BRPI0619611A2

BRPI0619611A2 - processo de comando de um motor comportando um circuito de recirculação de um gás de escapamento do tipo de baixa pressão, e, motor

Info

Publication number: BRPI0619611A2
Application number: BRPI0619611-0A
Authority: BR
Inventors: Emmanuel Buis; Michel Leporcq
Original assignee: Renault Sa
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2011-10-04
Also published as: US7937213B2; CN101321942A; RU2008127285A; JP2009518576A; RU2418966C2; US20090199824A1; WO2007066033A2; FR2894623B1; EP1957777A2; JP5062904B2; FR2894623A1; CN101321942B; EP1957777B1; WO2007066033A3

Abstract

PROCESSO DE COMANDO DE UM MOTOR COMPORTANDO UM CIRCUITO DE RECIRCULAçãO DE UM GáS DE ESCAPAMENTO DO TIPO DE BAIXA PRESSãO, E, MOTOR. A invenção refere-se a um comando de motor, particularmente a um processo de comando de um motor comportando um circuito de recirculação (8) de um gás de escapamento (6) do tipo de baixa pressão, consistindo em regular um parâmetro predeterminado de funcionamento do motor controlando uma posição de uma válvula de recirculação (1O) do gás de escapamento disposta no circuito (8) para determinar se a medida de uma grandeza predeterminada da referida válvula (1O) atende a um critério predeterminado, e controlando a posição de um abafador de escapamento (19) disposto fora deste circuito (8) quando medida não atender ao referido critério.

Description

"PROCESSO DE COMANDO DE UM MOTOR COMPORTANDO UM CIRCUITO DE RECIRCULAÇÃO DE UM GÁS DE ESCAPAMENTO DO TIPO DE BAIXA PRESSÃO, E, MOTOR"

A presente invenção refere-se a um processo de comando de um motor de um veículo, notadamente automotivo.

Particularmente, a invenção refere-se a um processo aplicado a um motor dotado de um sistema de recirculação de gás de escapamento e, mais particularmente ainda, dotado de um circuito de recirculação do tipo de baixa pressão.

Um motor deste tipo já é conhecido.

Ele compreende tipicamente um bloco de motor com um coletor de escapamento e de admissão.

Seguindo o trajeto dos gases do escapamento, o coletor de escapamento está em comunicação com uma turbina de um turbocompressor.

Os gases possuem uma energia apta a fazer girar a turbina e um

compressor da qual ele é solidário.

Os gases atravessando a turbina são evacuados para um filtro de partículas de modo a sofrer um tratamento já conhecido.

Na saída deste filtro, uma parte pelo menos dos gases tratados é recirculada com a ajuda do circuito acima mencionado enquanto que a outra parte continua em um conduto de escapamento em direção a um abafador de escapamento e um silencioso.

No circuito de recirculação de baixa pressão, um líquido refrigerante permite abaixar com vantagem a temperatura dos gases recirculados.

Por outro lado, uma válvula de recirculação a jusante do líquido refrigerante permite controlar a vazão destes gases.

Nota-se, aqui, que esta vazão é também controlada por um abafador de admissão.

Com efeito, este está apto a modificar uma diferença de pressão dos gases nos limites da válvula, o que conduz à modificação da vazão.

Os gases recirculados desembocam, em seguida, em um conduto onde circula o ar proveniente de uma entrada de ar e de um filtro de ar.

A mistura de gases assim constituída é, então, encaminhada para o coletor de admissão do motor passando pelo compressor e, eventualmente, um líquido refrigerante de superalimentação de ar.

Sabe-se que, comparado notadamente a um motor dotado de um sistema de recirculação de alta pressão, tal motor oferece desempenhos que respeitam muito bem as diretrizes anti-poluição impostas pelas normas principalmente européias.

Particularmente, sabe-se que este tipo de motor permite reduzir ainda mais as emissões nocivas de óxidos de nitrogênio (Nox) e partículas poluentes, como as partículas de fuligem.

Todavia, sua utilização sendo ainda recente, não são conhecidos processos de comando realmente adaptados a este tipo de motor.

Particularmente, não se conhecem processos de comando que permitem otimizar uma regulação da vazão de ar e/ou da taxa de recirculação em função de um estado de funcionamento da válvula de recirculação e do abafador de escapamento.

Um fim da invenção é, portanto, remediar estes inconvenientes.

A este efeito, propõe-se um processo de comando de um motor provido de um circuito de recirculação de um gás de escapamento do tipo baixa pressão, caracterizado em que ele comporta uma etapa onde se regula um parâmetro predeterminado de funcionamento do motor controlando uma posição de uma válvula de recirculação do gás de escapamento disposta no circuito se a medida de uma grandeza predeterminada desta válvula atender a um critério predeterminado, e controlando uma posição de um abafador de escapamento disposto fora deste circuito se a referida medida não atender ao referido critério.

Aspectos preferidos mas não limitativos deste processo são os seguintes:

- o parâmetro predeterminado de funcionamento do motor é uma taxa de recirculação do gás de escapamento;

- o parâmetro predeterminado é uma vazão de ar destinada a ser misturada ao gás recirculado;

- a grandeza predeterminada é a posição da válvula e o atendimento ao critério consiste em determinar se esta posição é inferior a um valor de limiar estimado;

- determina-se a posição do abafador e da válvula por meio de um único regulador do qual se escolhe automaticamente um ganho de amplificação (Kp, Ki) em função do resultado ligado ao critério;

- estima-se o valor de limiar a partir de um mapeador de regime da velocidade do motor e de vazão de combustível.

Propõe-se, por outro lado, de acordo com a invenção, um motor compreendendo um circuito de recirculação de um gás de escapamento do tipo de baixa pressão, meios de regulação de um parâmetro de funcionamento do motor, meios de controle de uma posição de uma válvula de recirculação do gás de escapamento disposto fora deste circuito, e meios de medida de uma grandeza predeterminada da válvula, caracterizado em que os meios de regulação são adaptados para agir sobre os meios de controle da posição da válvula se a medida da grandeza com relação a esta atender a um critério predeterminado, e sobre os meios de controle da posição do abafador se a referida medida não atender ao referido critério.

Os aspectos preferidos mas não limitativos deste motor são os seguintes:

- os meios de regulação comportam um único regulador do qual um ganho de amplificação é selecionado automaticamente em função do resultado ligado ao critério.

Outros aspectos, finalidades e vantagens da invenção aparecerão melhor na leitura da descrição seguinte da invenção, feita com referência aos desenhos anexos, em que:

- a figura 1 ilustra, a título de exemplo não limitativo, um motor apto a realizar o processo da invenção,

- a figura 2 é um esquema simplificado de uma estrutura de regulação de uma vazão de ar de acordo com a invenção,

- a figura 3 mostra um esquema mais detalhado de um regulador usado na estrutura da figura 2,

- a figura 4 mostra um esquema mais detalhado de um separador de sinal de comando usado na estrutura da figura 2,

- a figura 5 é um esquema de um exemplo não limitativo de uma estrutura de regulação de acordo com a invenção.

Com referência à figura 1, ilustra-se um motor da invenção.

Ele comporta um bloco motor 1, um coletor de admissão 2 e de escapamento 3, um turbocompressor 4 composto de uma turbina 41 e de um compressor 42.

Os gases de escapamento 6, que passam através da turbina 41, são encaminhados para um filtro de partículas 7, a partir do qual um conduto de derivação 8 permite recircular pelo menos em parte estes gases em direção ao compressor 42.

Neste conduto 8, um líquido refrigerante 9 e uma válvula de recirculação 10 são capazes de resfriar e controlar uma vazão destes gases, respectivamente.

Assim, este conduto 8 desemboca em um outro conduto 11 no qual o ar 13 pode circular segundo uma vazão controlada a montante por um abafador de admissão de ar 14.

Nota-se que este ar provém classicamente de um filtro de ar 15 conectado a uma entrada de ar 16.

O conjunto composto do conduto 8, do filtro de partículas 7, do

turbocompressor e do conduto 11 forma um circuito de recirculação de baixa pressão 17.

Ainda na saída do filtro de partículas 7, os gases de escapamento, que não são recirculados, são evacuados em um conduto de escapamento 18 no qual se encontra um abafador de escapamento 19 e um silencioso 20.

O abafador de escapamento 19, em cooperação com a válvula 10, permite notadamente controlar a vazão dos gases recirculados.

Nota-se aqui que, por construção do motor, deve-se considerar que uma regulação desta vazão automaticamente retoma a regulação da taxa de recirculação dos gases de escapamento, geralmente referida como taxa EGR.

Com efeito, estas duas grandezas estão diretamente interconectadas.

Finalmente, o motor ilustrado a título de exemplo não limitativo sobre a referida figura 1 comporta, tipicamente, um líquido refrigerante de ar 21 disposto entre o compressor 42 e o coletor de admissão 2.

Com referência agora à figura 2, representou-se em vista de conjunto uma estrutura de regulação da vazão de ar. A estrutura comporta um regulador 30 que admite, como uma entrada, uma diferença entre uma medida de vazão de ar meas_ar, realizada por meio de um sensor bem conhecido, e um valor consignado de vazão de ar cons_ar, elaborado a montante deste regulador.

O regulador está apto a fornecer um sinal de comando reg_com que permite controlar, de acordo com um critério predeterminado, a válvula EGR 10 e/ou o abafador de escapamento 19.

De acordo com um aspecto da invenção, o sinal de comando acima citado permite controlar uma posição de abertura/fechamento da válvula EGR 10 e do abafador 19.

E o critério predeterminado refere-se a um estado de funcionamento da válvula EGR 10.

Particularmente, de acordo com este aspecto, o critério consiste em determinar se a posição da válvula 10 está apta a assegurar um funcionamento julgado satisfatório.

A título de exemplo não limitativo, pode-se considerar que uma abertura além de 60% da válvula EGR 10 não convém para regular a vazão de ar.

Neste caso, o processo comporta meios 50 que atuam sobre o regulador 30 para que a regulação seja assegurada pelo menos no essencial pelo abafador de escapamento 19 e não mais a válvula EGR 10.

Assim, os meios 50 permitem adaptar a regulação e, particularmente, o regulador 30, sendo seja o critério predeterminado respeitado ou não.

Como ilustrado na figura 2 ainda, os meios 50 atuam sobre um separador de sinal de comando 40.

Este separador 40 transforma o sinal de comando reg_com do regulador 30 em dois sinais de comando 41 e 42. O sinal 41 é um sinal para comandar a posição da válvula EGR 10 enquanto que o sinal 42 é um sinal para comandar a posição do abafador de escapamento 19.

Será agora descrito em maiores detalhes o regulador 30 e o separador 50.

Com relação a este aspecto, a figura 3 mostra esquematicamente um modo de implementação do regulador 30.

Neste caso em questão, trata-se de um regulador proporcional- integral, mas o versado na arte irá compreender que outras implementações são possíveis, como evidente.

De modo clássico, tal regulador comporta uma etapa de amplificação 31 de ganho Kp, um estágio de integração 32, e um segundo estágio de amplificação 23 de ganho Ki associado ao estágio de integração 32.

De acordo com a invenção, os ganhos Kp e Ki podem ter diferentes valores escolhidos de acordo com o fato do referido critério predeterminado ser atendido ou não, por exemplo, caso a válvula EGR 10 tenha uma posição de abertura superior a 60%.

Assim, nesta forma de realização, não se muda a estrutura do regulador 30 seguindo o critério mas, sobretudo, o ou os ganhos usados neste regulador.

Em particular, de acordo com o atendimento do critério predeterminado, usam-se os ganhos Kp e Ki adaptados à válvula EGR 10 ou ao abafador de escapamento 19.

A figura 4 mostra esquematicamente um modo de implementação do separador de valor consignado 40.

Ele comporta dois blocos 45 e 46 que definem, cada um, uma faixa de valores para os quais a válvula EGR IOeo abafador 19 são supostos para regular corretamente a vazão de ar. Por exemplo, no bloco 45, a faixa é definida entre dois patamares de saturação MIN e MAX da válvula 10.

Mais precisamente, com referência à mesma figura, pode-se notar que o separador 40 comporta um bloco de subtração 47 que subtrai do nível reg_com entregue pelo regulador 30 um valor fornecido pelos meios 50.

Este valor define, pelo menos, um limite superior de, pelo menos, uma das faixas acima citadas, na ocorrência de acordo com a figura a faixa do bloco 45.

A diferença obtida na saída do bloco de subtração 47 é, em seguida, injetada no bloco 46.

Tal implementação permite entregar o sinal 41 ou 42 de acordo com o valor do sinal de comando regcom em função das faixas acima citadas.

A título de exemplo não limitativo, supõe-se que o valor fornecido pelos meios 50 seja igual a 100.

Supondo-se, assim, que o valor do sinal reg_com seja igual a 80, portanto inferior a MAX.

Neste caso, o valor deste sinal se encontra na faixa do bloco 45.

Por outro lado, este valor 80 subtraído do valor 100 pelo bloco 47

dá -20.

Este valor 80 está, portanto, compreendido na faixa do bloco 46, mas sendo negativo, considera-se que ele não deve ter efeito sobre a posição abafador de escapamento.

Supondo-se, agora, que o valor do sinal reg_com é igual a 110.

Neste caso, ele não está mais compreendido na faixa do bloco 45 de modo que o sinal reg_com não corresponde mais ao sinal 41.

Assim, na saída do bloco 47, obtém-se o valor 10, que é desta vez positivo e que se encontra na faixa do bloco 46. Por conseqüência, é agora o sinal 42 que corresponde ao sinal regcom.

E a regulação da vazão de ar é então assegurada pelo abafador de escapamento 19 e não mais a válvula EGR 10.

Em particular, para continuar a aumentar a vazão de ar, o regulador vai entregar o sinal 42, de modo a fechar um pouco mais o abafador de escapamento.

Ao mesmo tempo, a válvula EGR 10 irá conservar a posição que ela tinha no momento em que saía da faixa do bloco 45.

Em outros termos, ela irá permanece em um estado considerado como saturado.

Com referência agora à figura 5, representou-se um exemplo não limitativo de uma estrutura de regulação completa de acordo com a invenção.

Encontra-se notadamente nesta figura, o regulador 30 e os blocos 45, 46 e 47.

Pode-se igualmente ver como se estabelece o valor que serve notadamente para definir o referido limite superior da faixa do bloco 45.

Com efeito, utiliza-se, de acordo com um aspecto preferido da invenção, um mapeador 60 de regime da velocidade do motor 61 e vazão do combustível 62 da posição da válvula EGR 10.

Este mapeador 60 serve, por outro lado, de modo indireto para escolher os ganhos Kp e Ki apropriados.

Mais precisamente, uma saída do mapeador 60 é comparada a uma medida mes_pos_EGR da posição da válvula EGR 10.

A este efeito, pode-se estabelecer, a partir por exemplo de duas constantes C1 e C2 e da saída do mapeador 60, um diagrama de histerese normalizado 65 ao qual se compara a medida mes jposEGR.

O resultado desta comparação permite ativar um jogo de valores apropriado para os ganhos Ki e Kp.

Tal seleção é realizada em um bloco 66.

Ele recebe, na entrada, o referido resultado assim como, pelo menos, um jogo de valores para os ganhos Ki e Kp da válvula 10 e do abafador 19.

Ele entrega, assim, um sinal que age sobre o regulador 30.

Por exemplo, este sinal opera uma atualização dos ganhos Kp e Ki nos estágios 31 e 33.

Assim, se se considerar o exemplo dado acima, quando a medida mes_pos_EGR mostra que a abertura da válvula 10 é inferior a 60%, valor fornecido pelo mapeador 60, o bloco 65 envia um sinal do bloco 66 que o leva a selecionar um jogo de parâmetro apropriado ao controle da válvula 10.

Inversamente, quando da medida mes_pos_EGR mostra que a abertura da válvula 10 é superior a 60%, o bloco 65 envia um sinal ao bloco 66 que o envia para selecionar um jogo de parâmetro apropriado ao controle do abafador 19 e não mais da válvula 10.

Como ilustrado ainda na figura 5, o valor consignado da vazão de ar fornecido na entrada da estrutura e comparado à medida da vazão de ar possui um valor que é lido a partir do mapeador 70 em regime da velocidade do motor 61 e vazão de combustível 62.

Assim, os blocos 71, 72 e 73 definem constantes C3, C4 e C5 que definem, elas mesmas, um limite baixo da faixa dos blocos 45 e 46, e um limite alto da faixa do bloco 46.

Nota-se, aqui, que na figura 5, os blocos sobre fundo branco foram definidos quando de uma calibragem, por exemplo uma calibragem do motor sobre banco de teste com rolamento.

Como evidente, a invenção não é nulamente limitada à forma de realização apresentada acima. Particularmente, o parâmetro predeterminado do motor que é regulado pode corresponder à taxa de recirculação dos gases de escapamento.

A este aspecto, a estrutura de regulação admite em entrada não mais que uma medida e um valor consignado de vazão de ar, mas uma estimativa e um valor consignado da taxa de recirculação.

A fim de obter a referida estimativa, podem ser visadas várias soluções.

Uma primeira solução consiste em usar um sensor de temperatura de ar fresco ainda não misturado com os gases recirculados que emanam do circuito de baixa pressão.

Utiliza-se, por outro lado, um sensor de temperatura dos gases recirculados até antes da mistura e um sensor de temperatura da mistura após o circuito de recirculação de baixa pressão.

Uma segunda solução consiste em usar um sensor de temperatura da mistura presente em uma câmara de pleno do motor com um sensor de pressão desta mistura.

Usa-se, por outro lado, como escolhido, uma medida por sensor ou uma estimativa da vazão de ar.

O versado na arte irá compreender que existem ainda outras variantes da invenção.

Particularmente, pode-se também considerar que a regulação da vazão de ar e/ou da taxa de recirculação deve ser primeiramente realizada com o abafador de escapamento 19 depois com a válvula EGR 10 quando o critério predeterminado com relação ao abafador, desta vez, não é mais atendido.

Claims

1. Processo de comando de um motor comportando um circuito de recirculação (8) de um gás de escapamento (6) do tipo de baixa pressão, caracterizado em que ele comporta uma etapa onde se regula um parâmetro predeterminado de funcionamento do motor controlando uma posição de uma válvula de recirculação (10) do gás de escapamento disposta no circuito (8) se a medida de uma grandeza predeterminada desta válvula (10) atender a um critério predeterminado, e controlando uma posição de um abafador de escapamento (19) disposto fora deste circuito (8) se a referida medida não atender ao referido critério.

2. Processo de comando de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro predeterminado de funcionamento do motor é uma taxa de recirculação do gás de escapamento.

3. Processo de comando de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro predeterminado é uma vazão de ar destinada a ser misturada com o gás recirculado.

4. Processo de comando de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a grandeza predeterminada é a posição da válvula (10) e em que o atendimento ao critério consiste em determinar se esta posição é inferior a um valor de limiar estimado.

5. Processo de comando de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que se determina a posição do abafador (19) e da válvula (10) por meio de um único regulador (30), do qual se escolhe automaticamente um ganho de aplicação (Kp, Ki) em função do resultado ligado ao critério.

6. Processo de comando de acordo com uma das reivindicações 4 a 5, caracterizado pelo fato de que se estima o valor de limiar a partir de um mapeador (60) em regime de velocidade do motor e vazão de combustível.

7. Motor compreendendo um circuito de recirculação (8) de um gás de escapamento (6) do tipo de baixa pressão, meios de regulação de um parâmetro predeterminado de funcionamento do motor, meios de controle de uma posição de uma válvula de recirculação (10) do gás de escapamento disposto no circuito (8) e de uma posição de um abafador de escapamento (19) disposto fora deste circuito (8), e meios de medida de uma grandeza predeterminada da válvula (10), caracterizado pelo fato de que os meios de regulação são adaptados para agir sobre os meios de controle da posição da válvula se a medida da grandeza com relação à mesma atender a um critério predeterminado, e sobre meios de controle da posição do abafador, se a referida medida não atender ao referido critério.

8. Motor de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o parâmetro predeterminado de funcionamento do motor é uma taxa de recirculação do gás de escapamento.

9. Motor de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o parâmetro predeterminado é uma vazão de ar destinada a ser misturada ao gás recirculado.

10. Motor de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que os meios de regulação comportam um único regulador (30), do qual um ganho de amplificação (Kp, Ki) é selecionado automaticamente em função do resultado ligado ao critério.