BRPI0701674B1

BRPI0701674B1 - Sistema e método de identificação de combustível

Info

Publication number: BRPI0701674B1
Application number: BRPI0701674-3A
Authority: BR
Inventors: Fernando Lepsch; Marcos Melo Araujo; Hilton Rafael Spiler; Carlos Henrique De Oliveira Melo; Hans Hugo Eichel, Jr
Original assignee: Robert Bosch Limitada
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2022-09-27
Also published as: US20100204928A1; WO2009009848A1; BRPI0701674A2; CN101802376B; US8359168B2; CN101802376A; EP2171242A1

Abstract

SISTEMA E MÉTODO DE IDENTIFICAÇÃO DE COMBUSTÍVEL. A presente invenção refere-se a um sistema e a um método de identificação de combustível, normalmente aplicados a veículos a motores de combustão interna do tipo bicombustível, por meio dos quais é possível identificar qual a composição do combustível utilizado em cada momento, particularmente qual a proporção empregada em uma mistura de gasolina e etanol, ou ainda detectar a presença de combustível em forma de vapor na linha de combustível ou ar, por meio do mesmo dispositivo que realiza o aquecimento do combustível. O sistema de acordo com a invenção compreende um resistor de aquecimento (3) com valor de resistência variável em função da sua temperatura, sendo que o resistor fica disposto em contato com o combustível (2); um dispositivo de medição de corrente (6) que mede a corrente sobre o resistor variável (3); e uma unidade eletrônica de controle (4) conectada ao resistor (3), e conectada ao dispositivo de medição de corrente (6), recebendo deste os valores medidos de corrente do resistor (3), sendo que a unidade eletrônica de controle (4) compreende meios de processamento de dados, com o auxílio dos quais identifica propriedades do combustível (2) com base na corrente do resistor (3).

Description

A presente invenção refere-se a um sistema e a um método de identificação de combustível, normalmente aplicados a veículos com moto- 5 res de combustão interna do tipo bicombustível, por meio dos quais é possível identificar qual a composição do combustível utilizado em cada momento, particularmente qual a proporção empregada em uma mistura de gasolina e etanol, ou ainda obter informações quanto à fase física do combustível ou a existência de ar na linha de combustível.

Descrição do Estado da Técnica

É notável a tendência mundial à adoção de veículos do tipo bi-combustível (“flex fuel”), com a finalidade de reduzir o consumo de combustível fóssil não-renovável e ampliar a utilização de combustíveis renováveis, como o etanol, causando menores danos ao meio-ambiente. Neste contexto, 15 é vantajoso que o veículo seja capaz de identificar a composição do combustível que está sendo usado no momento, a fim de adaptar o seu funcionamento às características daquela composição de combustível.

Já são conhecidos do estado da técnica alguns dispositivos ca-pazes de identificar o combustível que está sendo utilizado no veículo, por 20 exemplo, indicando a proporção de etanol e/ou gasolina presente na linha de combustível.

O pedido de patente internacional WO 2004/029615 refere-se a um sistema de identificação de mistura de gasolina e álcool e a um método para identificação do tipo de mistura que proporcionam uma identificação 25 rápida e segura dos tipos de combustíveis de várias composições. O sistema dispõe de um circuito, no qual um pulso de tensão é aplicado durante um tempo predeterminado a um aquecedor, de modo que a gasolina a ser identificada é aquecida pelo aquecedor. Um sensor de temperatura é disposto na vizinhança do aquecedor para identificar a temperatura do combustível. O 30 tipo de gasolina é identificado por uma tensão diferencial de saída V0 que corresponde à diferença entre a temperatura inicial e a temperatura de pico medidas pelo sensor de temperatura. Além disso, o combustível é aplicado entre os eletrodos de um sensor de concentração de álcool na gasolina. Esta concentração é medida com base no valor da capacidade indutiva do combustível entre os eletrodos, quando da aplicação de uma freqüência de oscilação.

O documento JP 1016957 revela um dispositivo para detectar a taxa de mistura de combustíveis de espécies diferentes. O dispositivo de detecção de acordo com documento japonês compreende um circuito em ponte disposto no trajeto de alimentação de combustível. O circuito apresenta uma resistência de compensação de temperatura, uma resistência de a- quecimento e um circuito de controle que fornece alimentação elétrica para as duas resistências, de modo que a resistência de aquecimento mantenha a temperatura invariavelmente em um valor determinado.

Então, a corrente que passa no circuito em ponte varia à medida que o combustível absorve o calor gerado pela resistência de aquecimento. Como o valor da resistência de aquecimento é, a princípio, constante, a quantidade de calor absorvido pelo combustível varia proporcionalmente à corrente aplicada sobre a resistência. Um operador de cálculo calcula o vo-lume de calor absorvido pelo combustível a partir da resistência de aqueci-mento, pela fórmula que calcula a potência dissipada pela resistência (P = RxI2), a qual depende diretamente da magnitude da corrente elétrica alimentada à resistência de aquecimento pelo circuito de controle. O volume de calor calculado é aplicado a uma fórmula que considera ainda o coeficiente de transferência térmica do combustível K, o calor específico de pressão constante do combustível Cp, a temperatura do combustível To, a densidade do combustível p, a taxa de fluxo do combustível V, temperatura do resistor do fio aquecido T, e as dimensões da resistência de aquecimento. Após isso, é calculado o valor especifico do combustível A = ( p. Cp/k), por meio do qual se determina a proporção da mistura de combustível.

Ou seja, o processo de determinação da composição do com-bustível é feito essencialmente com base no valor do calor absorvido pelo combustível, que equivale à potência dissipada pela resistência de aqueci-mento, e de uma pluralidade de características físicas do combustível, de mandando cálculos muito complexos com funções de segunda ordem inclu-sive. Este cálculo independe do fato de se utilizar uma resistência variável em função da temperatura, uma vez que a temperatura na resistência deve ser mantida constante.

Este circuito apresenta ainda o inconveniente de necessitar de uma resistência de compensação de temperatura para funcionar adequada-mente, pois ele parte do princípio de que a temperatura na resistência de aquecimento é constante, para realizar os cálculos necessários. O circuito de controle deve, portanto, controlar sempre a temperatura da resistência para que ela seja mantida em um valor constante. Além disso, o circuito depende de um operador de cálculo capaz de realizar operações bastante complexas, onerando ainda mais o sistema.

Os sistemas do estado da técnica apresentam ainda o inconve-niente de utilizarem um dispositivo adicional à resistência de aquecimento de combustível especialmente destinado à identificação da composição de combustível.

Finalmente, os sistemas do estado da técnica não sugerem que o mesmo dispositivo utilizado para o aquecimento de combustível seja também empregado para identificar a composição da mistura de gasolina e eta- nol, identificar se o combustível está em estado líquido ou em forma de vapor ou ainda determinar a existência de ar na linha de combustível. Objetivos da Invenção

Um primeiro objetivo da invenção é de proporcionar um sistema que realize uma identificação de propriedades do combustível na linha de combustível através do resistor de aquecimento do combustível, por meio de um circuito simples e seguro.

É também objetivo da invenção proporcionar um sistema e um método capazes de reconhecer a proporção da mistura de combustível na linha de combustível com o auxílio de uma resistência variável para aquecer o combustível, mas que dispensem um mecanismo de compensação e controle de temperatura para a resistência variável a uma temperatura constante.

Um outro objetivo da invenção é de prover um sistema que seja capaz de identificar quando o combustível passou da fase líquida para a fase gasosa/vapor e também qual a proporção de gasolina e etanol na mistura de combustível, sendo que este mesmo sistema realiza simultaneamente o a- quecimento do combustível.

Breve Descrição da Invenção

Os objetivos da invenção são alcançados por meio de um sistema de identificação de combustível que compreende um resistor de aquecimento com valor de resistência variável em função da sua temperatura, conectado a um circuito de alimentação que aplica uma tensão de alimentação sobre o resistor, sendo que o resistor fica disposto em contato direto e realiza troca de calor com o combustível; um dispositivo de medição de corrente que mede a corrente sobre o resistor variável; e uma unidade eletrônica de controle conectada ao resistor, medindo a tensão de alimentação aplicada ao resistor, e conectada ao dispositivo de medição de corrente, recebendo deste os valores medidos de corrente do resistor, sendo que a unidade eletrônica de controle compreende meios de processamento de dados, com o auxílio dos quais identifica propriedades do combustível com base na corrente do resistor.

As propriedades do combustível identificadas pela a unidade ele-trônica de controle compreendem pelo menos um dentre a composição do combustível, a proporção de gasolina e etanol no combustível, e a fase física do combustível.

A unidade eletrônica de controle pode compreender uma memória contendo pelo menos uma tabela pré-calculada associando um valor de corrente do resistor a uma composição determinada de combustível. A tabela pré-calculada é gerada pela fórmula:Uxl = kx Ax(Tq-Tf) sendo que U é a tensão aplicada ao resistor, I é a corrente do resistor, k é o coeficiente de transferência de calor do combustível, A é a área da superfície de contato do resistor com o combustível, Tq é a temperatura do resistor e Tf é a temperatura do combustível.

Alternativamente, o sistema de acordo com a invenção compreende ainda um sensor de temperatura conectado à unidade eletrônica de controle e disposto em contato com o combustível, sendo que o sensor mede a temperatura do combustível e envia os dados de temperatura para a unidade eletrônica de controle, e a unidade eletrônica de controle identifica a composição do combustível também com base na temperatura do combustível.

A unidade eletrônica de controle pode compreender um registro contendo os valores de temperatura do resistor associados aos seus respec-tivos valores de resistência, e possui também meios de controle da tensão de alimentação aplicada sobre o resistor.

Os objetivos da invenção são também alcançados por meio de um método de identificação de combustível que compreende as seguintes etapas:aplicar uma determinada tensão de alimentação sobre um resistor de aquecimento com valor de resistência variável em função da sua tem-peratura e que está em contato e realiza troca de calor com combustível; medir a tensão de alimentação sobre o resistor; medir e monitorar a corrente sobre o resistor; quando a corrente sobre o resistor entrar em regime permanente, identificar propriedades do combustível com base no valor da corrente do resistor.

A etapa de identificar propriedades do combustível compreende identificar pelo menos um dentre a composição do combustível, a proporção de gasolina e etanol no combustível, e a fase física do combustível.

A etapa de identificar propriedades do combustível alternativa-mente compreende consultar uma tabela pré-calculada associando um valor de corrente do resistor a uma composição determinada de combustível. A tabela pré-calculada é gerada pela fórmula: UxI = kx Ax(Tq -Tf) sendo que U é a tensão aplicada ao resistor, I é a corrente do resistor, k é o coeficiente de transferência de calor do combustível, A é a área da superfície de contato do resistor com o combustível, Tq é a temperatura do resistor e Tf é a temperatura do combustível.

Alternativamente, a etapa de identificar propriedades do combus-tível compreende identificar que pelo menos parte do combustível está em estado gasoso, quando a corrente sobre o resistor decresce substancialmente em relação à corrente correspondente ao combustível em estado líquido.

O método de identificação de combustível de acordo com a in-venção pode ser executado por meio de um sistema de identificação de combustível também de acordo com a presente invenção.

Descrição Resumida dos Desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos.

A figura 1 mostra uma vista esquemática do sistema de identifi-cação de combustível de acordo com uma modalidade preferida da invenção; a figura 2 mostra uma vista em seção transversal do resistor de aquecimento do sistema de reconhecimento de combustível disposto dentro da galeria de combustível; e a figura 3 ilustra um gráfico que mostra o comportamento da cor-rente no resistor de aquecimento ao longo do tempo, em função do combustível que está sendo aquecido.

Descrição Detalhada das Figuras

Como pode ser visto nas figuras 1 e 2, o sistema de identificação de combustível de acordo com a presente invenção compreende um resistor variável 3, cujo valor da resistência varia em função da sua temperatura. Este resistor fica disposto preferivelmente na linha de combustível, por exemplo de um veículo de motor de combustão interna, estando diretamente em contato com o combustível 2, e é utilizado para aquecer o combustível por transferência de calor. A linha de combustível, na qual pode ser disposto o resistor 3, é constituída por tanque de combustível, bomba de combustível, mangueira, galeria de combustível 7 e pelo menos um injetor 8. O resistor 3 pode ser colocado em qualquer uma das partes integrantes da linha de combustível, sendo que, de acordo com a presente invenção, preferivelmente o resistor fica alocado dentro da galeria de combustível 7, como mostrado na figura 2.

O resistor variável 3 fica conectado a um circuito de alimentação (não ilustrado) que aplica uma tensão de alimentação a ele. O resistor está ainda conectado a uma unidade eletrônica de controle (ECU) 4, que mede a tensão de alimentação aplicada ao resistor variável 3. Em uma modalidade preferida da invenção, a unidade eletrônica de controle controla um circuito de acionamento que aciona o resistor variável e é capaz de aplicar diferentes valores de tensão de alimentação sobre este resistor. A ECU 4 compreende ainda um processador de dados capaz de realizar operações de cálculo, bem como pelo menos um conversor analógico digital (A/D), o qual converte para a forma digital os dados analógicos enviados à unidade eletrônica de controle, como por exemplo, os valores de tensão aplicada sobre o resistor, assim como dados medidos por dispositivos externos à unidade de controle e enviados à mesma. Em uma forma alternativa da invenção, a unidade de controle compreende uma pluralidade de conversores A/D que funcionam de forma paralela.

A ECU 4 compreende ainda um dispositivo de memória, onde podem ser armazenados os valores de tensão aplicados ao resistor, além de dados gerados pelo próprio processador da ECU, ou ainda outros dados medidos por dispositivos externos e enviados à unidade eletrônica de controle. O dispositivo de memória contém ainda dados pré-programados relativos a características e propriedades de diferentes composições de combustível. Por exemplo, o dispositivo de memória pode compreender pelo menos uma tabela pré-calculada associando um valor de corrente, tensão e/ou resistência a uma composição determinada de uma mistura de combustível compreendendo álcool e gasolina, ou ainda várias tabelas inter-relacionando a corrente e eventualmente a tensão sobre o resistor, ou sua resistência, com características físicas do combustível em condições específicas. A ECU deve conter também registros quanto à relação entre a temperatura e a resistência do resistor variável 3.

Estas tabelas são preferivelmente previamente geradas, sendo que as composições de combustíveis associadas a cada valor de corrente e eventualmente tensão no resistor são calculadas com base no valor do coeficiente de transmissão k correspondente a cada composição de combustí- 5 vel, e o valor de corrente que passa pelo resistor variável quando aquela dada composição de combustível está sendo utilizada pelo veículo. Os princípios e cálculos utilizados na geração desta tabela serão mais detalhadamente descritos posteriormente.

Apenas para fins ilustrativos, e para auxiliar o entendimento dos 10 princípios da invenção, a figura 3 mostra o comportamento da corrente sobre um resistor variável 3 ao longo do tempo, quando este resistor é usado par aquecer gasolina, álcool ou ar. No início da medição, o álcool (linha contínua) e a gasolina (linha traço-ponto) estão no estado líquido. Durante o aquecimento, a temperatura do combustível vai aumentando, até que todo o 15 combustível se evapore. É possível observar no gráfico que a corrente não varia substancialmente, quando o combustível está na fase líquida, ou quando está em transformação de fase (líquido para gasoso). Porém, quando todo o combustível é evaporado, e há somente vapor na linha de combustível, a corrente do aquecedor cai, pois a temperatura do resistor aumenta, já 20 que o coeficiente de transferência de calor altera-se bastante quando se aquece uma substância gasosa.

O sistema de acordo com a invenção também detecta se a linha de combustível esta vazia, ou seja, preenchida com ar. Essa detecção é possível, visto que, quando o resistor aquece o ar (linha tracejada), a corren- 25 te elétrica também se estabiliza em um valor mais baixo do que o valor da corrente em regime permanente para o combustível líquido. Como a queda ocorre logo no início da medição, o sistema pode então, optar em desligar o aquecimento, já que sua função principal é aquecer o combustível.

O sistema de acordo com a invenção compreende um dispositivo 30 de medição da corrente 6 sobre o resistor 3, o qual está conectado à ECU 4 e envia para a mesma os valores de corrente medidos sobre o resistor. Este dispositivo de medição de corrente 6 está preferivelmente conectado em sé- rie com o resistor variável 3 e o circuito de alimentação, estando também conectado à ECU. O dispositivo de medição de corrente pode alternativamente ser constituído de maneira integrada com a própria ECU.

O sistema de acordo com a invenção pode alternativamente dispor ainda de um sensor de temperatura 5 o qual também fica alocado na linha de combustível, de modo a medir a temperatura do combustível. O sensor de temperatura 5 está conectado a uma entrada da ECU, e envia para a mesma os valores medidos de temperatura do combustível. Este componente não é essencial para o funcionamento da presente invenção.

O sistema de acordo com a invenção pode dispensar o uso de um sensor de temperatura de combustível 5, pois precisa apenas conhecer a corrente do resistor variável e a tensão U de alimentação do resistor, para calcular a composição do combustível, ou conhecer seu estado físico. Com base na corrente I do resistor e na tensão do resistor 3, a ECU pode determinar também qual o valor da resistência e da temperatura do resistor Tq.

Caso seja desejável que o sistema de acordo com a invenção obtenha os valores de temperatura inicial do combustível, então o sistema pode utilizar os dados de temperatura do sensor de temperatura da água, ou do sensor de temperatura do ar, que são dispositivos já normalmente utilizados em veículos automotores. Basta, por exemplo, que estes sensores enviem dados direta ou indiretamente à ECU 4. A temperatura inicial do combustível será igual à temperatura do ar ou da água. Assim, não há necessidade de implantação de um sensor de temperatura de combustível adicional dentro da linha de combustível.

Além disso, o sistema de acordo com a invenção possui, alterna-tivamente, um temporizador (“timer”), não ilustrado, o qual é preferivelmente integrado diretamente à ECU 4. Este temporizador é responsável por marcar o intervalo de tempo necessário para que a corrente sobre o resistor 3 se estabilize e entre em regime permanente.

O sistema e o método de identificação de combustível de acordo com a invenção são fundamentalmente baseados no princípio da determinação de propriedades do combustível com base no valor da corrente que pas- sa sobre o resistor variável. Portanto, este resistor variável funciona tanto como sensor de características e propriedades físicas do combustível, quanto como aquecedor de combustível, pois o calor dissipado por este resistor é que aquecerá o combustível até que ele atinja sua temperatura de evaporação. Deste modo, dispensa-se o uso de dois componentes físicos para realizarem estas duas funções diferentes, pois as funções de aquecimento e determinação da composição do combustível são realizadas por um mesmo componente.

O sistema e o método de acordo com a invenção podem tanto identificar qual a composição do combustível, por exemplo, a proporção de etanol e gasolina na mistura, obter informações quanto à fase física de combustível dentro da linha de combustível ou ainda determinar se a linha se encontra vazia. Embora as modalidades preferidas da invenção descritas a seguir sejam destinadas a estas duas aplicações particulares, o escopo da invenção não está restrito a estas aplicações.

As modalidades preferidas de funcionamento do sistema e do método de acordo com a invenção serão mais detalhadamente descritas a seguir.

Inicialmente, a ECU 4 controla um circuito de alimentação que aplica uma determinada tensão de alimentação sobre o resistor 3 disposto na linha de combustível 1. Esta tensão de alimentação é medida pela ECU 4. À medida que esta tensão é aplicada, começa a passar uma corrente elétrica sobre o resistor variável 3, fazendo com que sua temperatura aumente. Assim, o resistor começa a dissipar calor que é absorvido pelo combustível 2 à sua volta, aquecendo-o. Porém, esta dissipação de calor para o combustível depende diretamente do coeficiente de transferência de calor k do combustível, o qual varia em função da composição do combustível, bem como da sua fase física. Por exemplo, o coeficiente de transferência de calor de uma determinada composição de combustível em estado gasoso é maior do que o coeficiente de transferência de calor da mesma composição de combustível em estado líquido. É importante notar que o coeficiente de transferência de calor assume um valor específico diferente para cada proporção de mistura de combustível, ou composição de combustível desejada.

No início do aquecimento do resistor 3 e do combustível, há uma fase transiente em que a potência dissipada pelo resistor é variável ao longo do tempo. A dissipação de calor variável causa uma variação na temperatura do resistor, que conseqüentemente causa uma variação no valor da sua re-sistência. A variação do valor da resistência provoca uma variação na corrente sobre o resistor 3, o que por sua vez, causa uma variação no calor dissipado pelo resistor, ocasionando também novamente uma variação na temperatura da resistência. Este ciclo de variação sucessiva do valor da resistência, corrente e temperatura do resistor se repete até que o sistema se estabilize e entre em regime permanente.

Os valores da corrente sobre o resistor são medidos pelo medidor de corrente 6, e são armazenados e monitorados ao longo do tempo pela ECU 4. Os valores de tensão U são também medidos pela ECU e podem ser armazenados na mesma. Em uma modalidade preferida da invenção, o intervalo de tempo entre o início da aplicação de tensão sobre o resistor e a entrada do sistema em regime permanente é calculado pelo temporizador, e este valor é armazenado da memória da ECU, podendo ser posteriormente usado para o cálculo de algumas propriedades da composição do combustível.

A corrente sobre o resistor 3 é medida pelo dispositivo de medição de corrente 6 e monitorada pela ECU também ao longo da fase transiente, para permitir a identificação do início da operação do sistema em regime permanente, quando o valor da corrente se estabiliza.

Alternativamente, os dados de temperatura do combustível Tf medidos pelo sensor de temperatura 5, ou algum outro sensor do veículo automotor na fase transiente são enviados à ECU, podendo ainda ser arma-zenados na mesma. Esta etapa não é essencial à realização da invenção.

Quando os valores da resistência R, corrente I e temperatura Tq do resistor 3 entram em regime permanente e se estabilizam, é realizada a etapa de identificação de propriedades do combustível. A temperatura do resistor é designada por Tq, pois é a temperatura mais quente do sistema. O combustível 2 sempre está a uma temperatura Tf mais fria do que o resistor 3.

Com base no valor da corrente do resistor I medida pelo dispositivo de medição de corrente 5, e também na tensão aplicada ao resistor, a ECU 4 identifica, com o auxílio dos seus meios de processamento de dados, algumas propriedades do combustível, tais como a composição do combustível, por exemplo a proporção de etanol e gasolina na mistura, ou ainda a fase física de combustível dentro da linha de combustível. Em uma forma preferida da invenção, de posse do valor da corrente I e da tensão de alimentação U, a ECU 4 consulta pelo menos uma tabela pré-calculada registrada em seu dispositivo de memória, associando cada valor de corrente I e eventualmente de tensão U a uma composição determinada de combustível, e descobre assim a composição do combustível que está sendo usada naquele momento.

Esta tabela associando cada valor de corrente I a uma composição determinada de combustível é gerada com base na fórmula (I) abaixo: Uxl=kx Ax(Tq-Tf) em que U é a tensão de alimentação aplicada ao resistor variável, I é a corrente sobre o resistor, k é o coeficiente de transferência térmica do combustível, A é a área da superfície de contato do resistor com o combustível, Tq é a temperatura do resistor e Tf é a temperatura do combustível.

A tensão de alimentação U aplicada sobre o resistor é também sempre medida pela unidade eletrônica de controle, pois a corrente sobre o resistor também depende da tensão de alimentação.

Em regime permanente, os valores de corrente I, temperatura do resistor Tq e temperatura do combustível Tf permanecem estáveis. O valor de A já é conhecido pelo sistema e é constante durante a operação do sistema. Dado que R é um resistor variável cuja resistência, e conseqüente- mente também sua corrente variam em função da sua temperatura, então basta medir a corrente e a tensão sobre o resistor para determinar os valores de resistência e temperatura Tq do resistor. Quanto à temperatura do combustível Tf, para iniciar a operação do sistema, basta medir a temperatu- ra inicial do combustível, a qual será igual à temperatura inicial do resistor Tq e à temperatura ambiente.

Aplicando-se o valor de todas estas variáveis à formula em questão, obtém-se o valor de k. Como o coeficiente de transferência de calor do combustível k é específico para cada composição de combustível, então co-nhecendo-se este valor, sabe-se conseqüentemente qual a composição da mistura de combustível na linha de combustível.

Porém, estes cálculos não são necessariamente realizados pelo sistema, pois o sistema já possui tabelas pré-calculadas associando diretamente os valores de corrente I e eventualmente de tensão e a composição de combustível em cada caso possível.

O sistema e o método de acordo com a invenção podem ser ainda aplicados para detectar se o combustível dentro da linha de combustível está em estado líquido ou em vapor. Quando o combustível está em forma de vapor, o seu coeficiente de transferência de calor k é muito maior do que para o combustível em estado líquido. Assim, quando o combustível começa a se transformar em vapor, a temperatura do resistor varia rapidamente, e conseqüentemente, a resistência do resistor, bem como a corrente que passa sobre ele, também começam a variar muito rapidamente.

Antes da evaporação do combustível, o sistema estava operando em regime permanente, e a corrente sobre o resistor estava estabilizada em um valor conhecido, dependendo da tensão de alimentação aplicada ao resistor 3. Quando o combustível começa a evaporar, a corrente do resistor 3 começa a decrescer rapidamente. O sistema detecta então que a corrente está decrescendo, e se afastando do valor da corrente em regime permanente. Quando esta variação de corrente torna-se mais significativa, por exemplo com um valor em torno de 50%, ou um pouco mais, da corrente em regime permanente para o combustível líquido, então o sistema identifica que pelo menos parte do combustível está em estado gasoso, antes mesmo que a corrente venha a se estabilizar em um valor fixo correspondente ao regime permanente do combustível gasoso. Portanto, o sistema e o método de acordo com a invenção são capazes de detectar se o combustível está em estado líquido ou pelo menos parcialmente em vapor através do compor-tamento observado do valor da corrente no resistor 3.

O uso de um sensor de temperatura 5 do combustível não é es-sencial para o funcionamento do sistema e do método de acordo com a presente invenção. Principalmente em caso de aplicação do sistema e do método de acordo com a invenção meramente para a detecção da fase física do combustível, o uso do sensor de temperatura é dispensável, pois os resultados desejados permitem uma margem de erro maior, podendo ser obtidos por meio de valores menos precisos. Porém, o sensor de temperatura permite que os cálculos do coeficiente de transferência de calor sejam realizados de maneira mais precisa, obtendo-se resultados mais exatos.

O sistema e o método de acordo com a invenção distinguem-se claramente daqueles já conhecidos do estado da técnica, pois permitem que a identificação da proporção da mistura de combustível seja realizada sim-plesmente por um resistor variável 3, o qual é também utilizado para aquecer o combustível. Deste modo, um mesmo dispositivo realiza simultaneamente duas funções distintas, as quais, no estado da técnica atual, são efetuadas por dois dispositivos separados. Assim, o sistema de acordo com a invenção dispensa o uso de dispositivos auxiliares, tais como a ponte de Wheatstone, para medir a composição da mistura de combustível, adicionalmente à resistência de aquecimento.

Além disso, o cálculo realizado pelo sistema de acordo com a in-venção se baseia em princípios distintos daqueles utilizados no estado da técnica. O sistema e o método da presente invenção utilizam apenas o valor da corrente e da tensão sobre o resistor variável para calcular diretamente a proporção de álcool e gasolina na mistura de combustível, sem a necessidade de operações matemáticas complexas. A invenção permite que a temperatura do resistor varie ao longo de todo o período de medição do coeficiente de transmissão de calor do combustível, tanto durante a fase transiente, quanto em regime permanente. Afinal, o uso de um resistor com resistência variável em função da temperatura, e a variação de temperatura do resistor, de sua resistência e de sua corrente são justamente as características que permitem o funcionamento do sistema proposto e a realização do método de acordo com a invenção.

Em última instância, o cálculo do coeficiente de transmissão de calor depende essencialmente da tensão e da corrente que é relacionada à temperatura do resistor variável, que é o corpo mais quente do sistema. En-quanto isso, no dispositivo do estado da técnica descrito no documento japonês JP 1016957, o cálculo do coeficiente de transmissão de calor depende diretamente da temperatura do combustível que é o corpo mais frio do sistema.

O sistema e o método de acordo com a presente invenção permitem o cálculo do valor do coeficiente de transferência de calor, e a conse- qüente determinação da composição do combustível por meio de consultas a tabelas armazenadas no sistema. Isto proporciona uma boa eficiência ao sistema e dispensa o uso de processadores que sejam capazes de realizar operações muito complexas.

O sistema e o método de acordo com a invenção podem ser também utilizados para determinar a composição de outras misturas e outros tipos de combustível diferentes de etanol e gasolina. Para isso, basta conhecer a correlação entre o coeficiente de transferência de calor e a composição de combustível associada a ele, calcular as correntes correspondentes geradas no resistor variável com base na fórmula (I) e programar a unidade eletrônica de controle de acordo com estes parâmetros.

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

Claims

1. Sistema de identificação de combustível (2), compreendendo: um resistor (3) de aquecimento de combustível, com valor de resistência variável em função da sua temperatura, conectado a um circuito de alimentação que aplica uma tensão de alimentação sobre o resistor (3), sendo que o resistor fica disposto dentro da galeria de combustível (7) em contato direto e realiza troca de calor com o combustível (2), e a temperatura do resistor de aquecimento de combustível (3) é variada durante uma operação de aquecimento de combustível; um dispositivo de medição de corrente (6) que mede a corrente sobre o resistor variável (3); e uma unidade eletrônica de controle (4) conectada ao resistor (3), medindo a tensão de alimentação aplicada ao resistor (3), e conectada ao dispositivo de medição de corrente (6), recebendo deste os valores medidos de corrente do resistor (3), caracterizado pelo fato de que a unidade eletrônica de controle (4) compreende meios de processamento de dados, com o auxílio dos quais identifica propriedades do combustível (2) que compreendem a proporção de gasolina e etanol no combustível através da corrente do resistor (3) quando entra em regime permanente, e do coeficiente de transferência de calor do combustível, com base na fórmula: UxI = kxAx(Tq -Tf) sendo que U é a tensão aplicada ao resistor, I é a corrente do resistor (3), k é o coeficiente de transferência de calor do combustível (2), A é a área da superfície de contato do resistor com o combustível, Tq é a temperatura do resistor e Tf é a temperatura do combustível.

2. Sistema de identificação de combustível de acordo com a rei-vindicação 1, caracterizado pelo fato de que as propriedades do combustível identificadas pela unidade eletrônica de controle (4) compreendem pelo menos um dentre a composição do combustível, a fase física do combustível e a existência de ar na linha.

3. Sistema de identificação de combustível de acordo com a rei- vindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a unidade eletrônica de controle (4) compreende uma memória contendo pelo menos uma tabela pré-calculada associando um valor de corrente do resistor (3) a uma composição determinada de combustível.

4. Sistema de identificação de combustível de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender ainda um sensor de temperatura (5) conectado à unidade eletrônica de controle (4) e disposto em contato com o combustível (2), sendo que o sensor (5) mede a temperatura do combustível e envia os dados de temperatura para a unidade eletrônica de controle (4), e a unidade eletrônica de controle (4) identifica a composição do combustível também com base na temperatura do combustível.

5. Sistema de identificação de combustível de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a unidade eletrônica de controle (4) compreende um registro contendo os valores de temperatura do resistor associados aos seus respectivos valores de resistência.

6. Sistema de identificação de combustível de acordo com qual-quer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a unidade eletrônica de controle (4) compreende meios de controle da tensão de ali-mentação aplicada sobre o resistor.

7. Método de identificação de combustível caracterizado por compreender as seguintes etapas: aplicar uma determinada tensão de alimentação sobre um resistor de aquecimento (3) com valor de resistência variável em função da sua temperatura e que está disposto dentro da galeria de combustível (7) em contato e realiza troca de calor com combustível, sendo que a temperatura do resistor de aquecimento (3) varia durante um aquecimento do combustível; medir a tensão de alimentação sobre o resistor (3); medir e monitorar a corrente sobre o resistor (3); quando a corrente sobre o resistor (3) entrar em regime perma-nente, identificar propriedades do combustível (2) que compreendem a pro- porção de gasolina e etanol no combustível, através do valor da corrente do resistor (3) e do coeficiente de transferência de calor do combustível, com base na fórmula: U x I = k x A x (Tq - Tf) sendo que U é a tensão aplicada ao resistor, I é a corrente do resistor (3), k é o coeficiente de transferência de calor do combustível (2), A é a área da superfície de contato do resistor com o combustível, Tq é a temperatura do resistor e Tf é a temperatura do combustível.

8. Método de identificação de combustível de acordo com a rei-vindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de identificar propriedades do combustível compreende identificar pelo menos um dentre a composição do combustível, a fase física do combustível e a existência de ar na linha.

9. Método de identificação de combustível de acordo com a rei-vindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de identificar pro-priedades do combustível compreende consultar uma tabela pré-calculada associando um valor de corrente do resistor (3) a uma composição determinada de combustível.

10. Método de identificação de combustível de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de identificar propriedades do combustível compreende identificar que pelo menos parte do combustível está em estado gasoso, quando a corrente sobre o resistor decresce substancialmente em relação à corrente em regime permanente correspondente ao combustível em estado líquido.

11. Método de identificação de combustível de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de identificar propriedades de combustível compreende identificar se a linha de combustível está vazia, desligando então o aquecimento.

12. Método de identificação de combustível de acordo com qual-quer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de ser executado por meio de um sistema de identificação de combustível como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.