BRPI0712766B1 - Motor equipado com um superalimentador - Google Patents

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BRPI0712766B1
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supercharger
angular
speed
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Kouji Shimizu
Takashi Miyamoto
Takao Kawabe
Tetsuo Sakaki
Isamu Kawashima
Toshiro Itatsu
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Yanmar Co., Ltd.
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Abstract

motor com superalimentador. em um motor (1) equipado com um superalimentador (40) consistindo em um compressor (41) tendo uma pluralidade de pás (45) em um eixo de turbina (42) e uma turbina (42), pelo menos um dispositivo indicador (44) é provido no eixo de turbina (42) ou na pluralidade de pás (45), e um sensor de turbo velocidade angular (62), que detecta uma rotação da pluralidade de pás (45), respectivamente, é provido e conectado auma ecu (60). além disso, é provido no motor (1) um dispositivo de computação de turbo velocidade angular, que calcula uma velocidade angular mediante obtenção de uma pluralidade d epulsos por uma rotação do eixo de turbina.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção se refere a uma técnica para detectar uma mudança de taxa angular de um superalimentador e controlar um motor de modo a impedir que o superalimentador entre em uma área de pico de pressão em um motor com injeção eletronicamente controlada equipado com o superalimentador.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA [002] Em um motor, quando uma massa de ar admitido no mesmo é aumentada, um combustível que queima pode ser otimizado de modo a melhorar a potência. Um superalimentador é um dispositivo que comprime um ar ambiente de modo a incrementar uma densidade do ar e conduzir o mesmo para dentro de um cilindro. Por exemplo, um turbocompressor é conhecido como um superalimentador que gira uma turbina por intermédio da energia de descarga do ar e superalimenta a mesma com um compressor.
[003] Em um motor equipado com um superalimentador, uma pressão de carga é limitada por uma área de pico de pressão, independente de se o superalimentador é um superalimentador normal ou um turbocompressor de geometria variável (VGT). Pico de pressão é um fenômeno que gera uma vibração, assim como varia um volume de ar, uma pressão do vento e uma velocidade de rotação, e o que é pior, causa uma impossibilidade de deslocamento, quando o superalimentador é acionado em um estado de conectar uma ventoinha de fluxo centrífugo/axial ou um compressor e semelhantes a uma linha de conduto, de modo a comprimir de forma compressiva o volume de
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2/32 ar.
[004] A área de pico de pressão está presente em uma área de baixa capacidade de ar/rotação de alta velocidade, quando ela é representada por uma curva de pressão com uma pressão e um volume de ar como características do superalimentador. Esse limite da área de pico de pressão é referido como uma limitação de pico de pressão. A limitação de pico de pressão depende de um nível de pressão, de um modelo de um propulsor ou modelos dos superalimentadores e semelhantes.
[005] Quando o superalimentador é acionado além da limitação de pico de pressão, um som anormal é gerado devido à variação de uma pressão intensificadora ou uma vibração de onda de pressão, desse modo, eventualmente levando a danos devido à vibração do compressor. Em geral, como os motores têm dispersões de desempenho como produtos, uma quantidade de injeção do motor é controlada de modo que o superalimentador é acionado na área a partir da limitação de pico de pressão até um resvalamento (tolerância). Devido à necessidade do resvalamento para o motor, um avanço em um torque de baixa velocidade era significativamente limitado.
[006] Convencionalmente, existe um método conhecido para limitar a quantidade de injeção utilizando um sensor de pressão de carga e semelhantes, quando o superalimentador é retido no estado de pico de pressão. Contudo, esse método pode limitar a quantidade de injeção apenas quando o pico de pressão é efetivamente gerado. Em outras palavras, permanece o fato de que o pico de pressão é efetivamente gerado e um som inspiratório abrasivo
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3/32 e uma vibração do superalimentador são gerados. Há um problema em termos de credibilidade nesse método.
[007] Por exemplo, no documento JP 2003-240788, é descrito um meio para medir a variação de pressão do superalimentador e um indicador de turbo rotação por um sensor de indicador de turbo rotação de modo a controlar o superalimentador. Contudo, o meio de acordo com o documento JP 2003240788, que detecta apenas o número de turbo rotações, pode reduzir o resvalamento com base no número de rotações gerado pelo pico de pressão, mas não pode completamente eliminar o mesmo. Além disso, quando uma característica de giro excessivo do turbo é gerada, durante a duração de transição tal como durante o bloqueio EGR ou aceleração e desaceleração, o número de turbo rotações é decidido erroneamente ou a quantidade de injeção é rapidamente aumentada e diminuída. Desse modo, permanece ainda um problema de ordem prática.
[008] Além disso, o sensor de número de turbo rotações conforme descrito no documento JP 2003-240788, no qual o sensor recebe um sinal a partir de um eixo, pode medir apenas um sinal por uma rotação. A esse respeito, o sensor não pode detectar o turbo pico de pressão envolvendo uma variação de rotação. Além disso, no sensor de número de turbo rotações conforme descrito no documento JP 2003-240788, uma elevada capacidade de pico é definida como o número de rotações mediante realização de uma análise de frequência, considerando o caso em que o sinal inclui um ruído. Consequentemente, o sensor realiza uma filtração e não pode detectar uma variação de rotação
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4/32 instantânea.
[009] Em outras palavras, como a
técnica anterior e o sensor de número de turbo
rotações , conforme descrito no documento JP 2003-
240788, não pode detectar o ponto limitador do turbo
pico de pressão, o motor e o superalimentador não
podem ser eficientemente acionados devido à necessidade de resvalamento.
[0010] O problema a ser resolvido é o de identificar a limitação de pico de pressão de modo a acionar eficientemente o motor.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0011] O problema a ser resolvido pela presente invenção é conforme mencionado acima. A seguir, o meio para resolver o problema será descrito.
[0012] A presente invenção compreende pelo menos um meio indicador provido no eixo de turbina ou na pá, um dispositivo de detecção, o qual detecta uma rotação do meio indicador e uma rotação da pluralidade de pás, respectivamente, e é conectado a um dispositivo de controle, e um dispositivo de computação de turbo velocidade angular, que calcula a velocidade angular mediante recebimento de uma pluralidade de pulsos por uma rotação do eixo de turbina em um motor equipado com um superalimentador consistindo em um compressor tendo uma pluralidade de pás em um eixo de turbina e uma turbina.
[0013] Na presente invenção, o tamanho do pulso obtido pelo dispositivo de detecção é calculado como uma turbo velocidade angular pelo dispositivo de detecção de turbo velocidade angular
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5/32 e um número de turbo rotações (uma turbo velocidade angular média) é calculada quando a turbo velocidade angular é constante.
[0014] A presente invenção compreende um dispositivo de controle em que a turbo velocidade angular é definida como um valor absoluto da turbo velocidade angular ou um valor relativo da turbo velocidade angular média.
[0015] A presente invenção compreende um dispositivo de detecção de pico de pressão de superalimentador, em que o mesmo avalia se o superalimentador está próximo de uma área de pico de pressão quando um valor de amplitude de turbo velocidade angular está além de um limite predeterminado.
[0016] A presente invenção compreende um dispositivo de detecção de carga do motor para detectar a carga de um motor, um dispositivo de detecção do número de rotações do motor para detectar um número de rotações do motor, um mapa de valores de amplitude de velocidade angular adequada, que memoriza um limite predeterminado da turbo velocidade angular com base na carga do motor e no número de rotações do motor, e um dispositivo de controle, em que o mesmo avalia se o acionamento do superalimentador se aproxima da área de pico de pressão quando a turbo velocidade angular está além do valor de amplitude de velocidade angular adequada.
[0017] A presente invenção compreende um dispositivo para evitar pico de pressão, em que o mesmo controla de modo que pelo menos um fluxo de saída de uma quantidade de injeção de combustível,
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6/32 uma pressão de injeção de combustível ou uma temporização de injeção de combustível é reduzida quando o acionamento do superalimentador se aproxima da área de pico de pressão.
[0018] A presente invenção compreende um dispositivo de detecção de carga do motor para detectar a carga do motor, um dispositivo de detecção do número de rotações do motor para detectar o número de rotações do motor, uma configuração preliminar de limite do número de turbo rotações adequado utilizando a carga do motor e o número de rotações do motor, e um dispositivo de detecção de falha do superalimentador, em que o mesmo avalia se o superalimentador está anormal quando o número de turbo rotações por intermédio do dispositivo de detecção de turbo velocidade angular está além do limite do número de turbo rotações adequado na condição do motor com base na carga do motor por intermédio do dispositivo de detecção da carga do motor e do número de rotações do motor pelo dispositivo de detecção do número de rotações do motor.
[0019] A presente invenção compreende um sistema de refluxo de gás de descarga, um dispositivo de controle de volume de refluxo de gás de descarga, que controla o volume de refluxo do sistema de refluxo de gás de descarga com base no número de turbo rotações pelo dispositivo de detecção de turbo velocidade angular.
[0020] A presente invenção compreende o dispositivo de detecção do número de rotações do motor, um dispositivo de redução da capacidade normal, o qual reduz a carga do motor e o número de
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7/32 rotações do motor em um momento arbitrário quando uma anormalidade é detectada com base no número de rotações do motor pelo dispositivo de detecção do número de rotações do motor e o número de turbo rotações por intermédio do dispositivo de detecção de turbo velocidade angular.
[0021] A presente invenção compreende pelo menos dois ou mais cilindros, um dispositivo de deslocamento com cilindros reduzidos para parar o acionamento de um cilindro quando uma anormalidade do cilindro é gerada e continuar a acionar com os cilindros restantes, exceto o cilindro reduzido, um dispositivo de controle de injeção de combustível enquanto se deslocando com cilindros reduzidos, o qual controla pelo menos uma entre a quantidade de injeção de combustível, a pressão de injeção do combustível ou a temporização de injeção de combustível dos cilindros restantes com base no número de turbo rotações por intermédio do dispositivo de detecção de turbo velocidade angular enquanto se deslocando com cilindros reduzidos.
0022]
A presente invenção mostra os seguintes efeitos.
0023]
Na presente invenção uma mudança de taxa angular em uma rotação do superalimentador pode ser facilmente detectada. A turbo velocidade angular pode ser detectada adequadamente utilizando-se um dispositivo de detecção mediante provisão das pás com o meio indicador, desse modo reduzindo-se o custo.
[0024] Na presente invenção, dispositivo de detecção de turbo velocidade angular e o dispositivo de detecção de turbo velocidade
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8/32 angular convencional podem ser duplicados. Em outras palavras, a versatilidade do dispositivo de detecção de velocidade angular pode ser aperfeiçoada, desse modo reduzindo-se o custo.
[0025] Na presente invenção, o valor da turbo velocidade angular calculado pode ser facilmente aplicado a outro controle, desse modo avançando a versatilidade.
[0026] Na presente invenção, pode ser avaliado se o superalimentador se aproxima da limitação de pico de pressão devido à variação da turbo velocidade angular. Em outras palavras, o resvalamento para a área de pico de pressão não é detectado, ou uma faixa permissível de limite para a área de pico de pressão pode ser minimizada, desse modo acionando eficientemente o motor.
[0027] Na presente invenção, pode ser drasticamente avaliado se o superalimentador se aproxima da área de pico de pressão mais do que antes, desse modo fazendo que o pico de pressão seja evitado de acordo com a condição do motor, por exemplo, aperfeiçoando a operabilidade do motor.
[0028] Na presente invenção, quando o turbo acionamento se aproxima do limite de pico de pressão, o acionamento na área de pico de pressão pode ser evitado mediante realização imediata do controle de injeção de combustível. Em outras palavras, se pode evitar que o acionamento entre na área de pico de pressão, desse modo aperfeiçoando a credibilidade do motor.
[0029] Na presente invenção, a anormalidade do turbo pode ser facilmente avaliada, desse modo avançando a confiabilidade do turbo
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9/32 acionamento.
[0030] Na presente invenção, o número de turbo rotações está em proporção (está em proporção inversa a, dependendo do sistema) à quantidade de EGR, desse modo aperfeiçoando a operabilidade do motor. A resposta à quantidade de EGR é mais favorável mediante detecção do número de rotações proporcional à quantidade de EGR em comparação com o sensor de temperatura e o sensor de pressão, desse modo melhorando a capacidade de controle do motor.
[0031] Na presente invenção, um acionamento baseado no número de rotações e carga durante o acionamento de cancelamento de taxa é possível, mediante substituição do número de turbo rotações pela carga. Consequentemente, o acionamento de redução da capacidade normal pode ser realizado considerando a carga, desse modo melhorando a segurança do motor.
[0032] Na presente invenção, o controle de injeção de combustível com base na carga, enquanto se deslocando com cilindros reduzidos, pode ser realizado mediante substituição do número de turbo rotações pela carga. Consequentemente, a segurança do motor pode ser aperfeiçoada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0033] A Figura 1 é um diagrama de uma configuração de sistema de um motor a diesel de quatro cilindros equipado com superalimentador de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0034] A Figura 2 é um diagrama de uma estrutura em seção transversal de um compressor do superalimentador de acordo com uma modalidade da
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10/32 presente invenção.
[0035] A Figura 3 é um diagrama mostrando uma construção de um dispositivo de detecção de turbo velocidade angular de acordo com a presente invenção.
[0036] A Figura 4 é um gráfico mostrando uma alteração em um intervalo de pulso para um pulso.
[0037] A Figura 5 é um gráfico mostrando outra alteração em um intervalo de pulso para um pulso.
[0038] A Figura 6 é um gráfico mostrando uma área de pico de pressão em uma correlação entre um volume de ar e uma pressão.
[0039] A Figura 7 é um diagrama de mapa mostrando uma turbo velocidade angular adequado com base em um número de rotações do motor e uma carga do motor.
[0040] A Figura 8 é um fluxograma de um controle para evitar pico de pressão.
[0041] A Figura 9 é um diagrama de mapa mostrando uma quantidade de injeção de combustível adequada com base no número de rotações do motor e carga do motor.
[0042] A Figura 10 é um diagrama de mapa mostrando uma área adequada do número de turbo rotações com base no número de rotações do motor e carga do motor.
[0043] A Figura 11 é um diagrama de
fluxo do controle de detecção de falha do
superalimentador.
[0044] A Figura 12 é um gráfico
mostrando uma correlação entre o núme ro de turbo
rotação e quantidade EGR.
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11/32 [0045] A Figura 13 é um diagrama de uma estrutura de um sistema LPL como sistema EGR.
[0046] A Figura 14 é um gráfico mostrando uma correlação entre o número de turbo rotação e a quantidade EGR no sistema LPL.
[0047] A Figura 15 é um gráfico mostrando uma correlação entre o número de rotação do motor assim como o número de turbo rotações e um tempo em um dispositivo de redução de capacidade normal.
[0048] A Figura 16 é um gráfico mostrando uma correlação entre o número de rotações do motor assim como o número de turbo rotações e uma velocidade acelerada em um dispositivo de redução de capacidade normal.
[0049] A Figura 17 é um diagrama de uma configuração de sistema de um motor a diesel de quatro cilindros enquanto se desloca com cilindros reduzidos.
RELAÇÃO DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS motor superalimentador compressor meio indicador
ECU sensor de turbo velocidade angular DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0050] A seguir, serão descritas modalidades da presente invenção.
[0051] A Figura 1 é um diagrama de uma configuração de sistema de um motor a diesel de quatro cilindros equipado com um superalimentador de acordo com uma modalidade da presente invenção. A
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Figura 2 é um diagrama de uma estrutura em seção transversal de um compressor do superalimentador de acordo com uma modalidade da presente invenção. A Figura 3 é um diagrama mostrando uma construção de um dispositivo de detecção de turbo velocidade angular de acordo com a presente invenção.
[0052] A Figura 4 é um gráfico mostrando uma alteração em um intervalo de pulso para um pulso. A Figura 5 é um gráfico mostrando outra alteração em um intervalo de pulso para um pulso. A Figura 6 é um gráfico mostrando uma área de pico de pressão em uma correlação entre um volume de ar e uma pressão.
[0053] A Figura 7 é um diagrama de mapa mostrando uma turbo velocidade angular adequada com base em um número de rotação do motor e uma carga de motor. A Figura 8 é um diagrama de fluxo de um controle para evitar pico de pressão. A Figura 9 é um diagrama de mapa mostrando uma quantidade de injeção de combustível adequada com base no número de rotação do motor e na carga do motor.
[0054] A Figura 10 é um diagrama de mapa mostrando uma área adequada do número de rotação de turbo com base no número de rotação do motor e na carga do motor. A Figura 11 é um diagrama de fluxo do controle de detecção de falha de superalimentador. A Figura 12 é um gráfico mostrando uma correlação entre o número de turbo rotação e a quantidade EGR.
[0055] A Figura 13 é um diagrama de uma estrutura de um sistema LPL como sistema EGR. A Figura 14 é um gráfico mostrando uma correlação entre o número de turbo rotação e a quantidade EGR no sistema LPL. A Figura 15 é um gráfico mostrando uma
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13/32 correlação entre o número de rotação do motor assim como o número de turbo rotação e um tempo em um dispositivo de redução de capacidade normal.
[0056] A Figura 16 é um gráfico mostrando uma correlação entre o número de rotação do motor assim como do número de turbo rotação e uma velocidade acelerada em um dispositivo de redução de capacidade normal. A Figura 17 é um diagrama de uma configuração de sistema de um motor a diesel de quatro cilindros enquanto se deslocando com cilindros reduzidos.
[0057] Um motor a diesel de quatro cilindros um equipado com um superalimentador 40 de acordo com uma modalidade da presente invenção será descrito.
[0058] Conforme mostrado na Figura 1, o motor a diesel 1 (em seguida, referido simplesmente como motor) é um motor de quatro cilindros equipado com quatro cilindros 91, 92, 93 e 94. O motor 1 inclui um primeiro cilindro 91, um segundo cilindro 92, um terceiro cilindro 93 e um quarto cilindro 94. Injetores 81, 82, 83 e 84 para injeção de combustíveis são providos nos respectivos cilindros 91 a 94. Combustíveis são fornecidos a partir de uma bomba de fornecimento 2 conectada a um tanque de combustível (não mostrado) e acumulados em um trilho comum 3 de modo a ser fornecido aos respectivos injetores 81 a 84. O trilho comum 3 é adaptável de modo que uma pressão de combustível em um trilho comum 52 atinge uma pressão de injeção de combustível alvo mediante ajuste dos combustíveis de refluxo para uma válvula de regulação de pressão 4 de uma tubulação de escape (não mostrada).
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14/32 [0059] Um sistema de indução do motor 1 será descrito. Uma tubulação de indução (tubulação de admissão) 10 é provida em um lado do motor 1. A tubulação de admissão 10 é conectada ao lado a jusante de uma passagem de admissão 11. A passagem de admissão 11 é conectada à tubulação de admissão 10 por intermédio de um filtro de ar 13, um compressor 41 provido no superalimentador 40 e um refrigerador intermediário 12. Consequentemente, um ar ambiente é introduzido na passagem de admissão 11 e é fornecido aos cilindros respectivos 91 a 94 pela tubulação de admissão 10.
estrangulamento 5 é provida no refrigerador intermediário 12 admissão 11.
Adicionalment
Uma válvula de
lado a jusante do
na passagem de
e, um sistema de
. Uma tubulação de
[0060] descarga do motor 1 será descrito ar de descarga (tubulação de descarga) 20 é colocada no lado oposto da tubulação de admissão 10 do motor
1. A tubulação de descarga 20 é conectada ao lado a montante de uma passagem de descarga 21. A passagem de descarga 21 é conectada à tubulação de descarga por intermédio de um filtro de depuração de descarga 22 e uma turbina 42 provida no superalimentador 40. Um catalisador 23 é sustentado no filtro de depuração de descarga 22. Consequentemente, um gás de descarga é introduzido a partir dos respectivos cilindros 91 a 94 para a passagem de descarga 21 por intermédio da tubulação de descarga 20 e flui para fora para o lado externo do motor 1.
[0061] Um sistema de recirculação de gás de descarga (em seguida, referido simplesmente
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15/32 como sistema EGR) 50 provido no motor 1 será descrito. O sistema EGR 50 é um dispositivo que flui de volta uma parte do gás de descarga para o sistema de indução de modo a reduzir os óxidos de nitrogênio (Nox). O sistema EGR 50 é conectado à passagem de admissão 11 e à passagem de descarga 21. Uma passagem EGR 51 conecta a tubulação de descarga 20 à passagem de admissão 11 a jusante a partir da válvula de estrangulamento 5. A passagem EGR 51 inclui um refrigerador 52 para o EGR que esfria o gás EGR (o gás de descarga) a partir da tubulação de descarga 20 e uma válvula EGR 53 a qual ajusta os volumes de refluxo do gás EGR.
[0062] Uma Unidade de Controle de Motor (ECU) 60 como um dispositivo de controle que controla totalmente o motor 1 será descrita. A ECU 60 inclui uma CPU, uma RAM e uma ROM ou semelhante, e programas e mapas são preliminarmente armazenados nas mesmas. A ECU 60 é um dispositivo de controle que realiza diversos processamentos aritméticos com base nos sinais a partir dos sensores ou semelhantes e que comanda um sinal de controle para os acionadores respectivos. A ECU 60 também funciona como um dispositivo para correção para o programa preliminarmente armazenado.
[0063] Conforme mostrado na Figura 1, na presente modalidade, um sensor de pressão de trilho comum 61, um sensor de turbo velocidade angular 62, um sensor de grau de abertura de acelerador 63 e um sensor de número de rotação do motor 64 são conectados à ECU 60 como sensores para detectar uma condição do motor 1. O sensor de pressão de trilho comum 61 detecta a pressão do trilho comum
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3. O sensor de turbo velocidade angular 62 detecta o número de turbo rotação e a turbo velocidade angular do compressor 41 do superalimentador 40. O sensor de grau de abertura do acelerador 63 detecta a carga do motor e semelhante. O sensor de número de rotação do motor 64 detecta o número de rotação do motor. Injetores respectivos (solenoides) 81 a 84, uma bomba de fornecimento 2, uma válvula de regulação de pressão (solenoide) 4 e a válvula EGR (solenoide) 53 são conectados à ECU 60 como acionadores controlando o motor 1.
[0064] Uma configuração do sensor de turbo velocidade angular 62 de acordo com a presente invenção será descrita em detalhe. Conforme mostrado na Figura 1, o superalimentador 40 inclui uma turbina de descarga 42 tendo uma pluralidade de pás em um eixo de turbina e um compressor 41 tendo uma pluralidade incorporado de pás. O superalimentador 40 giratoriamente em um chassi e constituído de modo que a turbina 42 provida na passagem de descarga 21 e o compressor 41 provido na passagem de admissão 11 são integralmente giratórios na mesma direção. Devido à construção acima, a turbina 42 acionada pelo gás de descarga aciona o compressor 41, desse modo enviando um ar comprimido de modo a aumentar a quantidade de oxigênio.
[0065] Conforme mostrado na Figura 2, o sensor de turbo velocidade angular 62 é um dispositivo de computação de turbo velocidade angular que calcula a velocidade angular mediante recebimento de uma pluralidade de pulsos por uma rotação do eixo de turbina. O sensor de turbo velocidade angular 62 é provido na proteção externa
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17/32 no lado do compressor 41 no superalimentador 40. O sensor de turbo velocidade angular 62 é um sensor de folga de elevada sensibilidade e reage com materiais de alumínio. Cada uma das pás 45a, 45b, 45c, 45h do compressor 41 tem um indicador 44 feito de alumínio, respectivamente. Na presente modalidade, oito pás 45 têm um indicador 44. Devido à construção acima, o sensor de turbo velocidade angular 62 detecta o indicador 44 sempre que as pás 45 do compressor 41 passam através do mesmo, detectando assim a passagem (o número de rotações) das pás 45.
[0066] A seguir, será descrita em detalhe uma detecção do sensor de turbo velocidade angular 62. Conforme mostrado na Figura 3, o amplificador de conversão TTL (lógica de transistortransistor) 65 é um meio de conversão incorporado na ECU 60. A conversão TTL converte informação tal como 1 ou 0 em uma entidade física tal como um pulso elétrico. Mais especificamente, a conversão TTL converte um número binário 1 em +5V ou 3.3V de tensão e converte um número binário 0 em 0V de tensão. Desse modo, a conversão TTL transmite um sinal elétrico de acordo com o nível de tensão. O sinal elétrico incluindo oito pulsos de sinais por rotação é transmitido à ECU 70, uma vez que o compressor 41 da presente invenção inclui oito pás 45. Consequentemente, o indicador 44 detectado pelo sensor de turbo velocidade angular 62 é convertido em um sinal de pulso pelo amplificador de conversão TTL 65 e é transmitido para a ECU 70.
[0067] Um cálculo da turbo velocidade angular e número de turbo rotações será descrito. O
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ECU 70 converte o intervalo de pulso, o qual é detectado pelo sensor de turbo velocidade angular 62 e convertido pela conversão TTL, na velocidade angular ou no número médio de rotações. Conforme mostrado nas Figuras 4 e 5, a ECU 60 calcula mudanças da turbo velocidade angular quando o número de pulso é representado como uma escala horizontal, e o intervalo de pulso é representado como uma escala longitudinal. Em outras palavras, a ECU 60 calcula a turbo velocidade angular de uma maneira não dimensional.
[0068] Conforme mostrado na Figura 4, a ECU 60 calcula um valor de amplitude oc quando a turbo velocidade angular o é variada (conforme descrito aqui abaixo, quando o acionamento do superalimentador 40 se aproxima da área de pico de pressão). A ECU 60 pode calcular o valor de amplitude oc como um valor relativo para a velocidade angular média mencionada anteriormente om (vide Figura 4) ou pode calcular diretamente a mesma como um valor absoluto oc.
[0069] Conforme mostrado na Figura 5, adicionalmente, quando a turbo velocidade angular o é constante, isto é, a menos que o compressor 41 tenha uma variação de rotação, o valor de amplitude o c é constante. Nesse caso, a ECU 60 calcula um valor da integral de oc como a velocidade angular média om, isto é, o número de turbo rotações Nt.
[0070] Consequentemente, calcular a turbo velocidade angular o de uma maneira não dimensional resulta nas seguintes vantagens, em
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19/32 comparação com meio para calcular a turbo velocidade angular para o tempo normal. Em outras palavras, convencionalmente, por exemplo, o número médio de turbo rotações precisa ser calculado utilizando-se a fórmula número de rotações N = frequência F de pulso / o número Z de pás”. Desse modo, sempre que o número de pás do compressor for mudado, um ajuste do cálculo é necessário. Como o sensor de turbo velocidade angular 62 da presente invenção calcula a turbo velocidade angular de uma maneira não dimensional, a velocidade angular pode ser calculada independentemente do número de pás. A velocidade angular ω pode ser calculada apenas pelo intervalo de pulso para o número de pulsos, desse modo melhorando uma velocidade de cálculo em comparação com o meio convencional.
[0071] A geração de pico de pressão durante o acionamento do superalimentador 40 será descrita. O pico de pressão é um fenômeno que gera uma vibração assim como varia um volume de ar, uma pressão de vento e uma velocidade de rotação, e o que é pior, ocasiona uma impossibilidade de deslocamento, quando o superalimentador é acionado em um estado de conectar uma ventoinha de ar e semelhante a uma linha de conduto de modo a comprimir o volume de ar.
[0072] Conforme mostrado na Figura 6, no superalimentador 40, a área de pico de pressão onde o pico de pressão é gerado está presente em uma área de alta pressão/baixa capacidade de ar, quando as características do superalimentador 40 são representadas por uma curva de pressão com uma pressão e um volume de ar (uma área a, Figura 6).
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Esse limite de área de pico de pressão é referido como uma limitação de pico de pressão (uma linha cheia, na Figura 6). A limitação de pico de pressão depende do nível de pressão, de um modelo de um propulsor ou modelos dos superalimentadores, e semelhantes.
[0073] Quando o superalimentador 40 é acionado além da limitação de pico de pressão para a área de pico de pressão, um som anormal é gerado devido à variação de uma pressão de reforço ou uma vibração de onda de pressão, desse modo eventualmente conduzindo a danos devido à vibração do compressor. Em geral, como o motor 1 tem uma dispersão de desempenho como um produto, uma quantidade de injeção do motor é controlada de modo que o superalimentador é acionado na área a partir da limitação de pico de pressão até uma tolerância (resvalamento) (por exemplo, uma linha tracejada B na Figura 6). Em outras palavras, no motor 1 equipado com o superalimentador 40, a pressão de carregamento é restrita pela área de pico de pressão e resvalamento do limite de pico de pressão. O superalimentador, no qual a pressão de carregamento é restrita pela área de pico de pressão, pode ser de um tipo convencional normal ou um turbo alimentador de geometria variável (VGT).
[0074] Um dispositivo de detecção de pico de pressão utilizando o dispositivo de detecção de turbo velocidade angular será descrito. O dispositivo de detecção de pico de pressão é um dispositivo de detecção para detectar se o acionamento do superalimentador se aproxima da área de pico de pressão, utilizando o sensor de turbo
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21/32 velocidade angular 62. Conforme mostrado na Figura 7, a ECU 60 preliminarmente memoriza um valor de amplitude de velocidade angular adequada oa, de acordo com a condição do motor consistindo na carga do motor e números de rotação do motor 1, como mapas em cada carga de motor e número de rotações do motor. O valor de amplitude de velocidade angular adequado oa é estabelecido para ter um retardo de razão predeterminado superior ao valor de amplitude de velocidade angular no limite de pico de pressão do superalimentador 40. Esse mapa memorizado é definido como mapa de valor de amplitude de velocidade angular adequada 71.
[0075] Devido à construção acima, a ECU 60 pode comparar o valor de amplitude de velocidade angular presente oL detectado pelo sensor de turbo velocidade angular 62 do superalimentador 40 com o valor de amplitude de velocidade angular adequada o a obtido pelo mapa de valor de amplitude de velocidade angular adequada 71 preliminarmente memorizada, com base na carga de motor presente pelo
sensor de grau de abertura de acelerador 63 e o
número atual de rotações do motor pelo sensor de
número de rotações de motor 64.
[0076] Na área de pico de pressão, a
superalimentação 40 recebe a variação de rotação, com uma severa variação de pressão e uma grande vibração do próprio compressor. Essa variação de rotação é gerada quando o supercarregador 40 se aproxima do limite de pico de pressão. Em outras palavras, quando o valor de amplitude de velocidade angular oc do presente superalimentador 40 é o valor
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22/32 de amplitude de velocidade angular adequado oa ou superior, a ECU 60 pode detectar que o superalimentador 40 se aproxima do limite de pico de pressão.
[0077] Consequentemente, a ECU 60 pode detectar no último minuto que o superalimentador 40 se aproxima da área de pico de pressão mediante ação de constantemente detectar o valor de amplitude de velocidade angular do superalimentador 40 e comparar o mesmo com o mapa de valor de amplitude de velocidade angular adequada 71. A característica do dispositivo de detecção de pico de pressão é que ela não precisa permitir o resvalamento convencional. Desse modo, o superalimentador 40 pode ser acionado até que o mesmo se aproxime do limite de pico de pressão, desse modo aperfeiçoando o desempenho de acionamento do superalimentador 40. Consequentemente, o motor 1 pode ser acionado eficientemente.
[0078] Um dispositivo para evitar pico de pressão que evita o acionamento do superalimentador 40 a partir da área de pico de pressão, quando o superalimentador 40 é detectado como se aproximando do limite de pico de pressão pelo dispositivo de detecção de pico de pressão será descrito. Quando o superalimentador 40 se aproxima da área de pico de pressão, uma energia de descarga precisa ser reduzida mediante diminuição da quantidade de injeção de combustível ou mediante avanço de uma sincronização de injeção.
[0079] Com referência à Figura 8, um controle para evitar pico de pressão 100 que reduz a quantidade de injeção de combustível será
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23/32 concretamente descrito. A ECU 60 detecta o valor de amplitude de velocidade angular oc pelo sensor de turbo velocidade angular 62 (S, Etapa 101). A ECU 60 detecta um número de rotações do motor Ne pelo sensor de número de rotações do motor 64 e uma carga de motor Ac por intermédio do sensor de grau de abertura de acelerador 63. A ECU 60 calcula o valor de amplitude de velocidade angular adequada oa com o número de rotações do motor Ne e a carga do motor Ac (S, Etapa 102). A seguir, a ECU 60 calcula um valor comparativo calculado D (D=oc-oa) e compara o valor de amplitude de velocidade angular oc com o valor de amplitude de velocidade angular adequada oa (S, Etapa 103). Quando o valor calculado comparativo D é zero ou superior (S, Etapa 103). Quando o valor calculado comparativo D é zero ou mais (S, Etapa 104), a ECU 60 reduz a quantidade de injeção de combustível Q (S, Etapa 105). Quando o valor calculador comparativo D é zero ou menos, a ECU 60 sai do controle para evitar pico de pressão 100 (S, Etapa 106).
[0080] No controle para evitar pico de pressão da presente modalidade, o dispositivo para evitar pico de pressão é definido como um meio para reduzir a quantidade de injeção de combustível, mas o dispositivo para evitar pico de pressão não é limitado à presente modalidade. Por exemplo, o dispositivo para evitar pico de pressão pode ser um meio para reduzir a energia de descarga tal como reduzir uma pressão de injeção de combustível do trilho comum 3 ou avançar o sincronismo de injeção de combustível. Quando o dispositivo para evitar
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24/32 pico de pressão detecta que o superalimentador 40 se aproxima do limite de pico de pressão por intermédio do sensor de turbo velocidade angular 62 é provido um meio para reduzir a energia de descarga, o efeito similar como a presente modalidade pode ser obtido. Consequentemente, a confiabilidade do motor 1 pode ser aperfeiçoada mediante uso do dispositivo para evitar pico de pressão.
[0081] Um dispositivo para correção de controle de injeção de combustível após evitar o pico de pressão por intermédio do dispositivo para evitar pico de pressão será descrito. O dispositivo para correção de controle de injeção de combustível é um meio para corrigir o que mudou entre: a quantidade de injeção de combustível, a pressão de injeção de combustível ou o sincronismo de injeção de combustível. Em geral, conforme mostrado na Figura 9, a ECU 60 preliminarmente memoriza uma quantidade de injeção de combustível adequada Q, de acordo com a condição do motor consistindo na carga de motor Ac e número de rotações do motor Ne do motor 1, como mapas em cada carga de motor Ac e número de rotações de motor Ne. Esse mapa memorizado é definido como mapa de quantidade de injeção de combustível adequada 72.
[0082] Quando a quantidade de injeção de combustível Q é reduzida utilizando-se o dispositivo para evitar pico de pressão, a ECU 60 corrige o mapa de quantidade de injeção de combustível adequada 72. O dispositivo para correção pode ser aquele para regravar diretamente a quantidade de injeção de combustível reduzida Q ou aquele para adicionar o retardo de razão à quantidade
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25/32 de injeção de combustível reduzida Q de modo a regravar adicionalmente a quantidade reduzida. A faixa de correção pode ser uma correção do mapa de quantidade de injeção de combustível adequada integral 72 ou apenas a condição do motor consistindo na carga de motor Ac e o número de rotações do motor Ne para o qual o dispositivo para evitar pico de pressão foi realizado.
[0083] Consequentemente, como o dispositivo para evitar pico de pressão realizado pelo dispositivo para evitar pico de pressão é memorizado, a credibilidade do motor 1 pode ser aperfeiçoada. Incidentalmente, na presente modalidade, o mapa de quantidade de injeção de combustível adequada 72 é corrigido, mas desde que o dispositivo para evitar pico de pressão seja um meio para reduzir a pressão de injeção de combustível ou para avançar o sincronismo de injeção de combustível, os mapas podem ser corrigidos de acordo com seus dispositivos para evitar.
[0084] Um dispositivo de detecção de falha de superalimentador utilizando o dispositivo de detecção de turbo velocidade angular será descrito. O dispositivo de detecção de falha de superalimentador é um dispositivo de detecção de falha para detectar a falha do superalimentador 40 por intermédio do sensor de turbo velocidade angular 62. Conforme mostrado na Figura 10, a ECU 60 preliminarmente memoriza uma faixa adequada do número de turbo rotações Nt, de acordo com a condição do motor consistindo na carga de motor Ac e no número de rotações do motor Ne do motor 1, como mapas em cada carga de motor Ac e número de rotações do motor
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Ne. Esse mapa memorizado é definido como mapa de faixa de número de turbo rotações adequado 73.
[0085] Conforme mostrado na Figura 11, um controle de detecção de falha de superalimentador (S, Etapa 200) como um dispositivo de detecção de falha de superalimentador será descrito concretamente utilizando o mapa de faixa de número de turbo rotações adequada 73. A ECU 60 detecta o número de turbo rotações Nt por intermédio do sensor de turbo velocidade angular 62 (S, Etapa 201). A ECU 60 detecta o número de rotações do motor Ne por intermédio do sensor de número de rotações do motor 64 e a carga de motor Ac por intermédio do sensor de grau de abertura de acelerador 63. A ECU 60 calcula as faixas de número de turbo rotações adequadas Na a Nb com o número de rotações de motor Ne e carga de motor Ac (S, Etapa 202). A ECU 60 avalia que o número de turbo rotações Nt é normal se ele tiver dentro das faixas de números de turbo rotações adequadas Na a Nb (S, Etapa 203) e sai do controle de detecção de falha de superalimentador (S, Etapa 204). A ECU 60 avalia que o número de turbo rotações Nt é anormal se ele não estiver dentro das faixas de número de turbo rotações adequadas Na a Nb (S, Etapa 205).
[0086] A ECU 60 pode avaliar anormalidades exceto o turbo pico de pressão, por exemplo, as incorporações de combustível nos cilindros, a anormalidade da quantidade de injeção e o turbo emperramento por intermédio do sensor de turbo velocidade angular 62. Quando essas anormalidades são geradas, por exemplo, quando anormalidade das incorporações de combustível nos cilindros é gerada, o número de turbo rotação é
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27/32 aumentado, o número de turbo rotação aumenta e diminui devido à anormalidade da quantidade de injeção, e o número de turbo rotação é diminuído devido ao turbo emperramento, desse modo detectando as anormalidades utilizando o mesmo gráfico de fluxo conforme descrito anteriormente mediante memorização das faixas anormais respectivas do número de rotações. Consequentemente, a confiabilidade do motor 1 pode ser aperfeiçoada.
[0087] Um dispositivo de controle de quantidade EGR utilizando o dispositivo de detecção de turbo velocidade angular será descrito. Conforme mostrado na Figura 1, na presente modalidade, o motor 1 é provido com um sistema EGR 50. A quantidade EGR é a quantidade de gás de descarga para fluir de volta os óxidos de nitrogênio (NOx) pelo lado do sistema de indução de modo a reduzir os mesmos.
[0088] Conforme mostrado na Figura 12, é sabido que a quantidade EGR é proporcional ao número de turbo rotações. O dispositivo de controle de quantidade EGR é um dispositivo de controle para controlar a quantidade EGR mediante memorização preliminarmente da correlação (a proporção) entre a quantidade EGR e o número de turbo rotações. Em outras palavras, o número de turbo rotações pelo sensor de turbo velocidade angular 62 é substituto da quantidade EGR. Na presente modalidade, conteúdo concreto de controle não é limitado especialmente. Por exemplo, controles tais como certamente fluindo de volta a quantidade EGR predeterminada e semelhante, de modo a reduzir os óxidos de nitrogênio (NOx) podem ser realizados.
[0089] Devido à construção acima, as
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28/32 seguintes vantagens podem ser obtidas, em comparação com o dispositivo de detecção para a quantidade EGR utilizando o sensor convencional λ ou o sensor de fluxo de ar. A esse respeito, como o sensor λ ou o sensor de fluxo de ar é exposto à atmosfera marítima em motores equipados em navios e semelhantes, o mesmo possui confiabilidade inferior devido ao dano causado pela salmoura. O sensor de pressão, e semelhante, medindo diretamente o gás de descarga possui precisão de controle inferior. Como o dispositivo de controle de quantidade EGR da presente invenção pode detectar a quantidade EGR apenas por intermédio do sensor de turbo velocidade angular 62 provido no superalimentador, sensores adicionais não são necessários. Substituição para a quantidade EGR pelo sensor de turbo velocidade angular 62 pode detectar a quantidade EGR mais exatamente do que as detecções da temperatura e pressão.
Consequentemente, a capacidade de controle do motor pode ser avançada.
[0090]
Um sistema EGR diferente do sistema
EGR ilustrado na Figura 1 será descrito.
Conforme mostrado na
Figura 13, o sistema LPL
Circuito de Baixa
EGR 50 a jusante do
Pressão) 9 incluído no sistema superalimentador 40 na passagem de descarga 21. O sistema LPL 9 inclui um filtro de depuração de descarga 22 e o catalisador 23 entre o superalimentador 40 e uma válvula EGR 53 na passagem de descarga 21. O sistema LPL 9 inclui também um refrigerador intermediário 12 no lado a jusante do superalimentador 40 na passagem de admissão 12.
[0091] Conforme mostrado na Figura 14, na construção acima do sistema EGR, é sabido que a
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29/32 quantidade EGR é inversamente proporcional ao número de turbo rotações. O dispositivo de controle de quantidade EGR memoriza preliminarmente a correlação (a proporção inversa) entre a quantidade EGR e o número de turbo rotações de modo a controlar a quantidade EGR. Desse modo, o dispositivo de controle de quantidade EGR pode produzir os efeitos similares mesmo se o sistema EGR do sistema LPL 9 tiveram uma configuração diferente.
[0092] Um dispositivo de redução de capacidade normal com o dispositivo de detecção de turbo velocidade angular será descrito. Em geral, a redução de capacidade normal é um meio para oferecer uma margem de segurança de modo a se reduzir a possibilidade das falhas por intermédio de tensões excessivas incidentais. Aqui, a redução de capacidade normal é considerada como um meio de parada até que o motor 1 seja parado no caso de falha do motor 1. Em seguida, o dispositivo de redução de capacidade normal no caso em que o motor 1 tem algum tipo de erro e deve ser parado será descrito. Conforme mostrado na Figura 15, a ECU 60 realiza uma redução da carga do motor e uma redução do número de rotações do motor devido à mudança de tempo como um dispositivo de redução de capacidade normal. Nesse momento, a redução da carga do motor é substituta daquela do número de turbo rotações do superalimentador 40. Em outras palavras, a ECU 60 reduz a carga do motor e o número de rotações do motor dentro do tempo predeterminado, com base no sensor de turbo velocidade angular 62 e no sensor de números de rotação do motor 64, e para o motor 1.
[0093] Um dispositivo de redução de
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30/32 capacidade normal utilizando outro dispositivo de detecção de turbo velocidade angular será descrito. Conforme mostrado na Figura 16, por exemplo, no motor 1 provido nos navios, a ECU 60 realiza uma redução da carga do motor e uma redução do número de rotações do motor devido a uma mudança de aceleração (desaceleração) dos navios, como um dispositivo de redução da capacidade normal. A esse respeito, o navio inclui um sensor G 66 para detectar a desaceleração. Nesse caso, a redução da carga do motor é substituta daquela do número de turbo rotações do superalimentador 40.
[0094] Em outras palavras, a ECU 60 diminui a carga do motor e o número de rotações do motor na desaceleração prescrita com base no sensor de turbo velocidade angular 62 e no sensor de número de rotações do motor 64, e para o motor 1.
[0095] Devido à construção acima, o motor pode ser parado mediante diminuição tanto da carga do motor como no número de rotações do motor. O dispositivo de redução de capacidade normal é eficaz, por exemplo, quando a ECU 60 avalia que o motor 1 está anormal por intermédio do dispositivo de detecção de falha de superalimentador mencionado acima e para o motor 1. Consequentemente, a possibilidade de dano no motor pode ser minimizada, desse modo melhorando a segurança do motor. Especialmente no motor provido em navios de grande porte ou automóveis de grande porte, o dispositivo de redução de capacidade normal é altamente eficaz uma vez que o mesmo pode gradualmente diminuir a velocidade e parar o motor conforme descrito acima, porque uma súbita parada (uma rápida desaceleração)
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31/32 do motor causa rápidas cargas para os passageiros.
[0096] Um dispositivo de controle de injeção de combustível enquanto se desloca com cilindros reduzidos utilizando o dispositivo de detecção de turbo velocidade angular será descrito. No motor de múltiplos cilindros, o deslocamento com cilindros reduzidos é um meio de acionamento para provisoriamente continuar a acionar o veículo com os cilindros restantes mesmo se um dos cilindros tiver algum tipo de anormalidade. O deslocamento com cilindros reduzidos é realizado, por exemplo, quando a falha onde um dos injetores para de injetar é gerada.
[0097] Conforme mostrado na Figura 17, por exemplo, quando o injetor 82 (uma linha pontilhada na Figura 17) do motor 1 tiver a falha, a ECU 60 aciona o motor 1 utilizando os injetores restantes 81, 83 e 84. Nesse tempo, é preferível que a saída do motor 1 pelo lado do sistema de descarga seja confirmada, uma vez que existe dispersão de desempenho entre os injetores. A ECU 60 realiza o controle de injeção de combustível com base no número de turbo rotações por intermédio do sensor de turbo velocidade angular 62. Por exemplo, a ECU 60 aumenta a quantidade de injeção de combustível Q dos cilindros restantes de modo que o número de turbo rotações por intermédio do sensor de turbo velocidade angular 62 é igual àquela antes do deslocamento com cilindros reduzidos. O dispositivo de controle de injeção de combustível enquanto se desloca com cilindros reduzidos produz efeitos similares, independente da pressão de injeção de combustível ou do sincronismo de injeção de
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32/32 combustível, desde que ele seja controlado para compensar a saída equivalente àquela do cilindro reduzido.
[0098] Devido à construção acima, o controle de injeção de combustível enquanto se desloca com cilindros reduzidos pode ser realizado utilizando um meio simples, de modo a se obter as seguintes vantagens. Convencionalmente, o controle de injeção de combustível enquanto se desloca com cilindros reduzidos foi realizado com base no sensor de pressão de carregamento ou no sensor de temperatura do gás de descarga. O sensor de pressão de carregamento ou sensor de temperatura do gás de descarga tinha baixa exatidão de resposta em realimentação. O sensor de pressão de carregamento tinha baixa confiabilidade uma vez que a pressão atmosférica é diferente especialmente em altitude. O controle de injeção de combustível enquanto se desloca com cilindros reduzidos da presente modalidade pode garantir a realização do controle de injeção de combustível enquanto se desloca com cilindros reduzidos como um meio mais simples do que esses sensores.
APLICAÇÃO INDUSTRIAL [0099] A presente invenção pode estar disponível no motor a diesel de trilho comum.

Claims (2)

1. Motor (1) equipado com um superalimentador (40), consistindo em um compressor (41) tendo uma pluralidade de pás (45) em um eixo de turbina (42) e uma turbina, caracterizado por compreender:
pelo menos um meio indicador (44) provido no eixo de turbina (42) ou nas pás (45), um dispositivo de detecção, o qual detecta uma rotação do meio indicador (44) e uma rotação da pluralidade de pás (45), respectivamente, e é conectado a um dispositivo de controle;
um dispositivo de computação de turbo velocidade angular, o qual calcula a velocidade angular por intermédio do recebimento de uma pluralidade de pulsos por uma rotação do eixo de turbina (42);
um dispositivo de controle, em que o mesmo avalia se o superalimentador (40) se aproxima da área de pico de pressão quando a turbo velocidade angular (ω) estiver além do valor de amplitude de flutuação de velocidade angular adequada, e um dispositivo para evitar picos de pressão, em que o mesmo controla de modo que pelo menos um fluxo de saída de uma quantidade de injeção de combustível, uma pressão de injeção de combustível ou um sincronismo de injeção de combustível é reduzido quando o acionamento do superalimentador (40) se aproxima da área de pico de pressão.
2. Motor (1) equipado com um superalimentador (40), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente:
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2/2 um dispositivo de detecção de carga de motor para detectar uma carga de motor, um dispositivo de detecção de número de rotações do motor para detectar um número de rotações do motor;
um mapa de valor de amplitude de velocidade angular adequada (71), o qual memoriza um limite predeterminado da turbo velocidade angular (ω) com base na carga do motor (1) e no número de rotações do motor (1);
um dispositivo de controle, em que o mesmo avalia se o acionamento do superalimentador (40) se aproxima da área de pico de pressão quando a turbo velocidade angular (ω) estiver além do valor de amplitude de velocidade angular adequada, e um dispositivo para evitar picos de pressão, em que o mesmo controla de modo que pelo menos um fluxo de saída de uma quantidade de injeção de combustível, uma pressão de injeção de combustível ou um sincronismo de injeção de combustível é reduzido quando o acionamento do superalimentador (40) se aproxima da área de pico de pressão.
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