa de ar fresco contida na câmara 18.

[0104] O sistema de equações descrito acima é um sistema de equação à três desconhecido e à três equações. A resolução desse sistema permite obter estimativas da massa Ma, da temperatura Tmistura e da massa total Mtot.

[0105] Mais precisamente, a estimativa da massa Ma é dada pela seguinte relação no caso particular onde cpb e cpa são iguais e n sendo igual à um:

[0106] Eventualmente, a estimativa da massa Ma obtida após ter resolvido o sistema de equações é corrigido em função do inverso da temperatura Ta de ar fresco. Por exemplo, a massa Ma é corrigida com o auxílio da seguinte relação:

[0107] onde: - f (1/Ta) é um coeficiente corretor cujo valor é obtido à partir de um mapeamento pré-gravado dando o valor desse coeficiente corretor em função do inverso da temperatura Ta.

[0108] O módulo 100 estima o preenchimento total rempljot no ar fresco, esse preenchimento total rempljot é por exemplo obtido com o auxílio da seguinte relação:

[0109] onde: - o conjunto de variáveis dessa relação foi já definido precedentemente, - Max(...) e Min(...) são respectivamente as funções retornando o máximo e o mínimo, e - I...I é o valor absoluto.

[0110] Para obter essa última relação, se considera que o gás varrido de admissão para o escapamento durante o cruzamento das válvulas preenchendo no início inteiramente o volume da câmara 18 antes de passar em seguida diretamente da admissão para o escapamento. Assim, uma vez que a massa Mbal_tot de gases varridos seja inferior à massa Mb de gases queimados, se considera que não haverá varredura. Ao contrário, uma vez que a massa Mbal_tot seja superior à massa Mb de gases queimados, se considera não haver mais que varredura de gás entre a admissão e o escapamento. A massa Mbal definida no início dessa descrição corresponde unicamente ao último termo da relação acima.

[0111] O modelo descrito precedentemente com relação aos módulos 92 à 100 intervém numerosos parâmetros nas maiores dimensões físicas estimadas pelos avaliadores 80 à 84. Esses parâmetros são por exemplo, durante a fase de calibragem, os diferentes valores dos parâmetros medidos em um banco de ensaio compreendendo o motor a ser calibrado.

[0112] Durante essa fase, os parâmetros são regulados para uma temperatura Tn nominal do funcionamento do motor do veículo 2. Aqui, essa temperatura Tn corresponde à temperatura do motor quando ela estiver quente. Essa temperatura Tn é igual à 90° C.

[0113] Uma vez regulados no banco de teste, os valores desses parâmetros são implementados uma vez constantes nos módulos 92 à 100. Por exemplo, eles não são mais modificados durante toda a duração da vida do motor do veículo 2.

[0114] Entre os diferentes parâmetros, o valor dos ângulos OE, OA, FE e FA é particularmente importante para obter uma boa estimativa da quantidade de ar fresco admitida nos cilindros.

[0115] O valor desses ângulos OE, OA, FE e FA dependem do jogo de distribuição J que existe entre cada válvula e seu calibrador. Além disso o jogo de distribuição J varia durante o funcionamento do motor. Por exemplo, o jogo J varia em função da temperatura do motor face à fenômenos de dilatação térmica das válvulas. Além disso, mais a temperatura do motor será afastada da temperatura Tn à qual o modelo foi calibrado, mais o erro de estimativa será importante. Esse problema é particularmente crítico durante alguns segundos que seguem a partida do motor à frio, ou seja, durante um intervalo de tempo inferior à 3, 5 ou 10 segundos após a partida a frio. Com efeito, durante esse intervalo de tempo, a temperatura das válvulas é muito diferente da temperatura tida durante a fase de calibragem e o jogo sendo maior que aquele medido ou estimado durante o funcionamento do motor na temperatura Tn.

[0116] A relação entre o jogo J e os ângulos de abertura e de fechamento de uma válvula é ilustrada na Figura 5. Mais precisamente, a Figura 5 representa o ato de elevação de uma válvula. O eixo das abscissas representa a posição angular do virabrequim expressado em graus. O eixo das ordenadas representa a altura elevada da válvula expressa em milímetros. A altura elevada é nula quando a válvula estiver fechada, e aumentando à medida que a válvula se abre. Essa altura representa a distância que separa a válvula de abertura que ela fecha.

[0117] Na Figura 5. um jogo J de distribuição não nulo foi representado. A consequência da existência desse jogo J é que ele deverá ser recuperado antes da válvula se abrir. Por consequência, ela modifica o ângulo de abertura e igualmente o ângulo de fechamento da válvula. Com efeito, a distância que separa os ângulos de abertura e de fechamento se dá quando ela for constante.

[0118] As extremidades da válvula elevada terminam pelas zonas onde a altura elevada progrida fragilmente em função do ângulo do virabrequim. Essas zonas são denominadas rampas R. Essas rampas são, portanto, muito planas. Ao contrário, assim que saem dessas zonas correspondendo às rampas R, a derivação da válvula elevada será bem superior e, por exemplo, aqui, ao menos duas vezes superior.

[0119] Face à essas rampas R, uma medida precisa dos ângulos de abertura e de fechamento se torna difícil. O avaliador 78 e o corretor 102 tem por função remediar esses problemas de imprecisão nos ângulos OE, OA, FE e FA.

[0120] O avaliador 78 estima o jogo J entre cada válvula e seu calibrador. Por exemplo, aqui, o jogo estimado Jes é obtido à partir da temperatura medida do líquido de arrefecimento durante a partida do motor e do tempo passado ts após a partida do motor do veículo 2. O avaliador 78 utiliza igualmente um mapeamento pré-gravado, por exemplo na memória 106. Esse mapeamento pré-gravado permite associar à cada temperatura e tempo passado ts um jogo estimado Jes. Tipicamente, esse mapeamento é construído durante a fase de calibragem para cada válvula.

[0121] O corretor 102 corrige cada ângulo OE, OA, FE ou FA em função do jogo correspondente Jes estimado pelo avaliador 78. Por exemplo, aqui, o corretor 102 adiciona ou subtrai um ângulo corretivo β à um ângulo de abertura Om medido durante a fase de calibragem. O ângulo corretivo β é por exemplo dado por um mapeamento predeterminado que permite associar à cada estimativa Jes um valor do ângulo β. Esse mapeamento é por exemplo gravado na memória 106.

[0122] Um exemplo do referido mapeamento é representado na Figura 6. Nessa figura, o eixo das abscissas representa um jogo estimado Jes expressado em milímetros e o eixo das ordenadas representa o valor do ângulo corretivo β. O ângulo corretivo β é nulo por um jogo Jn observado quando a temperatura de funcionamento do motor é igual à temperatura Tn. Com efeito, esse jogo já foi considerado durante a fase de calibragem nas medidas doa ângulos de abertura e de fechamento das válvulas.

[0123] Além disso, para remediar o problema de imprecisão da localização do ângulo de abertura causado pela rampa R, o corretor 102 estará aqui apto a subtrair ao ângulo Om um deslocamento constante Os para ser aproximar do ângulo de abertura real da válvula. Aqui, o deslocamento Os é escolhido para obter um ângulo de abertura sensivelmente no meio da gama angular correspondente à rampa R. Mais precisamente, durante a fase de calibragem, o ângulo Om é medido no exterior da rampa R para ter uma medida precisa. Por exemplo, o ângulo Om corresponde à posição angular do virabrequim quando a altura elevada da válvula for igual a Imm, se encontrando no exterior da rampa R. As medidas das posições angulares para uma altura determinada elevada no exterior da rampa R são bem mais precisas que aquelas realizadas na zona correspondente à rampa R, visto que a derivação do princípio elevado no exterior da rampa R é muito maior.

[0124] Por conseqüência, aqui, o corretor 102 obtém os ângulos de abertura da válvula utilizados no modelo precedentemente descrito com o auxílio das seguintes relações:

[0125] onde: - OE e OA são os ângulos de abertura, respectivamente, das válvulas de escapamento e de admissão corrigidos por estimativa da quantidade de ar fresco, - OEm e OAm são os ângulos de abertura, respectivamente das válvulas de escapamento e de admissão medidas durante a fase de calibragem no exterior da rampa R, - OEs e OAs são os espaçamentos permitindo aproximar os ângulos de abertura de suas posições reais, e - βoε e BOA são os ângulos corretivos calculados à partir dos jogos de distribuição estimados.

[0126] Aqui, o ângulo de fechamento da válvula de escapamento ou de admissão utilizado no modelo descrito acima é estimado à partir das seguintes relações:

[0127] onde: - FEm e FAm são os ângulos de fechamento, respectivamente, de escapamento e de admissão medidos durante a fase de calibragem, - FEs e faz são os espaçamentos constantes permitindo aproximar os ângulos de fechamento de suas posições reais, e - BFE e 3FA são os ângulos corretivos calculados à partir dos jogos de distribuição estimados.

[0128] Os ângulos OEm e FAm poderão ser expressados em função dos ângulos FEm e OAm com o auxílio das seguintes relações:

[0129] onde LLE e LLA são as larguras do princípio elevado, respectivamente das válvulas de escapamento e de admissão.

[0130] Essas larguras LLE e LLA são medidas durante a fase de calibragem.

[0131] O funcionamento da unidade 60 do veículo 1 será agora descrito em mais detalhes com relação ao método da Figura 7.

[0132] Inicialmente, se procede à uma fase 120 de calibragem do modelo de estimativa da quantidade de ar fresco admitida nos cilindros. Durante a fase 120, os diferentes parâmetros do modelo são medidos e regulados. Em particular, os ângulos OEm. FEm, OAm e FAm para cada válvula serão medidos.

[0133] Durante a fase 120, os mapeamentos permitem estabelecer o valor do jogo estimado J em função da temperatura do líquido de arrefecimento e do tempo ts bem como os mapeamentos permitindo estabelecer o valor do ângulo corretivo β em função do jogo estimado Jes sendo estabelecidos.

[0134] Durante uma etapa 122, uma vez o modelo calibrado, os valores dos diferentes parâmetros são implementados no código dos módulos 92 à 102.

[0135] Além disso, durante o funcionamento do motor, a massa Ma de ar fresco admitida nos cilindros é estimada pela unidade 60.

[0136] Mais precisamente, durante uma etapa 124, a temperatura do líquido de arrefecimento durante a partida do motor e o tempo ts são medidas e o avaliador 78 estima os jogos Jes a partir dessas medidas.

[0137] Além disso, durante uma etapa 126, o corretor 102 corrige os ângulos OEm. FEm, OAm e FAm medidos durante a fase 120 para obter os ângulos OE, FE, OA e FA utilizados pelo modelo de estimativa da massa Ma.

[0138] Além disso, durante uma etapa 128, os módulos 92 à 100 calculam a estimativa da massa Ma e do preenchimento total se utilizando os ângulos de abertura e de fechamento da válvula corrigidos durante a etapa 126 e as medidas utilizadas pelos sensores 62, 64.

[0139] Durante uma etapa 130, por exemplo, a massa Ma estimada e o preenchimento total Rempl_tot estimado durante a etapa 128 são utilizados para comandar a admissão de ar nos cilindros do motor do veículo 2.

[0140] Numerosas outras configurações são possíveis.

[0141] Esse ora descrito acima poderá igualmente ser aplicado à um motor desprovido de defasagem do eixo de carnes para a admissão ou ao escapamento.

[0142] Enfim, esse ora descrito acima poderá ser igualmente adaptado ap caso onde não exista cruzamento de válvulas. Nesse caso, a massa Mb_reasp e a massa Mbal_tot são nulas, os que simplifica as relações precedentes.

[0143] O jogo de distribuição das válvulas poderá ser estimado de maneira diferente e em particular a partir de extensões físicas medidas diferentes ou com extensões físicas medidas suplementares. Por exemplo, a posição da válvula poderá ser utilizada para estimar o jogo de distribuição.

[0144] Outros modelos que aquele descrito acima, poderão ser utilizados para estimar a quantidade de ar fresco admitido nos cilindros. Todavia, esses modelos são todos parâmetros com ângulos de abertura e de fechamento das válvulas podendo ser acionados. A correção dos ângulos de abertura e de fechamento poderá ser também implementada para as válvulas de admissão somente ou para as válvulas de escapamento somente ou para as duas.

[0145] Este ora descrito poderá ser adaptado ao caso de motores de três, quatro ou seis cilindros ou de outros números de cilindros.

[0146] Esse ora descrito acima poderá igualmente ser adaptado no caso de motores superalimentados ou não.

[0147] Esse que fora igualmente descrito acima poderá ser aplicado: - ao motor equipado de defasagem de eixo de carnes de admissão ou não; - aos motores equipados de um circuito de recirculação de gás de escapamento mais conhecidos sob o acrônimo de EGR (Recirculação de Gás Exausto), ou - com ou sem injeção de ar ao escapamento.

Claims

1. “MÉTODO PARA ESTIMAR UMA QUANTIDADE DE AR FRESCO”, admitido no interior de uma câmara de combustão de um cilindro de um motor durante um ciclo motor à partir de um modelo parâmetro com ângulos de abertura e de fechamento de válvulas de admissão e de escape, compreendendo a calibragem (120) do modelo à uma temperatura nominal de funcionamento do motor, essa calibragem consistindo ainda de regular o valor dos ângulos de abertura e fechamento, caracterizado por durante o funcionamento do motor à uma temperatura diferente da temperatura nominal, o método compreender a correção (126) dos ângulos de abertura e de fechamento regulados em função de uma estimativa dos conjuntos de distribuição entre as válvulas e seus balancins.

2. “MÉTODO PARA ESTIMAR UMA QUANTIDADE DE AR FRESCO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a correção compreender a conversão de cada conjunto de distribuição estimado em um ângulo corretivo com o auxílio de um mapa predeterminado, e o adicionamento ou a subtração do ângulo corretivo à ao menos um dos ângulos de abertura ou de fechamento regulados durante a fase de calibragem.

3. “MÉTODO PARA ESTIMAR UMA QUANTIDADE DE AR FRESCO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender uma etapa de estimativa (128) de uma massa Ma de ar fresco admitida no interior da câmara de combustão do cilindro do motor durante um ciclo motor, essa etapa compreendendo a estimativa de uma massa total Mtot de gás contínuo na câmara de combustão ao final da admissão do ar fresco, a estimativa de uma massa Mb de gás queimado contido na câmara de combustão ao final do escapamento dos gases queimados, e a estimativa da massa Ma de ar fresco à partir da diferença entre a massa total Mtot e a massa Mb de gás queimado estimado.

4. “MÉTODO PARA ESTIMAR UMA QUANTIDADE DE AR FRESCO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopor a correção (126) consistir igualmente à adição ou subtração de um deslocamento constante do ângulo de abertura ou de fechamento regulado durante a fase de calibragem.

5. “MÉTODO PARA ESTIMAR UMA QUANTIDADE DE AR FRESCO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizadopor a estimativa (124) do conjunto de distribuição ser realizada a partir de uma extensão física representativa da temperatura do motor e do tempo decorrido após o arranque do motor.

6. “MÉTODO PARA ESTIMAR UMA QUANTIDADE DE AR FRESCO”, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopor compreender ainda uma medida (164) da temperatura do líquido de arrefecimento do motor no momento do arranque do motor, essa medida constituindo a extensão representativa da temperatura do motor.

7. “SUPORTE DE GRAVAÇÃO DE INFORMAÇÕES”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes caracterizado por compreender instruções para a execução do referido método, quando essas instruções forem executadas por um computador eletrônico.

8. “AVALIADOR”, de uma quantidade de ar fresco admitido no interior de uma câmara de combustão de um cilindro de um motor durante um ciclo motor, compreendendo um modelo parâmetro com ângulos de abertura e de fechamento de válvulas de admissão e de escapamento permitindo estimar essa quantidade de ar fresco, e ângulos de abertura e de fechamento regulados durante uma fase de calibragem quando o motor funciona à uma temperatura nominal, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes caracterizadopor compreender um corretor (102) capacitado para corrigir os ângulos de abertura e de fechamento regulados em função de uma estimativa dos conjuntos de distribuição entre as válvulas e seus balancins durante o funcionamento do motor a uma temperatura diferente da temperatura nominal

9. VEICULO, de acordo com a reivindicaçao 8, caracterizado por compreender o avaliador.