BR112018008728B1

BR112018008728B1 - Método para a identificação combinada de uma diferença de fase do curso do pistão, uma diferença de fase do curso da válvula de entrada e uma diferença de fase do curso da válvula de saída de um motor de combustão interna

Info

Publication number: BR112018008728B1
Application number: BR112018008728-9A
Authority: BR
Inventors: Tobias Braun; Josef Kainz
Original assignee: Continental Automotive Gmbh
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2022-10-25
Also published as: EP3374617A1; DE102015222408B3; JP6671473B2; US10415494B2; CN108350824B; BR112018008728A8; KR20180061380A; KR102030300B1; BR112018008728B8; US20180355815A1; ES2858752T3; BR112018008728A2; CN108350824A; WO2017080711A1; EP3374617B1; JP2019501323A

Abstract

MÉTODO PARA A IDENTIFICAÇÃO COMBINADA DE UMA DIFERENÇA DE FASE DO CURSO DO PISTÃO, UMA DIFERENÇA DE FASE DO CURSO DA VÁLVULA DE ENTRADA E UMA DIFERENÇA DE FASE DO CURSO DA VÁLVULA DE SAÍDA DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA. A presente invenção refere-se a um método para a identificação combinada de uma diferença de fase do curso do pistão, de uma diferença de fase da válvula de entrada e de uma diferença de fase da válvula da saída de um cilindro de um motor de combustão interna, em que as oscilações da pressão dinâmica, atribuíveis ao cilindro, do ar de entrada no trecho de entrada de ar e/ou do gás de exaustão no trecho de saída do gás de exaustão são medidas durante a operação e em que, com base na posição da fase das frequências de sinal selecionadas das oscilações da pressão medidas, linhas de posições de fase iguais são determinadas e, por meio da projeção e troca de fase, são colocadas em um ponto comum de interseção, a partir do que a diferença de fase do curso da válvula de entrada e a diferença de fase do curso da válvula de saída e a (...).

Description

Descrição

[001] A presente invenção refere-se a um método por meio do qual as diferenças de fase do curso do pistão e do curso da válvula das válvulas de entrada e das válvulas de saída de um motor de combustão interna de pistão alternante durante a operação podem ser identificadas de maneira conjunta através da avaliação de oscilações dinâmicas da pressão do ar de entrada e/ou do gás de exaustão, em que as oscilações são medidas no trecho de entrada de ar e no trecho de saída do gás de exaustão, respectivamente.

[002] Os motores de combustão interna de pistão alternante, os quais também serão indicados de maneira abreviada a seguir meramente como motores de combustão interna, têm um ou mais cilindros nos quais, em cada caso, um pistão alternante é arranjado. Para ilustrar o princípio de um motor de combustão interna de pistão alternante, será feita referência a seguir à Figura 1, a qual ilustra por meio de exemplo um cilindro de um motor de combustão interna, que também é possivelmente um motor de combustão interna de múltiplos cilindros, em conjunto com as unidades funcionais mais importantes.

[003] O respectivo pistão alternante 6 é arranjado de forma linearmente móvel no respectivo cilindro 2 e, em conjunto com o cilindro 2, encerra uma câmara de combustão 3. O respectivo pistão alternante 6 é conectado por meio de uma chamada haste de conexão 7 a um respectivo pino da manivela 8 de um eixo de manivela 9, em que o pino da manivela 8 é arranjado de maneira excêntrica com relação ao eixo de rotação do eixo mecânico da manivela 9a. Como resultado da combustão de uma mistura de combustível e ar na câmara de combustão 3, o pistão alternante 6 é impelido de maneira linear "para baixo". O movimento de translação do curso do pistão alternante 6 é transmitido por meio da haste de conexão 7 e do pino da manivela 8 ao eixo de manivela 9 e é convertido em um movimento de rotação do eixo de manivela 9, o que faz com que o pistão alternante 6, depois que passa através de um centro inoperante inferior no cilindro 2, seja movido "para cima" outra vez na direção oposta até um centro inoperante superior. Para permitir a operação contínua do motor de combustão interna 1, durante um chamado ciclo de trabalho de um cilindro 2, em primeiro lugar é necessário que a câmara de combustão 3 seja preenchida com a mistura de combustível e ar, para que a mistura de combustível e ar seja comprimida na câmara de combustão 3 e seja então inflamada e queimada a fim de impelir o pistão alternante 6, e finalmente para que o gás de exaustão que continua presente após a combustão seja descarregado da câmara de combustão 3. A repetição contínua desta sequência resulta na operação contínua do motor de combustão interna 1, com o trabalho sendo realizado de uma maneira proporcional à energia de combustão.

[004] Dependendo do conceito do motor, um ciclo de trabalho do cilindro 2 é dividido em dois cursos distribuídos em uma rotação do eixo de manivela (360°) (motor de dois tempos) ou em quatro cursos distribuídos sobre duas rotações do eixo de manivela (720°) (motor de quatro tempos).

[005] Até a presente data, o motor de quatro tempos era estabe lecido como um impulsor para veículos motorizados. Em um curso de entrada, com um movimento descendente do pistão alternante 6, a mistura de combustível e ar ou então somente o ar fresco (no caso da injeção direta de combustível) é introduzido do trecho de entrada de ar 20 na câmara de combustão 3. Durante o curso de compressão seguinte, com um movimento ascendente do pistão alternante 6, a mistura de combustível e ar ou o ar fresco é comprimido na câmara de combustão 3 e, se for apropriado, o combustível apropriado é injetado de maneira separada por meio de uma válvula de injeção 5, a qual pertence a um sistema de abastecimento de combustível, diretamente na câmara de combustão 3. Durante o curso de operação seguinte, a mistura de combustível e ar é inflamada por meio de um plugue de ignição 4, queima com uma ação de expansão e se expande, realizando o trabalho, com um movimento descendente do pistão alternante 6. Finalmente, em um curso de exaustão, com um outro movimento ascendente do pistão alternante 6, o gás de exaustão que continua presente é descarregado para fora da câmara de combustão 3 no trecho de saída do gás de exaustão 30.

[006] A delimitação da câmara de combustão 3 com relação ao trecho de entrada de ar 20 ou ao trecho de saída do gás de exaustão 30 do motor de combustão interna é realizada de maneira geral, e em particular no exemplo tomado como uma base neste caso, por meio das válvulas de entrada 22 e das válvulas de saída 32. No atual estado da técnica, as ditas válvulas são acionadas por meio de pelo menos um eixo de comando. O exemplo mostrado tem um eixo de comando de entrada 23 para acionar as válvulas de entrada 22 e tem um eixo de comando de saída 33 para acionar as válvulas de saída 32. Há normalmente ainda outros componentes mecânicos (não ilustrados aqui) para a transmissão de força provida entre as válvulas e o respectivo eixo de comando, cujos componentes também podem incluir meios de compensação do jogo da válvula (por exemplo, tucho da panela, alavanca do oscilador, oscilador do tipo de dedo, haste do tucho, tucho hidráulico, etc.).

[007] O eixo de comando de entrada 23 e o eixo de comando de saída 33 são impelidos por meio do próprio motor de combustão interna 1. Para este propósito, o eixo de comando de entrada 23 e o eixo de comando de saída 33, em cada caso por meio de adaptadores de controle do eixo de comando de entrada 24 e de adaptadores de controle do eixo de comando de saída 34 apropriados, tais como, por exemplo, engrenagens dentadas, rodas dentadas ou polias de correia, e com a ajuda de um mecanismo de controle 40 que tem, por exemplo, um mecanismo de engrenagem dentada, uma corrente de controle ou uma correia de controle dentada, são acoplados em uma posição pre- definida com respeito uns aos outros e com relação ao eixo de manivela 9 por meio de um adaptador de controle do eixo de manivela 10 correspondente, que é formado de maneira correspondente como uma engrenagem dentada, uma roda dentada ou uma polia de correia, ao eixo de manivela 9. Por meio desta conexão, a posição de rotação do eixo de comando de entrada 23 e do eixo de comando de saída 33 com relação à posição de rotação do eixo de manivela 9 é, em princípio, definida. Por meio de exemplo, a Figura 1 ilustra o acoplamento entre o eixo de comando de entrada 23 e o eixo de comando de saída 33 e o eixo de manivela 9 por meio das polias de correia e de uma correia de controle dentada.

[008] O ângulo de rotação coberto pelo eixo de manivela durante um ciclo de trabalho será indicado a seguir como a fase de trabalho ou simplesmente como fase. Um ângulo de rotação coberto pelo eixo de manivela dentro de uma fase de trabalho é consequentemente indicado como ângulo de fase. O ângulo de fase do eixo de manivela respectivamente atual do eixo de manivela 9 pode ser detectado de maneira contínua por meio de um codificador de posição 43 conectado ao eixo de manivela 9 ou ao adaptador de controle do eixo de manivela 10, e de um sensor de posição do eixo de manivela 41 associado. Aqui, o codificador de posição pode ser formado, por exemplo, como uma engrenagem dentada com uma multiplicidade de dentes arranjados de modo a serem distribuídos de maneira equidistante em torno da circunferência, em que o número de dentes individuais determina a resolução do sinal do ângulo de fase do eixo de manivela.

[009] Também é do mesmo modo possível, caso apropriado, que os presentes ângulos de fase do eixo de comando de entrada 23 e do eixo de comando de saída 33 sejam detectados de maneira contínua por meio dos codificadores de posição 43 correspondentes e dos sensores de posição do eixo de comando 42 associados.

[0010] Uma vez que, devido ao acoplamento mecânico predefini-do, o respectivo pino da manivela 8, e com este último o pistão alter- nante 6, o eixo de comando de entrada 23, e com este último a respectiva válvula de entrada 22 e o eixo de comando de saída 33, e com este último a respectiva válvula de saída 32, se movem em uma relação predefinida com respeito uns aos outros e de uma maneira dependente da rotação do eixo de manivela, em que os ditos componentes funcionais seguem através da respectiva fase de trabalho de maneira sincrônica com relação ao eixo de manivela. As respectivas posições rotacionais e as posições de curso do pistão alternante 6, das válvulas de entrada 22 e das válvulas de saída 32 levando em consi-deração as respectivas razões de transmissão, podem deste modo ser ajustadas com relação ao ângulo de fase do eixo de manivela do eixo de manivela 9 predefinido por meio do sensor de posição do eixo de manivela 41. Em um motor de combustão interna ideal, deste modo, é possível ser atribuído a cada ângulo de fase do eixo de manivela em particular um ângulo do pino da manivela HZW particular (Figura 2), um curso de pistão particular, um ângulo do eixo de comando de entrada particular e, deste modo, um curso de válvula de entrada particular e também um ângulo do eixo de comando de saída particular e, deste modo, um curso de válvula de saída particular. Ou seja, todos os componentes indicados são, ou se movem, em fase com o eixo de manivela rotativo 9.

[0011] Nos motores de combustão interna 1 modernos, no entanto,é possível que elementos de posicionamento adicionais sejam providos dentro da passagem de acoplamento mecânico entre o eixo de manivela 9 e o eixo de comando de entrada 23 e o eixo de comando de saída 33, por exemplo, de uma maneira integrada no adaptador do eixo de comando de entrada 24 e no adaptador do eixo de comando de saída 34, cujos elementos de posicionamento efetuam uma mudança de fase controlável desejada entre o eixo de manivela 9 e o eixo de comando de entrada 23 e o eixo de comando de saída 33. Estes são conhecidos como os chamados ajustadores de fase nos chamados impulsores de válvulas variáveis.

[0012] Também é ilustrada de maneira simbólica uma unidade de controle de motor programável eletronicamente 50 (CPU), que é equipada com entradas de sinal para a recepção dos vários sinais de sensor que caracterizam a operação do motor de combustão interna, e com saídas de sinal e de potência para o acionamento das unidades de posicionamento correspondentes e acionadores para controlar as funções do motor.

[0013] Para a operação otimizada do motor de combustão interna (no que diz respeito às emissões, ao consumo, à potência, à suavidade de operação, etc.), a carga de gás fresco introduzida na câmara de combustão durante o curso de entrada deve ser conhecida com a melhor precisão possível a fim de permitir que os outros parâmetros para a combustão, tais como, por exemplo, a quantidade de combustível que deve ser abastecida e que é possivelmente injetada de maneira direta, sejam coordenados com a mesma. A chamada troca de carga, isto é, a entrada de gás fresco e a descarga do gás de exaustão, neste caso é altamente dependente do sincronismo de controle das válvulas de entrada 22 e das válvulas de saída 32, ou seja, da curva com relação ao tempo dos respectivos cursos de válvula em relação à curva com respeito ao tempo do curso do pistão. Em outras palavras, durante a operação, a troca da carga é dependente das posições de fase das válvulas da entrada e de saída com relação ao ângulo de fase do eixo de manivela e, deste modo, com relação à posição da fase do pistão alternante.

[0014] Para a determinação da carga de gás fresco e para a coordenação dos parâmetros de controle do motor de combustão interna com a mesma, a técnica anterior envolve a modalidade da medição em um chamado motor de combustão interna de referência em todos os estados de operação que estão ocorrendo, por exemplo, de uma maneira dependente da velocidade de rotação, da carga, possivelmente do sincronismo de controle de válvula pré-definível por meio de ajustadores de fase, possivelmente os parâmetros de operação de turbocompresso- res ou supercompressores de gás de exaustão, etc., e o armazenamento dos ditos valores de medição, ou os derivados dos mesmo, ou modelos que refletem as características na unidade de controle do motor de um motor de combustão interna de produção em série correspondente. Todos os motores de combustão interna de produção em série estruturalmente idênticos do mesmo tipo de série são então operados com este conjunto de dados de referência que é gerado.

[0015] Um desvio, por exemplo, que resulta das tolerâncias de manufatura, das posições relativas reais entre as válvulas de entrada e de saída e o ângulo da fase do eixo de manivela ou a posição do pistão alternante de um motor de combustão interna de produção em série com relação às posições de referência ideais do motor de combustão interna de referência, ou seja, uma diferença de fase do curso da válvula de entrada, do curso da válvula de saída e possivelmente do curso do pistão com relação ao ângulo de fase predefinido pelo sensor de posição do eixo de manivela, ou a posição da fase do eixo de manivela, tem o efeito que a carga de gás fresco extraída realmente se desvia da carga de gás fresco determinada como uma referência, e desse modo os parâmetros de controle baseados na série de dados de referência não são ideais. Durante a operação do motor de combustão interna, esses erros podem ter efeitos adversos no que diz respeito às emissões, ao consumo, à potência, suavidade de operação, etc.

[0016] Para a ilustração dos desvios possíveis que ocorrem em um motor de combustão interna de produção em série, e para a definição da nomenclatura dos ditos desvios, será feita referência a seguir à Figura 2, a qual mostra o motor de combustão interna da Figura 1, mas no qual, para uma melhor vista geral, as designações da referência ilustradas na Figura 1 foram omitidas e somente os desvios correspondentes estão designados.

[0017] Prosseguindo de uma posição de referência do codificador de posição 43 arranjado no adaptador de controle do eixo de manivela 10, o ângulo de fase cujo codificador de posição é detectado pelo sensor de posição do eixo de manivela 41, há múltiplas correntes de tolerância que levam a desvios das posições de fase, daqui por diante também indicadas como diferenças de fase, do pistão alternante 6, das válvulas de entrada 22 e das válvulas de saída 32 com relação às posições de fase de referência ideais.

[0018] Aqui, a diferença de fase do curso do pistão ΔKH resulta, por exemplo, de um desvio do ângulo do pino da manivela HZW, a chamada diferença do ângulo do pino da manivela ΔHZW, com relação à posição de referência do sensor de posição do eixo de manivela 41 e das tolerâncias dimensionais diferentes (não ilustradas) da haste de conexão 7 e do pistão alternante 6.

[0019] Além disso, a diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH resulta, por exemplo, de um desvio na posição do came, a chamada diferença do ângulo do eixo de comando da entrada ΔENW, junto com as tolerâncias mecânicas (não ilustradas) do adaptador de controle do eixo de comando de entrada 24 e do mecanismo de controle 40. Se um ajustador de fase para o eixo de comando da entrada estiver presente, então também será possivelmente levado em consideração um ângulo de ajuste do eixo de comando de entrada ENVW ou um desvio do mesmo do ponto fixado.

[0020] Da mesma maneira, a diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH resulta, por exemplo, de um desvio na posição do came, a chamada diferença do ângulo do eixo de comando de saída ΔANW, junto com as tolerâncias mecânicas (não ilustradas) do adaptador de controle do eixo de comando de saída 24 e do mecanismo de controle 40. Se um ajustador da fase para o eixo de comando de saída estiver presente, então também será possivelmente levado em consideração um ângulo de ajuste ANVW do eixo de comando de saída ou um desvio do mesmo do ponto fixado.

[0021] As possíveis causas dos desvios descritos podem ser, por exemplo: - tolerâncias de manufatura e/ou montagem dos componentes mecânicos envolvidos, e - fenômenos de desgaste tais como, por exemplo, um alongamento da corrente de controle ou da correia dentada por meio do que o eixo de manivela e os eixos de comando de válvulas são acoplados, e - fenômenos de deformação, elástica ou plástica, resultante dos estados de cargas mecânicas elevadas.

[0022] Aqui, a solução precedente ao problema descrito tal como a atual técnica anterior reside, em princípio, na detecção e quantificação dos desvios que estão ocorrendo entre o motor de combustão interna de referência e o motor de combustão interna de produção em série a fim de poder implementar medidas correspondentes para a correção ou compensação através da adaptação de parâmetros de controle.

[0023] Além disso, até agora tem sido procurada uma neutraliza ção desse problema mediante a minimização das tolerâncias de manufatura e montagem. Além disso, por exemplo, o sincronismo de controle é medido no respectivo motor de combustão interna de produção em série estático com base na posição do curso da válvula, no contorno do came, etc., e o motor de combustão interna é ajustado de maneira correspondente durante o processo de montagem.

[0024] Além disso, os sistemas mais atualmente conhecidos operam com um sistema de ponto de referência (feedback da posição). Aqui, em cada caso uma marca da posição que pode ser detectada por meio de um sensor é colocada no eixo de manivela e no eixo de comando de entrada e/ou no eixo de comando de saída, ou também no respectivo adaptador de controle do eixo de manivela e no adaptador de controle do eixo de comando de entrada e/ou no adaptador de controle do eixo de comando de saída, ou também em um ajustador de fase que pode ser provido, etc. Desta maneira, a posição da fase relativa entre o eixo de manivela e o respectivo eixo de comando de entrada e/ou o eixo de comando de saída pode ser determinada, e os desvios com relação aos valores de referência desejados podem ser identificados. Os efeitos indesejados dos ditos desvios podem então ser neutralizados na unidade de controle por meio de uma adaptação ou uma correção dos parâmetros de controle correspondentes de uma maneira dependente dos desvios determinados.

[0025] Em princípio, no entanto, somente algumas das tolerâncias que estão ocorrendo podem ser identificadas por meio desse método. Por exemplo, desse modo não é possível identificar um desvio angular devido a um desvio de posição das respectivas marcas de posição com relação aos eixos de comando de válvulas, ou uma diferença do ângulo do eixo de comando de entrada ΔENW ou uma diferença do ângulo do eixo de comando de saída ΔANW com relação à respectiva posição de referência.

[0026] Outros métodos, tais como a avaliação do sinal do sensor de batidas, a avaliação do sinal da pressão do cilindro, são analogamente conhecidos.

[0027] Além disso, o documento de patente U.S. 6.804.997 B1 divulgou um dispositivo de controle de motor para determinar a posição da fase do eixo de manivela por meio do monitoramento e da avaliação das flutuações da pressão no trecho de entrada. O dispositivo de controle é projetado para determinar as flutuações da pressão do ar de entrada, que indicam um evento do ar de entrada, e desse modo uma posição da fase do eixo de manivela relacionada às mesmas e o seu período correspondente no ciclo do motor. O dispositivo de controle utiliza esses itens de informação para determinar a velocidade de rotação do eixo de manivela e a posição da fase do eixo de manivela a fim de controlar a injeção do combustível e as características de ignição do motor. Os sincronismos de controle das válvulas de entrada e de saída, ou seja, possivelmente as diferenças de fase do curso da válvula de entrada e as diferenças de fase do curso da válvula de saída, não são levados em consideração neste caso, e sob algumas circunstâncias podem influenciar de maneira considerável o resultado.

[0028] O documento de patente DE 10 2005 007 057 divulgou um método de controle de circuito fechado para uma corrente de ar da ale- ta do regulador de pressão, que deve ser controlada na forma de circuito fechado, no trecho de um motor de combustão interna, em que as pulsações da entrada da pressão no trecho de entrada, que também são inter alia influenciadas pelos sincronismos do controle da válvula do motor de combustão interna, são levadas em consideração no controle de circuito fechado da corrente de fluido. Para esta finalidade, as pulsações da pressão são analisadas por meio da transformação rápida de Fourier, e a informação da amplitude é resumida em um fator de distorção que é levado em consideração como uma variável de entrada adicional, por exemplo, para um modelo de controle de circuito fechado matemático multidimensional da corrente de ar da aleta do regulador de pressão. As conclusões específicas a respeito dos sincronismos do controle da válvula, ou seja, as diferenças de fase do curso da válvula de entrada e as diferenças de fase do curso da válvula de saída também possivelmente presentes, do motor de combustão interna não podem ser extraídas por meio deste método.

[0029] O documento de patente DE 35 06 114 A1 divulgou um método para o controle de circuito aberto ou de circuito fechado de um motor de combustão interna em que, de uma maneira dependente de uma variável de operação que compreende pelo menos uma parte de um espectro da oscilação do motor de combustão interna como informação tal como, por exemplo, os sinais da pressão de gás, pelo menos uma variável manipulada do motor de combustão interna é controlada. Para esta finalidade, o espectro do valor ali contido é determinado a partir da variável de operação detectada, como uma parte do espectro da oscilação, pela transformação discreta de Fourier, e é usado como um espectro de medição e comparado com um espectro de refe-rência. Essa variável manipulada do motor de combustão interna que deve ser controlada é controlada então de uma maneira dependente do desvio entre o espectro de medição e o espectro de referência. As conclusões específicas a respeito do sincronismo de controle da válvula e da posição do curso do pistão do motor de combustão interna também não podem ser facilmente tiradas por meio desse método.

[0030] O documento de patente U.S. 2009 0 312 932 A1 divulga um método para efetuar o diagnóstico sobre a combustão dentro de um motor de combustão interna, em que um valor de ajuste da fase de combustão é gerado a partir da velocidade angular do eixo de manivela por meio de uma transformação rápida de Fourier, o dito valor é comparado com um valor de ajuste da fase de combustão esperado, e as diferenças entre os ditos valores maiores do que uma diferença de ajuste de fase de combustão admissível são identificadas.

[0031] Uma abordagem similar para determinar desvios entre um motor de referência e o motor de produção em série e aqueles descritos acima também é divulgada no documento de patente U.S. 2010 0 063 775 A1.

[0032] A presente invenção é baseada no objetivo da provisão de um método simples e barato do tipo descrito na introdução por meio do qual uma identificação particularmente exata das posições reais da fase das válvulas de entrada, das válvulas de saída e do pistão alter- nante é possível, e/ou a diferença de fase do curso do pistão ΔKH, a diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e a diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH podem ser determinadas de maneira confiável durante a operação contínua do motor de combustão interna.

[0033] O dito objetivo é atingido de acordo com a invenção por meio de um método para a identificação combinada de uma diferença de fase do curso do pistão, de uma diferença de fase do curso da válvula de entrada e de uma diferença de fase do curso da válvula de saída de um cilindro de um motor de combustão interna de produção em série durante a operação, tal como na presente invenção.

[0034] As concretizações se referem a modalidades exemplificado- ras e refinamentos do objetivo de acordo com a invenção.

[0035] No método de acordo com a invenção para a identificação combinada de uma diferença de fase do curso do pistão, de uma diferença de fase do curso da válvula de entrada e de uma diferença de fase do curso da válvula de saída de um cilindro de um motor de com bustão interna de produção em série durante a operação, as oscilações da pressão dinâmica, atribuíveis ao respectivo cilindro, do ar de entrada no trecho de entrada de ar e/ou do gás de exaustão no trecho de saída do gás de exaustão do respectivo motor de combustão interna de produção em série são medidas durante a operação e um sinal correspondente da oscilação da pressão é gerado em cada caso a partir destas. Ao mesmo tempo, um sinal do ângulo da fase do eixo de manivela é determinado. A partir do sinal de oscilação da pressão, ao usar a transformação discreta de Fourier, as posições de fase de frequências de sinal selecionadas das oscilações da pressão medidas com relação ao sinal do ângulo de fase do eixo de manivela são determinadas.

[0036] O método também é caracterizado pelas etapas adicionais a seguir: - Com base nas posições de fase determinadas das respectivas frequências de sinal selecionadas, são determinadas as linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas, em que as linhas são dependentes da diferença de fase do curso da válvula de entrada e da diferença de fase do curso da válvula de saída. Isto é executado ao usar linhas de referência de posições de fases iguais, em que as linhas de referência são armazenadas em mapas característicos de linhas de referência ou determinadas por meio de uma respectiva função modelo; - Um ponto de interseção comum das linhas determinadas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas é determinado pela projeção em um plano comum transposto pela diferença de fase do curso da válvula de entrada e pela diferença de fase do curso da válvula de saída e pela mudança de fase dependendo da frequência de sinal das linhas determinadas de posições de fases iguais; - A diferença de fase do curso da válvula de entrada e a diferença de fase do curso da válvula de saída são determinadas a partir do ponto de interseção comum determinado das linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas, e - A diferença de fase do curso do pistão é determinada a partir do valor das mudanças de fase que foram efetuadas no ponto de interseção comum das linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas.

[0037] Um elemento versado no estado da técnica irá resumir todos os componentes que servem para a alimentação do ar nas respectivas câmaras de combustão dos cilindros, e que definem desse modo a chamada passagem de ar, sob a expressão "trecho de entrada de ar" ou também simplesmente "trecho de admissão", "sistema de admissão" ou "trecho de entrada" de um motor de combustão interna. Estes podem incluir, por exemplo, um filtro de ar, uma tubulação de entrada, um distribuidor de entrada ou uma tubulação de distribuição ou, para abreviar, uma tubulação de sucção, uma válvula de aleta do regulador de pressão, e possivelmente um compressor e a abertura de entrada no cilindro ou o duto de entrada do cilindro.

[0038] Por outro lado, a expressão "trecho de saída do gás de exaustão" ou, para abreviar, "trecho do gás de exaustão" ou "trecho de saída" do motor de combustão interna caracteriza os componentes que servem para a descarga controlada do gás de exaustão que emerge das câmaras de combustão após a combustão.

[0039] Para a análise do sinal de oscilação da pressão, este ultimo é sujeitado a uma transformação discreta de Fourier (DFT). Para esta finalidade, um algoritmo conhecido como uma transformação rápida de Fourier (FFT) pode ser usado para o cálculo eficiente da DFT. Por meio da DFT, o sinal de oscilação da pressão é agora decomposto em frequências de sinal individuais que podem ser em seguida analisadas separadamente na forma simplificada no que diz respeito à sua amplitude e à posição da fase.

[0040] No presente caso, foi verificado que, em particular, a posi ção da fase de frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão é dependente dos sincronismos de controle da válvula e do curso do pistão do motor de combustão interna. A posição da fase de uma frequência de sinal neste caso caracteriza a posição relativa do sinal da frequência do sinal com relação ao sinal do ângulo de rotação do eixo de manivela.

[0041] O método de acordo com a invenção tem a vantagem que,sem sensores adicionais, as posições de fase, ou seja, as posições atuais do curso das válvulas de entrada, das válvulas de saída e do pistão alternante do motor de combustão interna, podem ser determinadas com relação ao ângulo da fase do eixo de manivela e com alta precisão e podem desse modo ser usadas para o cálculo exato do processo de mudança de carga e para o ajuste dos parâmetros de controle do motor de combustão interna.

[0042] Em uma modalidade do método, o dito método descreve as etapas, que precedem o método descrito acima de acordo com a invenção, de realização da medição em um motor de combustão interna de referência a fim de determina as linhas de referência de posições de fases iguais de frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão do ar de entrada no trecho de entrada de ar e/ou do gás de exaustão no trecho de saída do gás de exaustão de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de saída de referência e da diferença de fase do curso da válvula de entrada de referência, e de armazenamento das linhas de referência de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada de referência e da diferença de fase do curso da válvula de saída de referência nos mapas característicos de linhas de referência.

[0043] Desta maneira, a determinação da diferença de fase do curso da válvula de entrada e da diferença de fase do curso da válvula de saída e da diferença de fase do curso do pistão pode ser executada de uma maneira simples.

[0044] Os mapas característicos de linhas de referência acima mencionados podem ser vantajosamente armazenados em uma área de memória de uma unidade de controle de motor existente do respectivo motor de combustão interna de produção em série, e desse modo imediatamente disponível para o uso no método acima mencionado durante a operação do motor de combustão interna de produção em série, sem a necessidade de meios de memória separados.

[0045] Também é vantajosamente possível, a partir dos mapas característicos de linhas de referência, determinados tal como descrito acima, das frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão, para a respectiva frequência de sinal, que seja derivada uma função modelo algébrica que replica o perfil das respectivas linhas de referência de ângulos de fases iguais das frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de saída de referência e da diferença de fase do curso da válvula de entrada de referência. Desta maneira, uma formulação matemática das linhas de referência de ângulos de fases iguais se torna disponível, a qual pode ser usada durante o método adicional para a determinação analítica do ponto de interseção comum das linhas de mesma posição da fase e desse modo para a identificação da diferença de fase do curso do pistão, da diferença de fase do curso da válvula de entrada e da diferença de fase do curso da válvula de saída.

[0046] Em um refinamento da invenção, as funções modelo algé- bricas, determinadas tal como descrito acima, para as frequências de sinal selecionadas podem ser armazenadas em uma área de memória de uma unidade de controle do motor do respectivo motor de combustão interna de produção em série. Desta maneira, as funções modelo algébricas ficam imediatamente disponíveis no controlador e podem ser facilmente usadas para a determinação respectivamente atual das linhas de mesma posição da fase. Desse modo, não é necessário ar-mazenar os mapas característicos de linhas de referência correspondentes na memória, os quais compreendem grandes quantidades de dados e desse modo causam um requisito de espaço de memória maior.

[0047] Em uma modalidade adicional do método de acordo com a invenção, a projeção das linhas determinadas de posições de fases iguais em um plano comum transposto pela diferença de fase do curso da válvula de entrada e pela diferença de fase do curso da válvula de saída, e a mudança de fase dependente da frequência do sinal das linhas determinadas de posições de fases iguais a fim de determinar um ponto de interseção comum, são efetuadas com base nas funções algébricas correspondentes. Para esta finalidade, as ilustrações dia- gramáticas usadas neste pedido de patente para uma ilustração melhorada do método são convertidas em funções algébricas ou em operações de processamento. Isto é particularmente vantajoso no caso do método que é executado por meio de uma unidade de processamento programável eletrônica tal como, por exemplo uma unidade de controle de motor correspondente, em que as operações de processamento correspondentes podem ser executadas.

[0048] Sob a suposição acima mencionada, o método pode ser executado em uma unidade de controle de motor programável eletrônica do respectivo motor de combustão interna de produção em série. Isto tem a vantagem que nenhuma unidade de controle ou processa- mento separada é necessária, e os algoritmos do método podem ser incorporados nas sequências correspondentes dos programas de controle do motor.

[0049] Em uma modalidade incrementada da invenção, uma adap tação de variáveis de controle ou de rotinas de controle, por exemplo, a massa do combustível para a injeção, o tempo inicial da injeção, o tempo da ignição, a atuação dos ajustadores de fase dos eixos de comando de válvulas, etc., no contexto de uma correção ou de uma adaptação à diferença de fase do curso do pistão determinada, à diferença de fase do curso da válvula de entrada determinada e à diferença de fase do curso da válvula de saída determinada é executada no controlador do motor. É desse modo possível que o processo de combustão seja otimizado para as condições reais do respectivo motor de combustão interna de produção em série, e desse modo para que a demanda de combustível e os valores de emissões sejam reduzidos.

[0050] Para a execução do método de acordo com a invenção, as frequências de sinal selecionadas correspondem vantajosamente à frequência de entrada como frequência fundamental ou primeiro harmônico e os outros múltiplos, ou seja, do 2° na n° dos chamados "harmônicos" da frequência de entrada do motor de combustão interna.

[0051] Aqui, a frequência de entrada por sua vez de refere singularmente à velocidade de rotação do motor de combustão interna. Então, para as ditas frequências de sinal selecionadas, ao levar em consideração o sinal do ângulo de fase do eixo de manivela detectado em paralelo, indicado neste contexto como ângulo de fase, das frequências de sinal selecionadas, é determinado com relação ao ângulo de fase do eixo de manivela. Isto acarreta resultados particularmente singulares, os quais são desse modo fáceis de avaliar, na determinação das linhas da mesma posição de fase, que resulta desse modo em uma alta precisão dos resultados.

[0052] Também é vantajosamente possível que as oscilações da pressão dinâmicas do ar de entrada no trecho de entrada de ar sejam medidas por meio de um sensor de pressão do tipo de produção em série, o qual já é provido em qualquer caso, na tubulação de entrada. Isto tem a vantagem que nenhum sensor adicional tem que ser provido para esta finalidade e, portanto, nenhum custo adicional é incorrido para a execução do método de acordo com a invenção.

[0053] O sinal do ângulo de fase do eixo de manivela requerido para a execução do método de acordo com a invenção pode ser determinado por meio de uma engrenagem dentada conectada ao eixo de manivela e por meio de um sensor Hall. Tal arranjo de sensor já é analogamente provido nos motores de combustão interna modernos para outras finalidades. O sinal do ângulo de fase do eixo de manivela gerado por meio do dito arranjo de sensor pode ser facilmente utilizado conjuntamente pelo método de acordo com a invenção. Isto tem a vantagem que nenhum sensor adicional tem que ser provido e, portanto, nenhum custo adicional é incorrido para a execução do método de acordo com a invenção.

[0054] Uma consideração detalhada das relações em que a invenção é baseada será apresentada a seguir, com referência às figuras. Nas figuras:

[0055] a Figura 1 mostra um desenho esquemático simplificado de um motor de combustão interna de pistão alternante;

[0056] a Figura 2 mostra o diagrama esquemático de acordo com a Figura 1, com etiquetação dos possíveis desvios da posição e do ângulo de componentes significativos do motor de combustão interna de pistão alternante;

[0057] a Figura 3 mostra dois diagramas tridimensionais para ilustrar a dependência da posição da fase (PL_SF) de duas frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão medida no tre- cho de entrada de ar e/ou no trecho do gás de exaustão na diferença do ângulo do eixo de comando de entrada e na diferença do ângulo do eixo de comando de saída;

[0058] a Figura 4 mostra dois diagramas bidimensionais para ilus trar as linhas de posições de fases iguais para duas frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão medido no trecho de entrada de ar e/ou no trecho do gás de exaustão, projetadas em um plano medido pela diferença do ângulo do eixo de comando de entrada e pela diferença do ângulo do eixo de comando de saída;

[0059] a Figura 5 mostra um diagrama bidimensional de acordo com a Figura 4 com linhas traçadas de posições de fases iguais de frequências de sinal diferentes para uma combinação particular da diferença do ângulo do eixo de comando de entrada e da diferença do ângulo do eixo de comando de saída;

[0060] a Figura 6 mostra um diagrama bidimensional de acordo com a Figura 5 com linhas traçadas de posições de fases iguais de frequências de sinal diferentes para uma combinação particular da diferença do ângulo do eixo de comando de entrada e da diferença do ângulo do eixo de comando de saída no caso de uma diferença de fase do curso do pistão sobreposta;

[0061] a Figura 7 mostra um diagrama de blocos simplificado para ilustrar o método.

[0062] A invenção é baseada na modalidade a seguir:

[0063] Quando são variadas a diferença de fase do curso da válvula de entrada EVH e a diferença de fase do curso da válvula de saída AVH em um motor de combustão interna de referência "ideal", e é analisado o sinal de oscilação da pressão do ar de entrada no trecho de entrada de ar ou do gás de exaustão no trecho de saída de gás de exaustão, indicado daqui por diante de modo abreviado como sinal de oscilação da pressão, por meio da análise de Fourier discreta, e le- vando em consideração as frequências de sinal selecionadas que cor-responderam em cada caso à frequência de entrada ou a um múltiplo das frequências de entrada, foi verificado que, em particular, as posições de fase das frequências de sinal selecionadas individuais, ou seja, a posição relativa do sinal de oscilação da pressão em relação ao sinal do ângulo da fase do eixo de manivela, é dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e da diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH.

[0064] A Figura 3 ilustra essa dependência para duas frequências de sinal diferentes, a frequência de entrada, frequência 1, e o primeiro harmônico, frequência 2.

[0065] Para a variação da diferença de fase do curso da válvula de entrada EVH e da diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH, um respectivo ajustador de fase foi usado para esta finalidade para variar a diferença do ângulo do eixo de comando de entradaΔ ENW e a diferença do ângulo do eixo de comando de saída ΔANW na faixa entre -5° e +5°, e a posição de fase respectivamente associada da respectiva frequência de sinal PL_SF do sinal de oscilação da pressão foi traçada verticalmente acima do plano ΔENW-ΔANW transposto desse modo. Para cada frequência de sinal selecionada, há desse modo uma "superfície de fase" diferentemente inclinada resultante 100, 200 no espaço tridimensional transposto. Se os planos de seção 110, 120, 210, 220 que são paralelos ao plano ΔENW-ΔANW forem colocados agora ao nível das posições de fases diferentes PL_SF da respectiva frequência do sinal, são obtidas as respectivas linhas de interseção com a respectiva superfície de fase 100, 200, em que as linhas podem ser indicadas como linhas de mesma posição de fase. Ou seja, para todas as combinações de ΔENW-ΔANW que ficam ao longo de tal linha da mesma posição de fase, é obtida a mesma posição de fase da frequência selecionada do sinal de oscilação da pres- são. Por outro lado, isto significa que a uma posição de fase determinada de uma frequência de sinal do sinal de oscilação da pressão não pode ser atribuída uma combinação de ΔENW-ΔANW singular.

[0066] A Figura 3 mostra, no caso da frequência 1, a superfície de fase 100 e, a título de exemplo, dois planos de seção 110, 120 nas posições de fase de 260° e 265°. A linha da mesma posição de fase 111 é obtida para a posição de fase de 263°, e a linha da mesma posição de fase 121 é obtida para a posição de fase de 260°. No caso da frequência 2, a superfície de fase 200 e, a título de exemplo, os dois planos de seção 210, 220 nas posições de fase de 216° e 195° são mostrados. A linha da mesma posição de fase 211 é obtida para a posição de fase de 216°, e a linha da mesma posição de fase 221 é obtida para a posição de fase de 195°.

[0067] Para um exame adicional das relações, as linhas da mesma posição de fase de cada frequência de sinal selecionada do sinal de oscilação da pressão foram agora projetadas agora no plano ΔENW- ΔANW. Isto é ilustrado separadamente para a frequência 1 e a frequência 2 na Figura 4, analogamente à Figura 3. As linhas correspondentes da mesma posição de fase 111, 121 para a frequência 1 a 263° e a 260° e também 211, 221 para a frequência 2 a 216° e a 195° também foram denotadas por designações de referência correspondentes nesta ilustração. Pode ser observado que as linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas diferentes têm gradientes diferentes. Se as linhas da mesma posição de fase das frequências de sinais selecionadas diferentes forem projetadas no plano ΔENW-ΔANW uma sobre as outras, tal como ilustrado na Figura 5 com base nas linhas da mesma posição de fase 131, 231, 331 e 431, pode ser observado que as linhas da mesma posição de fase das frequências de sinal diferentes se interceptam exatamente em um ponto, que representa desse modo uma única combinação de ΔENW-ΔANW (é indicado que as linhas da mesma posição de ilustradas nas Figuras 5 e 6 não devem ser consideradas como uma continuação da ilustração das figuras precedentes). Uma vez que, ao tomar um motor de referência ideal como base, uma interação direta e não influenciada do eixo de comando de entrada 23 com as válvulas de entrada 22 e do eixo de comando de saída 33 com as válvulas de saída 32 pode ser suposta, uma diferença do ângulo do eixo de comando de entrada ΔENW pode ser atribuída a uma diferença de fase do curso da válvula de entrada específica ΔEVH, e a diferença do ângulo do eixo de comando de saída ΔANW pode ser atribuída a uma diferença de fase do curso da válvula de saída específica ΔAVH.

[0068] Desse modo, se forem supostas outras relações ideais, en tão é desse modo possível, ao determinar a posição de fase das frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão, e levando em consideração e sobrepondo as linhas conhecidas da mesma posição de fase das posições de fase determinadas da respectiva frequência de sinal pela projeção em um plano ΔEVH-ΔAVH comum, para determinar o único ponto de interseção das linhas da mesma posição de fase, e determinar a partir daí o valor da diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e da diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH.

[0069] Durante outros testes, um desvio da posição do pistão al-ternante, uma chamada diferença de fase do curso do pistão ΔKH, tal como também pode ser esperado em um motor de combustão interna de produção em série, foi agora sobreposto além da diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e da diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH. Aqui, foi verificado que, no caso de uma diferença de fase do curso do pistão ΔKH que ocorre adicionalmente, as linhas da mesma posição de fase das frequências de sinal selecionadas, quando sobrepostas pela projeção em um plano comum, não se interceptam mais em um único ponto. Isto é ilustrado na Figura 6. Aqui, quando as linhas da mesma posição de fase são sobrepostas, são formados múltiplos pontos de interseção separados 311 a 315.

[0070] No entanto, foi verificado que a diferença de fase do curso do pistão ΔKH que está ocorrendo causa uma mudança de fase, a qual é dependente da respectiva frequência de sinal selecionada, da respectiva linha da mesma posição de fase 131, 231, 331 e 431 das frequências de sinal diferentes, em que tal valor de deslocamento de fase é dependente do valor da diferença de fase do curso do pistão ΔKH. Aqui, foi verificado em particular que, com o aumento da frequência, o valor da mudança de fase da respectiva linha da mesma posição de fase também aumenta com uma dependência linear. Desse modo, se, a uma frequência de sinal que corresponde ao 1° harmônico, ocorrer uma mudança de fase da linha associada da mesma posição de fase por um valor X, então no caso do 2° harmônico uma mudança de fase da linha associada da mesma posição de fase por 2X deve ser esperada.

[0071] Desse modo, por meio da mudança de fase correspondente das linhas determinadas individuais da mesma posição de fase 131, 231, 331 e 431 por um valor respectivamente determinado X, 2X, etc., em que o valor é dependente da diferença de fase do curso do pistão ΔKH, um único ponto de interseção pode ser encontrado outra vez.

[0072] Aqui, tal como já foi descrito acima, a posição do ponto de interseção no plano ΔENW-ΔANW fornece as informações a respeito da diferença do ângulo do eixo de comando de entrada ΔENW e a diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e também a diferença do ângulo do eixo de comando de saída ΔANW e a diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH. Por outro lado, a diferença de fase do curso do pistão ΔKH pode ser determinada a partir do valor da mudança de fase requerida para o ponto de interseção comum das linhas da mesma posição de fase 131, 231, 331 e 431.

[0073] As relações ilustradas graficamente nas Figuras 3 a 6 servem para facilitar a compreensão dos princípios do método. As ditas relações também podem ser auto-evidentemente representadas com base nas formulações algébricas correspondentes, e o método pode ser executado nessa base por meio de operações processamento e dos algoritmos de programa correspondentes. Para esta finalidade, as funções modelo matemáticas físicas que correspondem, por exemplo, à ilustração das linhas das posições de fases iguais são derivadas, em que as funções modelo podem ser usadas para a determinação do ponto de interseção comum e da mudança de fase requerida.

[0074] A invenção do método para a identificação combinada de uma diferença de fase do curso do pistão ΔKH, de uma diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e de uma diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH de um motor de combustão interna durante a operação é baseada nas modalidades apresentadas acima e, por conseguinte, é apresentada, em um exemplo, tal como segue:

[0075] Durante a operação do motor de combustão interna, as oscilações dinâmicas da pressão do ar de entrada no trecho de entrada de ar ou do gás de exaustão no trecho de saída do gás de exaustão, ou então em ambas as regiões, são medidas continuamente. A respectiva medição resulta em um sinal de oscilação da pressão. O dito sinal de oscilação da pressão é aplicado a uma unidade de controle do motor de combustão interna. Na unidade de controle, o sinal de oscilação da pressão é sujeitado, por meio de algoritmos de programa armazenados no mesmo, a uma transformação discreta de Fourier, e a posição de fase das frequências de sinal selecionadas, de preferência do primeiro e outros harmônicos da frequência de entrada do motor de combustão interna, das oscilações de pressão medidas em relação ao sinal do ângulo da fase do eixo de manivela é determinada. Subsequentemente, para as frequências de sinal selecionadas individuais, com base na respectiva posição de fase, em cada caso uma linha cor-respondente da mesma posição de fase é determinada. Isso é efetuado em cada caso uma tanto pela seleção de uma linha de referência da mesma posição de fase de um mapa característico de linha de referência que é típico para a série correspondente de motor de combustão interna e que é armazenado em uma área de memória da unidade de controle, ou pelo cálculo por meio de uma respectiva função modelo algébrica, que é típica para a série correspondente de motor de combustão interna e que é armazenada em uma área de memória da unidade de controle, e as operações de processamento e os algoritmos de programa correspondentes.

[0076] As linhas desse modo determinadas da mesma posição de fase das frequências de sinal selecionadas individuais são então, por meio dos algoritmos de programa correspondentes armazenados na unidade de controle, projetadas em um plano comum transposto pela diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e pela diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH, e caso necessário colocadas em um único ponto de interseção comum pela mudança de fase dependente da frequência de sinal das linhas individuais. Da posição do dito ponto de interseção comum no plano medido pela diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e pela diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH, é então possível determinar a diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e a dife-rença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH.

[0077] Se a projeção das linhas da mesma posição de fase no ditto plano comum já não resulta em um único ponto de interseção comum, então deve ser suposto que uma diferença de fase do curso do pistão adicional está presente, o que, tal como discutido acima, resultou em uma mudança da posição da fase das frequências de sinal selecionadas individuais e desse modo das linhas correspondentes da mesma posição de fase na mesma direção por um valor dependente em cada caso da frequência de sinal associada, ou seja, de uma maneira dependente da frequência do sinal. Uma vez que a mudança da posição de fase está unicamente relacionada à diferença de fase do curso do pistão, a mudança (inversa) dependente da frequência do sinal correspondente das linhas da mesma posição de fase para o único ponto de interseção comum resulta em um valor específico para a diferença de fase do curso do pistão ΔKH. Desse modo, a diferença de fase do curso do pistão pode ser determinada a partir do valor da mudança de fase que foi executada para o ponto de interseção comum das linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas.

[0078] Para a execução do método, é necessário que os mapas característicos específicos com linhas de referência da mesma posição de fase ou as funções modelo algébricas correspondentes estejam disponíveis. Estes são dependentes do tipo de construção e do desenho estrutural detalhado do tipo série/série de um motor de combustão interna, e, portanto, devem ser determinados em um motor de combustão interna de referência estruturalmente idêntico que seja típico da série. Para esta finalidade, no motor de combustão interna de referência, o sinal de oscilação da pressão no trecho de entrada de ar e/ou no trecho de saída do gás de exaustão é registrado no maior número possível de pontos de operação, com variação da diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e da diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH, e é sujeitado a uma transformação discreta de Fourier, e as posições de fase para as frequências de sinal selecionadas são armazenadas de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada ΔEVH e da diferença de fase do curso da válvula de saída ΔAVH. Deve ser assegurado aqui que nenhuma diferença de fase do curso do pistão ΔKH seja superposta e falsifique os resultados.

[0079] Com base nesses mapas de dados tridimensionais deter minados desse modo, é então possível, para as frequências de sinal selecionadas individuais, que as linhas da mesma posição de fase sejam determinadas e armazenadas em mapas característicos correspondentes, ou que as funções modelo algébricas para o cálculo das linhas da mesma posição de fase sejam determinadas.

[0080] Os mapas característicos e/ou as funções modelo determinados desse modo são armazenados então em uma área de memória de uma unidade de controle de cada motor de combustão interna de produção em série estruturalmente idêntico, e podem ser usados para a execução do método de acordo com a invenção.

[0081] A Figura 7 ilustra uma modalidade do método de acordo com a invenção para a identificação combinada de uma diferença de fase do curso do pistão, de uma diferença de fase do curso da válvula de entrada e de uma diferença de fase do curso da válvula de saída de um cilindro de um motor de combustão interna de produção em série durante a operação, mais uma vez na forma de um diagrama de blocos simplificado que mostra as etapas principais.

[0082] No início, as oscilações dinâmicas da pressão, atribuíveis ao respectivo cilindro, do ar de entrada no trecho de entrada de ar e/ou do gás de exaustão no trecho de saída do gás de exaustão do respectivo motor de combustão interna de produção em série são medidas durante a operação e um sinal correspondente de oscilação da pressão é gerado a partir dos mesmos, e um sinal do ângulo de fase do eixo de manivela é determinado ao mesmo tempo, tal como ilustrado pelos blocos que são arranjados em paralelo e que são etiquetados com DDS (sinal de oscilação dinâmica da pressão) e KwPw (ângulo de fase do eixo de manivela).

[0083] Então, a partir do sinal de oscilação da pressão (DDS), ao usar a transformação discreta de Fourier (DFT), as posições de fase de múltiplas frequências selecionadas de sinal (PL_SF_1... PL_SF_X) das oscilações da pressão medidas com relação ao sinal do ângulo de fase do eixo de manivela (KwPw) são determinadas, o que é ilustrado por meio dos blocos etiquetados com DFT (transformação discreta de Fourier) e PL_SF_1. PL_SF_X (posição de fase da respectiva frequência de sinal).

[0084] Então, com base na posição de fase determinada (PL_SF_1. PL_SF_X) da respectiva frequência de sinal selecionada, em cada caso uma linha da mesma posição de fase (L_PL_1. L_PL_X) da mesma respectiva frequência de sinal, em que a linha é dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada e da diferença de fase do curso da válvula de saída, é determinada, tal como ilustrado por meio dos blocos etiquetados de modo correspondente. Isso é executado ao usar linhas de referência da mesma posição de fase (Rl-pl_1. PL_PL_X) da respectiva frequência de sinal, em que as linhas de referência são armazenadas nos mapas característicos de linhas de referência ou determinadas por meio de uma respectiva função modelo algébrica. Para esta finalidade, no diagrama na Figura 7, uma memória etiquetada com Sp_RL/Rf é ilustrada, a partir da qual as linhas de referência da mesma posição de fase RL_PL_1. X, ou então as funções modelo al-gébricas correspondentes Rf(PL_1. X), ali providas podem ser acessadas para a finalidade de determinação das ditas linhas.

[0085] Subsequentemente, pelo menos um respectivo ponto de interseção comum das linhas determinadas da mesma posição de fase (L_PL_1. L_PL_X) é determinado então pela projeção em um plano comum transposto pela diferença de fase do curso da válvula de entrada e pela diferença de fase do curso da válvula de saída e pela mudança de fase dependente da frequência do sinal das linhas determinadas de posições de fases iguais, tal como ilustrado pelo bloco etiquetado com SPEm (determinação do ponto de interseção).

[0086] Finalmente, do ponto de interseção determinado das linhas da mesma posição de fase (L_PL_1... L_PL_X) das frequências de sinal selecionadas, a diferença de fase do curso da válvula de entrada (linha de referência ΔEVH) e a diferença de fase do curso da válvula de saída (ΔAVH) são determinadas. A diferença de fase do curso do pistão (ΔKH) é determinada a partir dos valores da mudança de fase que foi executada para o ponto de interseção comum das linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas. Isto é ilustrado pelos blocos etiquetados de maneira correspondente na Figura 7.

[0087] Além disso, a Figura 7 mostra as etapas, que precedem o método descrito acima, de execução da medição em um motor de combustão interna de referência a fim de determinar as linhas de referência da mesma posição de fase (RL_PL_1. X) de frequências de sinal selecionadas do sinal do sinal de oscilação da pressão no trecho de entrada de ar e/ou do gás de exaustão no trecho de saída do gás de exaustão de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de saída e da diferença e da referência de fase do curso da válvula de entrada da referência, e de armazenamento das linhas de referência de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão em cada caso de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada de referência e da diferença de fase do curso da válvula de saída de referência nos mapas característicos de linhas de referência, tal como é ilustrado simbolicamente pelo bloco etiquetado com RL_PL_1. X.

[0088] O bloco etiquetado com Rf(PL_1. x) compreende a derivação das funções modelo algébricas que, como as funções de linha de referência da mesma posição de fase (Rf(PL_1). Rf(PL_X)), replicam o perfil das respectivas linhas de referência de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada de referência e da diferença de fase do curso da válvula de saída de referência, com base nos mapas característicos de linhas de referência previamente determinados.

[0089] Os mapas característicos de linhas de referência ou as funções da mesma posição de fase são armazenados então em uma área de memória (Sp_RL/Rf) de uma unidade de controle do motor (CPU) do respectivo motor de combustão interna de produção em série, onde ficam disponíveis para a execução do método de acordo com a invenção tal como discutido acima.

[0090] A borda mostrada por linhas tracejadas em torno dos blocos correspondentes no diagrama de blocos representa simbolicamente o limite entre uma unidade de controle de motor programável eletronicamente 50 (CPU) do respectivo motor de combustão interna de produção em série, em que o método é executado.

Claims

1. Método para a identificação combinada de uma diferença de fase do curso de um pistão (6), de uma diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) e de uma diferença de fase do curso da válvula de saída (32) de um cilindro (2) de um motor de combustão interna (1) de produção em série durante a operação, sendo que oscilações dinâmicas da pressão, atribuíveis ao cilindro (2), do ar de entrada no trecho de entrada de ar (20) e/ou do gás de exaustão no trecho de saída do gás de exaustão (30) do respectivo motor de combustão interna (1) de produção em série são medidas durante a operação e um sinal de oscilação da pressão correspondente é gerado a partir destes, e sendo que um sinal do ângulo de fase do eixo de manivela (9) é determinado ao mesmo tempo, sendo que, a partir do sinal de oscilação da pressão, ao usar transformação discreta de Fourier, as posições da fase de frequências de sinal selecionadas das oscilações da pressão medidas com relação ao sinal do ângulo de fase do eixo de manivela (9) são determinadas,caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas adicionais com base nas posições de fase determinadas das respectivas frequências de sinal selecionadas, determinar linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas, sendo que as linhas são dependentes da diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) e da diferença de fase do curso da válvula de saída (32), ao usar linhas de referência de posições de fases iguais, sendo que as linhas de referência são armazenadas em mapas característicos de linhas de referência ou determinadas por meio de uma respectiva função modelo algébrica; determinar um ponto de interseção comum das linhas de- terminadas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas mediante projeção em um plano comum transposto pela diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) e da diferença de fase do curso da válvula de saída (32) e pela mudança de fase dependente da frequência do sinal das linhas determinadas de posições de fases iguais; determinar a diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) e a diferença de fase do curso da válvula de saída (32) a partir do ponto de interseção comum determinado das linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas, e determinar a diferença de fase do curso do pistão (6) a partir dos valores da mudança de fase que foi executada para o ponto de interseção comum das linhas de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito método compreende as seguintes etapas precedents executar medição em um motor de combustão interna (1) de referência a fim de determinar linhas de referência de posições de fases iguais de frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão do ar de entrada no trecho de entrada de ar (20) e/ou do gás de exaustão no trecho de saída do gás de exaustão (30) de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) de referência e da diferença de fase do curso da válvula de saída (32) de referência, e armazenar as linhas de referência de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) de referência e da diferença de fase do curso da válvula de saída (32) de referência em mapas característicos de linhas de referência.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os mapas característicos de linhas de referência são armazenados em uma área de memória de uma unidade de controle do motor do respectivo motor de combustão interna (1) de produção em série.

4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, dos mapas característicos de linhas de referência das frequências de sinal selecionadas do sinal de oscilação da pressão, para a respectiva frequência de sinal, uma função modelo algébrica é derivada, a qual replica o perfil das respectivas linhas de referência de posições de fases iguais das frequências de sinal selecionadas do sinal da oscilação da pressão de uma maneira dependente da diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) de referência e da diferença de fase do curso da válvula de saída (32) de referência.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as funções modelo algébricas para as frequências de sinal selecionadas são armazenadas em uma área de memória de uma unidade de controle do motor do respectivo motor de combustão interna (1) de produção em série.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a projeção das linhas determinadas de posições de fases iguais em um plano comum transposto pela diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) e pela diferença de fase do curso da válvula de saída (32), e a mudança de fase dependente da frequência do sinal das linhas determinadas de posições de fases iguais a fim de determinar o seu ponto de interseção comum, são executadas com base em funções algébricas correspondentes.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o método é executado em uma unidade de controle de motor programável eletrônica do respectivo motor de combustão interna (1) de produção em série.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que uma adaptação de variáveis de controle ou de rotinas de controle no contexto de uma correção ou uma adaptação à diferença de fase do curso do pistão (6) determinada, à diferença de fase do curso da válvula de entrada (22) determinada e à diferença de fase do curso da válvula de saída (32) determinada é executada na unidade de controle do motor.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as frequências de sinal sele-cionadas incluem a frequência de entrada e outros múltiplos da frequência de entrada do motor de combustão interna (1).

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as oscilações dinâmicas da pressão são medidas por meio de um sensor de pressão do tipo de produção em série na tubulação de entrada.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sinal do ângulo de fase do eixo de manivela (9) é determinado por meio de uma engrenagem dentada conectada ao eixo de manivela (9) e por meio de um sensor Hall.