BRPI0900392A2 - processo para a determinaÇço da composiÇço de uma mistura do combustÍvel - Google Patents

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Kai Jakobs
Pierre-Yves Crepin
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Abstract

PROCESSO PARA A DETERMINAÇçO DA COMPOSIÇçO DE UMA MISTURA DO COMBUSTÍVEL. A presente invenção refere-se a um processo para o controle de uma máquina de combustão interna, a qual é operada com uma mistura do combustível de um primeiro combustível e pelo menos um segundo combustível, sendo que a máquina de combustão interna apresenta um dispositivo de dosagem para combustível, um medidor de nível do tanque para a determinação do conteúdo do tanque e de uma mudança do conteúdo do tanque, um sensor para a detecção da admissão do cilindro, para a determinação de uma massa de ar alimentada à máquina de combustão interna, e pelo menos uma sonda de gás de escape, para a determinação e a regulagem do teor de oxigênio no gás de escape. De acordo com a invenção se utilizam dois processos independentes um do outro, para a determinação da composição da mistura do combustível. Por meio de uma averiguação do nível do tanque de combustível e sua mudança pode ser determinada, sem ser influenciada por falhas na dosagem do combustível, a quantidade de combustível alimentada à máquina de combustão interna. Partindo desta pode ser determinado, sob consideração da massa de ar e do teor de oxigênio medido no gás de escape, um primeiro valor para a composição da mistura do combustível. Um segundo valor para a composição da mistura do combustível pode ser determinado na marcha em vazio, partindo da quantidade de combustível adicionada de maneira dosada por meio do dispositivo de dosagem para combustível e da quantidade de ar exigida conhecida na marcha em vazio. Este passo de processo não sofre a influência das falhas da detecção do nível do tanque ou da determinação da massa de ar. Sob a suposição que não ocorram falhas simultâneas e no mesmo sentido em pelo menos duas determinações de grandeza, então a composição da mistura do combustível pode ser determinada de maneira confiável com o processo de acordo com a invenção, sendo que são comparados ambos os valores para a composição da mistura do combustível e é constatada uma igualdade sob consideração de tolerâncias que podem ser predeterminadas. Caso ambos os valores desviem um do outro em mais que a tolerância predeterminada, então pode ser tirada uma conclusão com respeito a uma falha no dispositivo de dosagem para combustível, na detecção do enchimento com ar dos cilindros, ou com respeito a uma falha no detector de nível do tanque.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA A DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DE UMA MISTURA DOCOMBUSTÍVEL".
Estado da Técnica
A presente invenção refere-se a um processo para o controle deuma máquina de combustão interna, a qual é operada com uma mistura docombustível de um primeiro combustível e pelo menos um segundo combus-tível, sendo que a máquina de combustão interna apresenta um dispositivode dosagem para combustível, um medidor de nível do tanque para a deter-minação do conteúdo do tanque e de uma mudança do conteúdo do tanque,um sensor para a detecção da admissão do cilindro, para a determinação deuma massa de ar alimentada a uma máquina de combustão interna, e pelomenos uma sonda de gás de escape, para a determinação e a regulagem doteor de oxigênio no gás de escape.
A invenção refere-se, além disso, um processo para o controlede uma máquina de combustão interna, sendo que a máquina de combustãointerna apresenta um dispositivo de dosagem para combustível, um medidorde nível do tanque para a determinação do conteúdo do tanque e de umamudança do conteúdo do tanque, um sensor para a detecção da admissãodo cilindro, para a determinação de uma massa de ar alimentada a uma má-quina de combustão interna, e pelo menos uma sonda de gás de escape,para a determinação e a regulagem do teor de oxigênio no gás de escape.Nesta execução da invenção, a máquina de combustão interna é operadacom um combustível como, por exemplo, gasolina sem uma adição por mis-tura de etanol.
Máquinas de combustão interna em base de motores Otto, emgeral são operadas com combustível de hidrocarbonetos de combustíveisfósseis em base de petróleo refinado. A este combustível se adiciona pormistura cada vez mais álcool, produzido de matérias-primas renováveis(plantas), por exemplo, etanol ou metanol, em diferentes proporções de mis-tura. Nos USA e na Europa se utiliza freqüentemente uma mistura de 75-85% de etanol e de 15-25% de gasolina, sob o nome de marca E85. As má-quinas de combustão interna são projetadas de tal maneira, que estas po-dem ser operadas tanto com gasolina pura como também com misturas até^ à E85; isso é denominado com "operação Flex-Fuel" para uma operação
\ econômica com uma baixa emissão de poluentes, ao mesmo tempo com alta potência do motor, durante a operação Flex-Fuel os parâmetros de operaçãotêm que ser ajustados à respectiva mistura do combustível existente. Porexemplo, uma proporção de ar/combustível estequiométrica existe no casode 14,7 proporções de peso de ar por proporção de gasolina, no entanto,quando da utilização de etanol tem que ser ajustada uma proporção de ar de 9 proporções de peso.
Através da interação de sensores são determinadas a composi-ção momentânea do combustível antes do momento de injeção, e a compo-sição momentânea do gás de escape, por conseguinte a pressão parcial dooxigênio no gás de escape, e em seguida são transmitidas para a eletrônica de controle da máquina de combustão interna. Baseado nestes dados dossensores, se otimiza a combustão da máquina de combustão interna, espe-cialmente mediante o ajuste do ponto de ignição e da proporção dear/combustível mais favorável.
Para a determinação da composição da mistura do combustível se utilizam diferentes sensores de tipo de combustível, também denomina-dos como "fuel composition sensors". Sensores de tipo de combustível utili-zam as características diferentes de álcool e gasolina para a determinaçãoda composição do combustível. Desta maneira, por exemplo, etanol é umsolvente prótico, o qual contém íons de hidrogênio e apresenta uma grande constante dielétrica, que depende, no entanto, do teor de água. Em contra-partida, gasolina é um solvente aprótico, com uma pequena constante dielé-trica. Baseados neste fato existem sensores de tipo de combustível, os quaisdeterminam a composição do combustível através das características dielé-tricas da mistura do combustível. Outros sensores de tipo de combustível utilizam a capacidade de condução elétrica diferente ou as característicasóticas diferentes dos combustíveis como, por exemplo, os índices de refra-ção diferentes.Além disso, são conhecidos sistemas para a determinação dacomposição do combustível, os quais não utilizam sensores de tipo de com-bustível especiais, porém avaliam os sinais dos sensores que existem namáquina de combustão interna. Tanto no caso deste como também no casodos sistemas com sensores de tipo de combustível efetua-se uma adaptaçãoda mistura, que corrigem falhas da mistura sistemáticas, as quais podemocorrer, por exemplo, devido a ar de fuga ou desvio da pressão na calha deinjeção ("Raildruck-Offset"). Falhas de mistura multiplicativas, que trazem umefeito igual na totalidade da gama do número de rotações de carga, inicial-mente não podem ser distinguidas na operação estacionaria de um motor atemperatura operacional, de desvios da mistura em virtude de uma propor-ção de mistura alterada. Por conseguinte, um fator de estequiometria altera-do da mistura de combustível e de ar neste caso não pode ser reconhecido,e um sensor de etanol que trabalha falhando não poderia ser reconhecido elevaria a uma desequilibração da adaptação da mistura.
Em sistemas sem sensor de etanol, a determinação da propor-ção de mistura do combustível se realiza mediante uma adaptação do com-bustível. No caso da adaptação do combustível, depois de um abastecimen-to se interrompe temporariamente a adaptação da mistura e se fecha a venti-lação do tanque, a fim de que uma quantidade de combustível indefinida a-través da alimentação do ar não possa falsear a adaptação do combustível.Em seguida, por exemplo, através da proporção de quantidade de ar e com-bustível, necessária para uma combustão estequiométrica, pode ser deter-minada a proporção de mistura do combustível de etanol e gasolina.
Especialmente um desvio da mistura existente de maneira tem-
porária, porém, sistemática durante a adaptação do combustível, leva a umadivergência dos valores de adaptação. Da mesma maneira, uma proporçãode mistura do combustível não adaptada corretamente, pode ser adaptadaerroneamente como falha da mistura na adaptação da mistura, ou uma falhada mistura que ocorre durante a adaptação do combustível, pode ser ajusta-da na adaptação do combustível erroneamente como proporção de misturado combustível. É verdade que uma proporção de mistura do combustíveldeterminada erroneamente, na operação estacionaria de uma máquina decombustão interna a temperatura operacional, não tem nenhuma influênciasobre a proporção de combustível e de ar lambda, no entanto, traz um efeitoque falseia as regulagens da gestão de motor para o cálculo do ângulo de avanço, para o comportamento da partida fria e para a otimização do rendi-mento.
É tarefa da invenção colocar à disposição um processo, quepossibilita uma detecção confiável e favorável em termos de custos da com-posição de uma mistura do combustível de pelo menos dois combustíveis.
Publicação da InvençãoVantagens da Invenção
A tarefa da invenção que se refere ao processo, é solucionadapelo fato, que em um primeiro passo de processo se determina um primeirovalor para a composição da mistura do combustível, partindo da massa de ar alimentada e da mudança do conteúdo do tanque medida, sob consideraçãodo teor de oxigênio no gás de escape, que em um segundo passo de pro-cesso se averigua um segundo valor para a composição da mistura do com-bustível, partindo da massa de ar alimentada à máquina de combustão inter-na na marcha em vazio, e da quantidade de combustível alimentada por meio do dispositivo de dosagem para combustível, que se compara o primei-ro e o segundo valor com vista à coincidência dentro de um limite predeter-minado, e que no caso de valores divergentes um do outro se tira uma con-clusão com respeito a uma falha no dispositivo de dosagem para combustí-vel, na determinação da massa de ar alimentada ou do medidor de nível do tanque. Por conseguinte, de acordo com a invenção se utilizam dois proces-sos independentes um do outro, para a determinação da composição damistura do combustível. Por meio de uma averiguação do nível do tanque decombustível e sua mudança, pode ser determinada, sem ser influenciada porfalhas na dosagem do combustível, a quantidade de combustível alimentada à máquina de combustão interna. Partindo desta pode ser determinado, sobconsideração da massa de ar medida ou calculada em base de parâmetrosdo motor adequados e do teor de oxigênio medido no gás de escape, umprimeiro valor para a composição da mistura do combustível. O primeiro va-lor para a composição da mistura do combustível pode obter-se partindo deuma averiguação dos valores mencionados ao longo de um lapso de tempoadequadamente escolhido, com o intuito de obter a precisão necessária. A massa de ar alimentada à máquina de combustão interna pode ser determi-nada, por exemplo, por meio de um sensor de massa de ar de película quen-te ou com um sensor de pressão do tubo de admissão. Um segundo valorpara a composição da mistura do combustível pode ser determinado namarcha em vazio sob consideração de outros consumidores, partindo da quantidade de combustível adicionada de maneira dosada por meio do dis-positivo de dosagem para combustível e da quantidade de ar exigida conhe-cida na marcha em vazio. Este passo de processo não sofre a influência dasfalhas da detecção do nível do tanque ou da determinação da massa de ar.
Sob a suposição que não ocorram falhas simultâneas e no mesmo sentido em pelo menos duas determinações de grandeza, então acomposição da mistura do combustível pode ser determinada de maneiraconfiável com o processo de acordo com a invenção, sendo que são compa-rados ambos os valores para a composição da mistura do combustível e éconstatada uma igualdade sob consideração de tolerâncias que podem ser predeterminadas. Caso ambos os valores desviem um do outro mais que atolerância predeterminada, então pode ser tirada uma conclusão com respei-to a uma falha no dispositivo de dosagem para combustível, na detecção doenchimento com ar dos cilindros, ou com respeito a uma falha no detector denível do tanque.
Em um aperfeiçoamento do processo de acordo com a invenção
está previsto, que o primeiro e o segundo valor da composição da mistura docombustível se comparam com um terceiro valor, sendo que o terceiro valorse averigua com um sensor de tipo de combustível, e que no caso de valo-res que divergem um do outro, então se tira, no âmbito de uma consideração de plausibilidade, uma conclusão com respeito a uma falha no dispositivo dedosagem para combustível, na determinação da massa de ar alimentada, domedidor de nível do tanque ou do sensor de tipo de combustível. Quando osvalores da composição da mistura do combustível, averiguados por meio dosensor de tipo de combustível, da mudança do enchimento do tanque e du-rante a marcha em vazio, coincidam uns com os outros no âmbito das tole-râncias predeterminadas, então pode partir da hipótese, que a composiçãoda mistura do combustível foi determinada
de maneira correta. Quando um dos valores diverge de ambos os outros,então disso pode ser deduzida uma primeira indicação para uma causa defalha.
Quando o valor partindo do sensor de tipo de combustível, e a-quele partindo da mudança do enchimento do tanque coincidem, então podeexistir uma falha no dispositivo de dosagem para combustível. Quando ovalor partindo do sensor de tipo de combustível, e o valor determinado namarcha em vazio coincidem, então pode existir uma falha na determinaçãoda massa de ar da admissão do cilindro. Uma coincidência do valor partindoda mudança do enchimento do tanque e do valor determinada na marcha emvazio, indica uma função falha do sensor de tipo de combustível. A detecçãode falha de acordo com a invenção, também pode ser executada de maneiramúltipla uma após a outra, sendo que uma mensagem de falha se fornecesomente depois de várias detecções de falha idênticas.
Quando se compara o primeiro e o segundo valor da composi-ção da mistura do combustível com um terceiro valor, sendo que como ter-ceiro valor se utiliza um valor da composição da mistura do combustível, de-terminado em um passo anteposto, e quando no caso de valores divergentesum do outro, no âmbito de uma consideração de plausibilidade, se tira umaconclusão com respeito a uma falha na composição da mistura do combustí-vel, determinada no passo anteposto, então pode ser verificada a determina-ção posta antes, e a adaptação da composição da mistura do combustível,por exemplo, a determinação do teor de etanol da mistura do combustível.Esta variante do processo pode servir para uma plausibilização especial-mente no caso de sistemas sem sensor de tipo de combustível.
A separação de diversos tipos de falha durante a operação deuma máquina de combustão interna com um combustível como, por exem-pio, gasolina sem a adição por mistura de um segundo combustível como,por exemplo, etanol, é possível de acordo com a invenção, sendo que emum primeiro passo de processo se determina um primeiro valor para a pro-porção de combustível e de ar partindo da massa de ar alimentada e da mu- dança medida do conteúdo do tanque, sob consideração do teor de oxigêniono gás de escape, em um segundo passo de processo se averigua um se-gundo valor para a proporção de combustível e de ar, partindo da massa dear alimentada na marcha em vazio à máquina de combustão interna e daquantidade de combustível alimentada por meio do dispositivo de dosagem do combustível, sendo que se comparam o primeiro e o segundo valor comvista à coincidência dentro de um limite predeterminado, estes valores severificam com vista à coincidência com um fator de regulação lambda e umaadaptação da mistura, e sendo que no caso de valores que divergem um dooutro se tira uma conclusão com respeito a uma falha no dispositivo de do- sagem do combustível, na determinação da massa de ar alimentada, do me-didor de nível do tanque, da determinação do fator de regulação lambda ouda adaptação da mistura. No caso de um processo de acordo com a inven-ção é especialmente vantajoso, que uma falha na adaptação da mistura, quetambém existe em sistemas puros de gasolina para a correção de ar de fuga e de desvio da pressão na calha de injeção, pode ser separada de uma falhamultiplicativa, que traz um efeito na totalidade da gama do número de rota-ções de carga.
Descrição Reduzida do Desenho
Em seguida, a invenção será explicada mais detalhadamente através do exemplo de execução representado na figura. Mostra-se:
a figura 1 em uma representação esquemática um decursode uma detecção de falha no caso da determinação de uma composição deuma mistura do combustível.Formas de Execução da Invenção
A figura 1, mostra um fluxograma de uma detecção de falha na
ocasião de uma determinação da composição de uma mistura do combustí-vel. Depois de uma partida 10, ocorre a determinação da composição damistura do combustível com um sensor de etanol 11, em seguida partindo deuma determinação do conteúdo do tanque 12 ou sua mudança, e em segui-da partindo de uma determinação na marcha em vazio 13, sendo que partin-do de uma massa de ar predeterminada como conhecida na marcha em va-zio, e uma quantidade de combustível adicionada de maneira dosada comuma proporção de combustível e de ar lambda, se tira de maneira conhecidauma conclusão com respeito à composição da mistura do combustível. Adeterminação da composição da mistura do combustível partindo do conteú-do do tanque 12, se realiza mediante determinação de uma massa de ar a-limentada à máquina de combustão interna, da determinação do consumode combustível partindo do conteúdo do tanque e sua variação, assim comopartindo de uma determinação da proporção de combustível e de ar lambdaque se ajusta cada vez. Neste caso, os passos para a determinação dacomposição por meio do sensor de etanol 11, partindo do conteúdo do tan-que 12 e na marcha em vazio 13, podem ser executados em seqüência quese pode escolher.
Em uma primeira comparação 20, se comparam os três valorespara a composição da mistura do combustível sob consideração de umamargem de tolerância que pode ser predeterminada. Caso não se constatenenhuma coincidência do valor partindo da determinação na marcha em va-zio 13, com ambos os outros valores, então se ramifica para uma suspeitade falha do dispositivo de dosagem para combustível 33.
Em uma segunda comparação 21, se comparam os três valorespara a composição da mistura do combustível sob consideração da margemde tolerância que pode ser predeterminada. Caso não se constate nenhumacoincidência do valor da composição da mistura do combustível partindo dadeterminação partindo da massa de ar alimentada à máquina de combustãointerna e o conteúdo do tanque 12, com ambos os outros valores, então seramifica para uma suspeita de falha da massa de ar 32.
Caso em uma terceira comparação 22 se constate, que o valorda composição do combustível partindo da determinação com o sensor deetanol 11, não coincida com ambos os outros valores, então se ramifica parauma suspeita de falha do sensor de etanol 31.
Caso nas comparações 20, 21 e 22, não se constatem nenhumadivergência dos valores uns dos outros para a composição da mistura docombustível, então se ramifica para a detecção de uma função correta 30.

Claims (4)

REIVINDICAÇÕES
1. Processo para o controle de uma máquina de combustão in-terna, a qual é operada com uma mistura do combustível de um primeirocombustível e pelo menos um segundo combustível, sendo que a máquinade combustão interna apresenta um dispositivo de dosagem para combustí-vel, um medidor de nível do tanque para a determinação do conteúdo dotanque e de uma mudança do conteúdo do tanque, um sensor para a detec-ção da admissão do cilindro, para a determinação de uma massa de ar ali-mentada à máquina de combustão interna, e pelo menos uma sonda de gásde escape, para a determinação e a regulagem do teor de oxigênio no gásde escape, caracterizado pelo fato, de em um primeiro passo de processodeterminar-se um primeiro valor para a composição da mistura do combustí-vel, partindo da massa de ar alimentada e da mudança do conteúdo do tan-que medida, sob consideração do teor de oxigênio no gás de escape, de emum segundo passo de processo averiguar-se um segundo valor para a com-posição da mistura do combustível, partindo da massa de ar alimentada àmáquina de combustão interna na marcha em vazio, e da quantidade decombustível alimentada por meio do dispositivo de dosagem para combustí-vel, de comparar-se o primeiro e o segundo valor com vista à coincidênciadentro de um limite predeterminado, e de no caso de valores divergentes umdo outro tirar-se uma conclusão com respeito a uma falha no dispositivo dedosagem para combustível, na determinação da massa de ar alimentada oudo medidor de nível do tanque.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato, de o primeiro e o segundo valor da composição da mistura do combus-tível se compararem com um terceiro valor, sendo que o terceiro valor seaverigua com um sensor de tipo de combustível, e de no caso de valoresque divergem um do outro, se tirar, no âmbito de uma consideração de plau-sibilidade, uma conclusão com respeito a uma falha no dispositivo de dosa-gem para combustível, na determinação da massa de ar alimentada, do me-didor de nível do tanque ou do sensor de tipo de combustível.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato, de se compararem o primeiro e o segundo valor da composição da mis-tura do combustível com um terceiro valor, sendo que como terceiro valor seutiliza um valor da composição da mistura do combustível, determinado emum passo anteposto, e de no caso de valores divergentes um do outro, no âmbito de uma consideração de plausibilidade, se tirar uma conclusão comrespeito a uma falha na composição da mistura do combustível, determinadano passo posto antes.
4. Processo para o controle de uma máquina de combustão in-terna, sendo que a máquina de combustão interna apresenta um dispositivo de dosagem para combustível, um medidor de nível do tanque para a deter-minação do conteúdo do tanque e de uma mudança do conteúdo do tanque,um sensor para a detecção da admissão do cilindro, para a determinação deuma massa de ar alimentada a uma máquina de combustão interna, e pelomenos uma sonda de gás de escape, para a determinação e a regulagem do teor de oxigênio no gás de escape, caracterizado pelo fato, de em um pri-meiro passo de processo se determinar um primeiro valor para a proporçãode combustível e de ar partindo da massa de ar alimentada e da mudançamedida do conteúdo do tanque, sob consideração do teor de oxigênio no gásde escape, de em um segundo passo de processo se averiguar um segundo valor para a proporção de combustível e de ar, partindo da massa de ar ali-mentada na marcha em vazio à máquina de combustão interna e da quanti-dade de combustível alimentada por meio do dispositivo de dosagem docombustível, de se compararem o primeiro e o segundo valor com vista àcoincidência dentro de um limite predeterminado, estes valores se verificam com vista à coincidência com um fator de regulação lambda e uma adapta-ção da mistura, e de no caso de valores que divergem um do outro se tiraruma conclusão com respeito a uma falha no dispositivo de dosagem docombustível, na determinação da massa de ar alimentada, do medidor denível do tanque, da determinação do fator de regulação lambda ou da adap- tação da mistura.
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