BRPI1003020A2 - processo e dispositivo para a determinação da composição de uma mistura de combustìveis para a operação de uma máquina de combustão interna - Google Patents

Abstract

PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A DETERMINAçãO DA COMPOSIçãO DE UMA MISTURA DE COMBUSTìVEIS PARA A OPERAçãO DE UMA MáQUINA DE COMBUSTãO INTERNA. A presente invenção refere-se a um processo para a determinação da composição de uma mistura de combustível composta de um primeiro combustível e, pelo menos, de um segundo combustível, para a operação de uma máquina de combustão interna, sendo que, os combustíveis se distinguem em seu poder calorífico e, sendo que, os gases de exaustão que se formam durante a combustão dos combustiveis se distinguem em sua relação de hidrogênio para monóxido de carbono. Neste caso, está previsto que, a partir do consumo da mistura de combustível na marcha em vazio da máquina de combustão interna é determinado um primeiro valor de composição da mistura de combustível, pelo fato de que, a partir do decurso de uma corrente de bombeamento, em função do valor de lambda do gás de exaustão de uma sonda de lambda de banda larga disposta no gás de exaustão da máquina de combustão interna é determinado um segundo valor de composição e, pelo fato de que, a composição da mistura de combustível é determinada a partir de uma combinação do primeiro valor de composição e do segundo valor de composição. A invenção refere-se, além disso, a um dispositivo correspondente. O processo e o dispositivo possibilitam uma determinação económica e confiável da composição das misturas de combustível para máquinas de combustão interna.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DE UMA MISTURA DE COMBUSTÍVEIS PARA A OPERAÇÃO DE UMA MÁQUINA DE COMBUSTÃO INTERNA".

Descrição

A presente invenção refere-se a um processo para a determina- ção da composição de uma mistura de combustível composta de um primei- ro combustível e, pelo menos, de um segundo combustível, para a operação de uma máquina de combustão interna, sendo que, os combustíveis se dis- tinguem em seu poder calorífico e, sendo que, os gases de exaustão que se formam durante a combustão dos combustíveis se distinguem em sua rela- ção de hidrogênio para monóxido de carbono.

A invenção refere-se, além disso, a um dispositivo para a deter- minação da composição de uma mistura de combustível a partir de um pri- meiro combustível e, pelo menos, de um segundo combustível, para a ope- ração de uma máquina de combustão interna, sendo que, os combustíveis se distinguem em seu poder calorífico, sendo que, os gases de exaustão formados durante a combustão dos combustíveis se distinguem em sua re- lação de hidrogênio para monóxido de carbono, sendo que, à máquina de combustão interna está coordenada uma unidade de controle e, sendo que, em um canal de gás de exaustão da máquina de combustão interna está disposta uma sonda de Iambda de banda larga. Estado da técnica

Máquinas de combustão interna com base em motores tipo Otto em geral são operadas com um combustível de hidrocarbonetos, composto de combustíveis fósseis com base em petróleo refinado. A este combustível, cada vez mais, é adicionado álcool produzido a partir de matérias-primas renováveis (plantas), por exemplo, etanol ou metanol em relações de mistu- ra diferentes. Nos EUA e na Europa, em geral é empregada uma mistura de 75% a 85% de etanol e de 15 a 25% de gasolina sob o nome comercial de E85. As máquinas de combustão interna são projetadas, de tal modo que, elas possam ser operadas tanto com gasolina pura, como também com rriis- turas de até E85; isto é designado como "operação com combustível flex". Para uma operação econômica com uma baixa emissão de substâncias tó- xicas nocivas com uma alta potência do motor simultânea, os parâmetros de operação na operação com combustível flex precisam ser adaptados à res- pectiva mistura de combustível existente. Se, por exemplo, existir uma rela- ção estequiométrica de ar e combustível de 14,7 partes de peso de ar por partes de gasolina, no emprego de etanol, contudo, precisa ser ajustada uma parte de ar de 9 partes de peso.

No caso da operação com combustível flex, em virtude das pro- priedades de evaporação distintas, dependentes da temperatura, do etanol e da gasolina durante a partida da máquina de combustão interna, em fun- ção da relação de mistura deve ser predeterminado um fator de enriqueci- mento adaptado. Do mesmo modo, o instante de ignição precisa ser adap- tado em função da mistura de combustível. Por isto, o conhecimento da re- lação de mistura de combustível disponível é de importância decisiva para a operação da máquina de combustão interna.

Para a determinação da composição da mistura de combustível podem ser empregados diversos sensores do tipo de combustível, também designados como "sensores de composição de combustível". Os sensores do tipo de combustível aproveitam as diferentes propriedades dos combustí- veis empregados, por exemplo, do álcool e da gasolina, para a determina- ção da composição do combustível. Deste modo, por exemplo, o etanol é um solvente prótico, que contém íons de hidrogênio e apresenta uma cons- tante dielétrica grande, porém dependente do teor de água. A gasolina, pelo contrário, é um solvente aprótico com uma constante dielétrica pequena. Com base nisto, existem sensores do tipo de combustível, os quais determi- nam a composição de combustível por meio das propriedades dielétricas da mistura de combustível. Outros sensores do tipo de combustível aproveitam a condutibilidade elétrica ou as propriedades ópticas distintas dos combustí- veis como, por exemplo, os diferentes índices de refração. Neste caso, é desvantajoso o fato de que, através do emprego de sensores do tipo de combustível, os custos do sistema são aumentados. Uma outra desvanta- gem reside no fato que, de acordo com as normas existentes, a correta ca- pacidade de funcionamento dos sensores do tipo de combustível precisa ser monitorada, o que exige um dispêndio adicional.

Por isto, foram desenvolvidos sistemas baseados em software para a determinação da composição de combustível, que não empregam nenhum sensor do tipo de combustível especial, mas que avaliam os sinais dos sensores existentes na máquina de combustão interna. Estes sistemas podem ser realizados com custos mais baratos que os sistemas com senso- res do tipo de combustível.

Da patente DE 3036107 C3 é conhecido um dispositivo de regu- lagem para um sistema de medição de combustível em uma máquina de combustão interna, constituído de um dispositivo de alimentação de com- bustível (válvula de injeção de combustível), de uma sonda de lambda, de meios (elemento de tempo) para a formação de um sinal de medição básico, que, em função da grandeza característica de operação, corrige por último o sinal de controle (ti) do dispositivo de alimentação de combustível, de um regulador de lambda que, partindo de um sinal (λ) medido pela sonda de lambda, determina um fator de correção que influencia, de modo multiplica- tivo, o sinal de medição básico (tp) com o fator de correção. Neste caso, es- tá previsto que, além do fator de correção (KR λ), a correção de lambda é dependente de uma grandeza de correção aditiva (ΚΑ λ) e/ ou uma grande- za de correção multiplicativa (KL λ) que é determinada em função do fator de correção e do parâmetro de operação.

O dispositivo de regulagem torna possível compensar desvios sistemáticos das medições de combustível especificas através do sinal de medição básico, portanto, do denominado controle prévio, do valor determi- nado através da regulagem de lambda, por meio de uma intervenção de a- daptação com uma correspondente correção em longo prazo. Desvios sis- temáticos podem ser condicionados, por exemplo, através de influências de envelhecimento ou através de influências de acabamento. Na média, a quantidade de combustível definida através do controle prévio corrigido, cor- responde à quantidade necessária de fato. Desvios em curto prazo podem ser compensados com o regulador de lambda, para o qual agora está no- vamente à disposição a faixa de regulagem toda. O processo baseado nele também é conhecido sob a denominação de adaptação de mistura.

A determinação da relação de mistura de combustível pode o- correr sem sensor do tipo de combustível adicional, por meio de uma adap- tação de combustível. A adaptação de combustível é ativada após um rea- bastecimento reconhecido pelo transmissor de nível do tanque. Uma com- posição de combustível alterada através do processo de abastecimento conduz a uma relação de combustível e ar estequiométrica alterada. Através de uma intervenção correspondente da regulagem de lambda sobre os pa- râmetros de operação da máquina de combustão interna, em particular, so- bre a relação de combustível e ar ajustada e sobre o instante de ignição, es- ta alteração das propriedades do combustível é considerada no contexto da adaptação do combustível. Deste modo, a partir da intervenção da regula- gem de lambda ou da adaptação do combustível, pode ser concluído sobre a relação estequiométrica e, a partir disto, sobre a composição da mistura de combustível. De modo correspondente, a composição da mistura de combustível pode ser determinada com custos em conta através de uma mera solução por software.

Neste caso é desvantajoso o fato de que, após um processo de abastecimento, durante a adaptação do combustível, a adaptação da mistu- ra precisa ser provisoriamente desativada, para que as propriedades de combustão alteradas da mistura de combustível não sejam reguladas falsa- mente devido à correção de longo prazo da adaptação da mistura. A desati- vação da adaptação da mistura é indesejada e contradiz as exigências, em particular, da CARB nos EUA de acordo com um monitoramento contínuo e diagnóstico do sistema de alimentação de combustível.

Uma outra desvantagem do processo reside no fato de que, du- rante um processo de reabastecimento com pequenas quantidades de com- bustível, os sensores do nível de enchimento do tanque nem sempre reco- nhecem isto de modo confiável. Se forem realizados repetidos reabasteci- mentos de quantidades mínimas deste tipo, então, em particular, no caso de baixo nível de enchimento do tanque de combustível, pode ocorrer que a composição do combustível se altere de modo significativo, sem que isto se- ja reconhecido e regulado pela adaptação de combustível. Então a alteração das propriedades de combustão é falsamente corrigida através da adapta- ção da mistura.

Um outro sistema para a determinação da relação de mistura de combustível sem o emprego de um sensor do tipo de combustível especial é descrito na publicação R.312407 da requerente ainda não publicada. A pu- blicação descreve um processo para a determinação da relação (z) de com- ponentes de uma mistura de combustível, a qual é transportada através de uma bomba de combustível, sendo que, o processo é caracterizado pelo fa- to de que, uma medida (p_KP) é registrada para o consumo de potência da bomba de combustível e que, por meio da medida (p_KP) registrada, é de- terminada a relação (z) de componentes da mistura de combustível.

No requerimento R.327499 da requerente ainda não publicado é descrito um processo para a determinação de uma composição de combus- tível de uma mistura de combustível de um primeiro e, pelo menos, de um segundo combustível para a operação de uma máquina de combustão inter- na, sendo que, a uma unidade de controle é conduzido um sinal inicial de uma sonda de lambda de banda larga disposta em um canal de gases de exaustão da máquina de combustão interna, cujo processo é caracterizado pelo fato de que, a composição da mistura de combustível é determinada do decurso de uma curva característica da corrente de bombeamento da sonda de lambda de banda larga em função do valor de lambda dos gases de e- xaustão.

Os processos mencionados para a determinação da composição de uma mistura de combustível com base em vários parâmetros e sinais da máquina de combustão interna ou de sua unidade de controle já existentes mostram a desvantagem que a falta de exatidão de afirmação obtida na de- terminação da composição do combustível em parte é visivelmente maior que a exatidão necessária para o controle da máquina de combustão inter- na. No requerimento R.322094 da requerente ainda não publicado é descrito um processo para o controle de uma máquina de combustão interna que é operada com uma mistura de combustível composta de um primeiro e, pelo menos, de um segundo combustível, sendo que, a máquina de com- bustão interna apresenta um dispositivo de dosagem de combustível, um medidor do nível de enchimento do tanque, para a determinação do conteú- do do tanque e uma alteração do conteúdo do tanque, um sensor para o re- gistro do enchimento do cilindro para a determinação de uma massa de ar conduzida à máquina de combustão interna e, pelo menos, uma sonda de gás de exaustão para a determinação e a regulagem do teor de oxigênio no gás de exaustão. O processo é caracterizado pelo fato de que, consideran- do o teor de oxigênio no gás de exaustão, em uma primeira etapa de pro- cesso é determinado um primeiro valor para a composição da mistura de combustível da massa de ar conduzida e da alteração medida do conteúdo do tanque, pelo fato de que, em uma segunda etapa do processo é determi- nado um segundo valor para a composição da mistura de combustível com- posta da massa de ar conduzida na marcha em vazio à máquina de com- bustão interna, e da quantidade de combustível conduzida por meio do dis- positivo de dosagem de combustível, pelo fato de que, o primeiro e o se- gundo valor são comparados quanto à concordância dentro de um limite es- pecificado e que, no caso de valores que desviam um do outro, é concluído sobre uma falha no dispositivo de dosagem de combustível, na determina- ção da massa de ar conduzida ou do medidor do nível de enchimento do tanque. Por conseguinte, o processo serve para o monitoramento do dispo- sitivo de dosagem de combustível, para o monitoramento da massa de ar conduzida ou para o monitoramento do medidor do nível de enchimento do tanque; a exatidão na determinação dos dois valores para a composição da mistura de combustível está limitada à exatidão dos processos individuais que servem de base para a determinação da composição e, com isto, sujeita a grandes faltas de exatidão de afirmação.

A tarefa da invenção é preparar um processo, o qual torne pos- sível um reconhecimento confiável e de baixo custo da composição de uma mistura de combustível a partir de, pelo menos, dois combustíveis com uma falta de exatidão de afirmação suficientemente baixa. Divulgação da invenção

A tarefa da invenção referente ao processo é solucionada, pelo fato de que, a partir do consumo da mistura de combustível na marcha em vazio da máquina de combustão interna é determinado um primeiro valor de composição da mistura de combustível, pelo fato de que, do decurso de uma corrente de bombeamento, em função do valor de Iambda do gás de exaustão de uma sonda de Iambda de banda larga disposta no gás de e- xaustão da máquina de combustão interna é determinado um segundo valor de composição e, pelo fato de que, a composição da mistura de combustível é determinada a partir de uma combinação do primeiro valor de composição e do segundo valor de composição.

Neste caso, os valores de composição descrevem a composição da mistura de combustível do modo como a que é determinada a partir dos respectivos parâmetros individuais.

Os combustíveis se diferenciam em sua densidade de energia. De modo correspondente, a densidade de energia de uma mistura de com- bustível depende da relação de mistura e das respectivas densidades de energia dos combustíveis empregados. A necessidade de potência de uma máquina de combustão interna na marcha em vazio pode ser conhecida ou determinada em função da temperatura do meio de resfriamento, do grau de eficiência, do ângulo de ignição e de consumidores auxiliares como, por e- xemplo, compressor de ar condicionado, gerador, bomba do meio de resfri- amento, bomba de óleo e número de rotações. No caso de um combustível com pouca densidade de energia, na marcha em vazio precisa ser conduzi- do mais combustível em comparação com um combustível com alta densi- dade de energia da máquina de combustão interna. A quantidade de com- bustível conduzida à máquina de combustão interna, portanto, está em rela- ção direta com a relação de mistura da mistura de combustível, e pode ser empregada como parâmetro para a determinação de um primeiro valor de composição. Neste caso, é vantajoso o fato de que, a corrente do volume de combustível conduzida à máquina de combustão interna na marcha em va- zio existe como parâmetro ao longo da duração de injeção no aparelho de controle.

A composição do gás de exaustão da máquina de combustão in- terna tem uma influência direta sobre o comportamento da corrente de bombeamento de uma sonda de Iambda de banda larga disposta no gás de exaustão. Os gases de exaustão de combustíveis diferentes, por exemplo, de etanol e gasolina, se caracterizam, por exemplo, através de relações de hidrogênio e monóxido de carbono diferentes. Neste caso, o gás de exaus- tão de uma mistura de combustível de gasolina e etanol com uma alta parte de etanol apresenta uma relação de hidrogênio e monóxido de carbono mais alta do que o gás de exaustão que surge da combustão de uma mistura de combustível de gasolina e etanol com uma baixa parte de etanol. A relação de hidrogênio e monóxido de carbono do gás de exaustão influencia direta- mente o comportamento da corrente de bombeamento da sonda de Iambda de banda larga. Se a relação de ar/ combustível conduzida à máquina de combustão interna for alterada, então, a curva característica da corrente de bombeamento da sonda de Iambda de banda larga, em particular, em uma área de Iambda < 1, portanto, mostra um comportamento de corrente de bombeamento dependente da relação de mistura do combustível emprega- do. Deste modo, por meio do decurso da corrente de bombeamento da son- da de Iambda de banda larga, pode ser concluído sobra a composição da mistura de combustível e o segundo valor de composição pode ser determi- nado. Neste caso, é vantajoso que, para a determinação do segundo valor de composição pode ser recorrido a uma sonda de Iambda de banda larga existente e não são necessários outros componentes, de tal modo que, so- mente seja necessária uma correspondente adaptação de software no apa- relho de controle da máquina de combustão interna.

Para o controle da máquina de combustão interna a composição da mistura de combustível precisa ser conhecida com uma exatidão sufici- ente. Esta exatidão considerada em si não pode ser alcançada nem através da determinação da primeira composição do consumo de combustível da máquina de combustão interna na marcha em vazio, e nem através da de- terminação da segunda composição do decurso da corrente de bombea- mento da sonda de Iambda de banda larga. Somente através da combina- ção de acordo com a invenção dos valores de composição derivados do consumo de combustível e da corrente de bombeamento da sonda de Iambda de banda larga a composição da mistura de combustível pode ser determinada com uma exatidão suficiente para o controle da máquina de combustão interna. Neste caso, é vantajoso o fato de que, os valores de composição são determinados a partir de parâmetros independentes um do outro, e distribuídos de modo estocástico correspondente em torno da com- posição de fato da mistura de combustível.

Além disso, é vantajoso o fato de que, para a realização do pro- cesso não precisam estar previstos quaisquer componentes adicionais co- mo, por exemplo, sensores do tipo de combustível adicionais, o que torna possível uma conversão com custos barato do processo como mera solução de software.

Para a realização do processo de acordo com a invenção, não precisam ser desativadas as funções de diagnóstico exigidas pelo legislador, como, por exemplo, a adaptação da mistura, pelo que a aceitação para o processo aumenta visivelmente em relação às soluções de software existen- tes.

Uma outra vantagem em relação às soluções existentes é que, a determinação da composição do combustível não está ligada ao reconheci- mento de um processo de abastecimento. Se, no caso de processos exis- tentes, os quais pressupõem o reconhecimento de um processo de abaste- cimento, freqüentemente forem abastecidas quantidades mínimas não mais reconhecidas pelo sistema de sensor de nível de enchimento do tanque, en- tão, isto pode levar - em particular, no caso de baixo nível de enchimento do tanque - a uma alteração notável da composição da mistura de combustível, sem que isto seja reconhecido pelo processo. Esta desvantagem é evitada através do processo de acordo com a invenção.

Para a determinação do segundo valor de composição a partir do comportamento da corrente de bombeamento da sonda de Iambda de banda larga pode estar previsto que, em uma função de teste, a alimentação do combustível para a máquina de combustão interna se altere, de tal modo que, o valor de Iambda do gás de exaustão da máquina de combustão inter- na se altere de Iambda = 1 para um valor menor que 1, e que do decurso da corrente de bombeamento da sonda de Iambda de banda larga é determi- nado o segundo valor de composição em função do valor de Iambda do gás de exaustão.

A determinação do segundo valor de composição com um Iamb- da menor que 1 é vantajoso, uma vez que, com Iambda = 1 a corrente de bombeamento da sonda de Iambda de banda larga depende somente pouco da composição da mistura de combustível, contudo com valores de Iambda menores a dependência é consideravelmente maior. Neste caso, a exatidão na determinação do valor de composição pode ser melhorada se durante a sua determinação for considerado o estado de operação da máquina de combustão interna.

Uma determinação da composição da mistura de combustível a partir dos dois valores de composição que pode ser realizada através de uma simples operação aritmética pode ser obtida pelo fato de que, a combi- nação entre o primeiro valor de composição e o segundo valor de composi- ção ocorre por meio de formação do valor médio do primeiro valor de com- posição e do segundo valor de composição.

Uma determinação mais exata da composição da mistura de combustível pode ser obtida, pelo fato de que, é especificado, pelo menos, um primeiro fator de ponderação para o primeiro valor de composição, em função da exatidão de afirmação do primeiro valor de composição, pelo fato de que, é especificado, pelo menos, um segundo fator de ponderação para o segundo valor de composição em função da exatidão de afirmação do se- gundo valor de composição e, pelo fato de que, a composição da mistura de combustível é determinada a partir de uma combinação ponderada do pri- meiro valor de composição e do segundo valor de composição com os fato- res de ponderação correspondentes. Os fatores de ponderação indicam qual o tamanho é a exatidão na determinação do respectivo valor de composi- ção. O valor de composição exato é ponderado, na combinação dos valores de composição para a determinação da composição da mistura de combus- tível de acordo com o fator de ponderação, de modo mais intenso que o va- lor de composição mais inexato.

Os fatores de ponderação podem ser determinados a partir do valor de retorno da exatidão de afirmação do valor de composição e com o método da propagação de falha de Gauss pode ser calculada a mais prová- vel composição da mistura de combustível e o desvio médio do valor verda- deiro. Se a exatidão de afirmação para um valor de composição, por exem- plo, for 20%, então deve ser empregado o fator de ponderação 1/0,2 = 5. No caso de dois valores de composição Z1 e Z2 e dois fatores de ponderação W1 e W2, a composição mais provável é wZ

wZ = (W1^2*Z1 + W2^2 Z2) / (W1^2 + W2^2).

De acordo com isto, a composição da mistura de combustível pode ser determinada a partir da soma dos valores de composição multipli- cada pelo quadrado dos fatores de ponderação correspondentes, dividido pela soma do quadrado dos fatores de ponderação. De acordo com este cálculo, conforme o método da propagação de falha de Gauss é determina- do o valor mais provável para a composição wZ.

A exatidão m para a composição mais provável wZ para um teor máximo de etanol de 85% é calculado de

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A exatidão m obtida deste modo na determinação da composi- ção da mistura de combustível é claramente melhor do que a que deve ser obtida através dos valores de composição individuais.

A exatidão da determinação dos valores de composição a partir do consumo de combustível na marcha em vazio da máquina de combustão interna e do comportamento da corrente de bombeamento da sonda de lambda de banda larga é, respectivamente, dependente da faixa de opera- ção, na qual a máquina de combustão interna justamente é operada. Por isto pode estar previsto que os fatores de ponderação dos valores de com- posição individuais sejam especificados em função da faixa de operação e- xistente da máquina de combustão interna, a fim de obter, deste modo, em todas as faixas de operação, uma alta exatidão na determinação da compo- sição da mistura de combustível.

A tarefa da invenção referente ao dispositivo é solucionada pelo fato de que, na unidade de controle está prevista uma seqüência de pro- grama para a determinação de um primeiro valor de composição, a partir do consumo da mistura de combustível na marcha em vazio da máquina de combustão interna, pelo fato de que, está prevista uma seqüência de pro- grama para a determinação de um segundo valor de composição a partir do decurso de uma corrente de bombeamento em função do valor de Iambda do gás de exaustão de uma sonda de Iambda de banda larga disposta no gás de exaustão da máquina de combustão interna e, pelo fato de que, está prevista uma seqüência de programa para a determinação da composição da mistura de combustível a partir de uma combinação do primeiro valor de composição e do segundo valor de composição.

Deste modo, a composição de uma mistura de combustível pode ser determinada através de uma mera solução por software sem componen- tes adicionais, sem que precisem ser desativadas provisoriamente as fun- ções de diagnóstico exigidas pelo legislador. Neste caso, o consumo da má- quina de combustão interna na marcha em vazio, bem como, o comporta- mento de corrente de bombeamento da sonda de Iambda de banda larga se correlacionam diretamente com a composição da mistura de combustível, de tal modo que, a partir disto, através de seqüências de programa podem ser determinados os valores de composição individuais. Através da combinação dos valores de composição, a composição da mistura de combustível pode ser determinada de modo mais claro do que através de valores de composi- ção individuais.

De acordo com uma variante de execução preferida da invenção pode estar previsto que, para a determinação da composição da mistura de combustível a seqüência de programa contém uma rotina de programa para a determinação do valor médio do primeiro valor de composição e do se- gundo valor de composição. O valor médio dos valores de composição pode ser obtido sem grande necessidade de memória e de cálculo e no resultado conduz a uma exatidão na determinação da composição da mistura de combustível que á essencialmente melhor que a exatidão na determinação dos valores de composição individuais que servem de base.

De acordo com uma variante de execução particularmente pre- ferida da invenção pode estar previsto que, os fatores de ponderação este- jam especificados em função da exatidão de afirmação dos valores de com- posição nas respectivas faixas de operação da máquina de combustão in- terna, pelo fato de que, na unidade de controle está prevista uma área de memória para o armazenamento dos fatores de ponderação do primeiro va- lor de composição e do segundo valor de composição, em função das faixas de operação da máquina de combustão interna e, pelo fato de que, para a determinação da composição da mistura de combustível, a seqüência de programa contém uma rotina de programa para a determinação da compo- sição da mistura de combustível a partir dos valores de composição ponde- rados com os respectivos fatores de ponderação. Durante a determinação da composição da mistura de combustível os fatores de ponderação tornam possível considerar as distintas exatidões de afirmação dos dois valores de composição. Uma vez que, as exatidões de afirmação dos dois valores de composição dependem da respectiva faixa de operação, na qual a máquina de combustão interna está sendo operada, os fatores de ponderação podem ser armazenados em função da faixa de operação e considerados de modo correspondente na combinação dos valores de composição.

De preferência, o processo e o dispositivo podem ser emprega- dos para a determinação da composição de uma mistura de combustível constituída de gasolina e de álcool, de preferência, uma mistura de combus- tível constituída de gasolina e de etanol.

Breve descrição do desenho

A invenção será esclarecida, a seguir, com auxílio de um exem- plo de execução representado nas figuras. É mostrado: na figura 1 um diagrama de fluxo para a determinação de uma composição de uma mistura de combustível, para a operação de uma má- quina de combustão interna,

na figura 2 um diagrama para a determinação de uma composi- ção de uma mistura de combustível, para a operação de uma máquina de combustão interna.

A figura 1 mostra um diagrama de fluxo para a determinação de uma composição 30 mostrada na figura 2, de uma mistura de combustível para a operação de uma máquina de combustão interna, no exemplo de uma mistura de combustível de gasolina e etanol. Em uma primeira ramifi- cação do diagrama de fluxo estão previstos um bloco ZW1 10 e um bloco WF 12, e em uma segunda ramificação estão previstos um bloco ZW2 11 e um bloco WF2 13.

Ao bloco ZW1 10 como grandeza de entrada é conduzido um consumo da mistura de combustível na marcha em vazio 20, ao bloco ZW2 11 é conduzido um trajeto da corrente de bombeamento 21 de uma sonda de Iambda de banda larga disposta no gás de exaustão da máquina de combustão interna. Aos blocos WF1 12 e WF2 13 é conduzida a faixa de operação 22, pelo fato de que, a máquina de combustão interna está justa- mente sendo operada.

Aos blocos WF1 e WF2 está ligado posteriormente um bloco Z 14.

No caso de uma mistura de combustível constituída de etanol e gasolina, em conseqüência do baixo poder calorífico do etanol em relação à gasolina, o volume de combustível se altera na marcha em vazio da máqui- na de combustão interna em função da relação de mistura dos combustíveis empregados. Através de uma avaliação do consumo de combustível na marcha em vazio, através da avaliação do tempo de injeção, com o auxílio de densidades conhecidas de etanol e gasolina, pode ser conhecido o teor de etanol da mistura de combustível, no qual o consumo de energia momen- tâneo é determinado. Uma vez que, a exigência de energia na marcha em vazio é conhecida ou pode ser determinada em função da temperatura do meio de resfriamento, do grau de eficácia ou do ângulo de ignição e de con- sumidores secundários como compressor de ar condicionado, gerador, bomba de meio de resfriamento, bomba de óleo e número de rotações, o teor de etanol pode ser determinado através da comparação de uma exi- gência de potência na marcha em vazio e uma exigência de potência na marcha em vazio, determinada do consumo de combustível, do teor de eta- nol na mistura de combustível e, com isto da composição da mistura de combustível. Por isto, no bloco ZW1 10, a partir do consumo de combustível na marcha em vazio 20 pode ser determinado um primeiro valor de compo- sição 32 para a mistura de combustível.

No caso de uma mistura de combustível constituído de etanol e gasolina, com o aumento do teor de etanol cresce a relação de hidrogênio para monóxido de carbono do gás de exaustão. Devido a isto, em uma faixa de Iambda <1 se altera o comportamento da corrente de bombeamento de uma sonda de Iambda de banda larga. A dependência da corrente de bom- beamento de lambda pode ser determinada em um "passeio de tempo de injeção", no qual os tempos de invenção são estendidos e, com isto é ajus- tada uma relação de combustível e ar reduzida. Devido à correlação entre o trajeto da corrente de bombeamento 21 e o teor de etanol da mistura de combustível obtida deste modo, no bloco WW2 11 pode ser determinado um segundo valor de composição 33, mostrado na figura 2, a partir do trajeto da corrente de bombeamento 21.

O primeiro valor de composição 32, derivado do consumo da mistura de combustível na marcha em vazio 20, e o segundo valor de valor de composição 33 são providos com uma falta de exatidão de afirmação que é maior que o desvio total 34 máximo necessário para o controle da máqui- na de combustão interna na determinação da composição 30 da mistura de combustível. Neste caso, a respectiva exatidão almejada é dependente da faixa de operação 22, na qual a máquina de combustão interna é operada. Por isto, no bloco WF1 12 ao primeiro valor de composição 32 é coordenado um primeiro fator de ponderação 36a mostrado na figura 2 e no bloco WF2 13 ao segundo valor de composição 33 é coordenado um segundo fator de ponderação 36b do mesmo modo mostrado na figura 2 em função da faixa de operação 22 da máquina de combustão interna.

No bloco Z 14 ocorre, então, a determinação da composição 30 da mistura de combustível através de uma combinação, ponderada com os respectivos fatores de ponderação 36a, 36b, do primeiro valor de composi- ção 32 e do segundo valor de composição 33. Neste caso, quanto menor for a imprecisão da afirmação de um valor de composição 32, 33, tanto maior é determinado o respectivo fator de ponderação 36a, 36b e, de modo corres- pondente, mais intenso é levado em consideração o valor de composição 32, 33 mais exato na combinação para a determinação da composição 30 da mistura de combustível.

A figura 2 mostra um diagrama para a determinação de uma composição 30 de uma mistura de combustível, para a operação de uma máquina de combustão interna no exemplo de uma mistura de combustível de gasolina e etanol.

Ao longo de um primeiro eixo 31 é aplicada a parte percentual de etanol em uma mistura de combustível de gasolina e etanol. A fim de ob- ter um desvio total 34 almejado na determinação da composição 30, do con- sumo da mistura de combustível na marcha em vazio 20 é determinado um primeiro valor de composição 32, e do trajeto da corrente de bombeamento 21 é determinado um segundo valor de composição 33. Os valores de com- posição 32, 33 são mostrados como valores esperados com desvio padrão, e estão dispostos ao longo de um segundo eixo 17, um ao lado do outro. O desvio padrão dos valores de composição 32, 33, neste caso, é maior que o desvio total 34 máximo almejado para a determinação da composição 30 da mistura de combustível.

De acordo com a invenção, a composição 30 da mistura de combustível é determinada através de uma combinação dos valores de composição 32, 33. Neste caso, a combinação ocorre através da formação de um valor médio ponderado através dos valores de composição 32, 33. Aos valores de composição 32, 33 estão coordenados os fatores de ponde- ração 36, que são uma medida para a exatidão de afirmação do respectivo valor de composição 32, 33. A título de exemplo, o primeiro fator de ponde- ração 36a com o valor 5 expressa uma exatidão de afirmação de 1/5 = 20%; o fator de ponderação 36b com o valor 3 significa uma exatidão de afirma- ção de 1/3 = 33,3%.

Uma vez que os valores de composição 32, 33 foram determi- nados independentes um do outro e, por conseguinte, pode-se partir de uma distribuição estocástica dos valores de composição 32, 33 em torno da composição 30, por meio da combinação apropriada dos valores de compo- sição 32, 33, pode ser obtida a exatidão exigida e representada através do desvio total 34 na determinação da composição 30 da mistura de combustí- vel, mesmo se as faltas de exatidão de afirmação dos valores de composi- ção 32, 33 que servem de base forem nitidamente maiores.

O aperfeiçoamento da exatidão de afirmação através do empre- go da média ponderada será esclarecido a seguir em um exemplo de cálcu- lo:

O primeiro valor de composição 32 é de 40%, o segundo valor de composição 33 é de 20% da parte de etanol em uma mistura de combus- tível de gasolina e etanol. Os fatores de ponderação 36, que reproduzem o desvio de medição na determinação do respectivo parâmetro é 5 para o primeiro fator de ponderação 36a, e 3 para o segundo fator de ponderação 36b. De acordo com o método de Gauss bastante conhecido da observação de erro, a composição 30 determinada com base dos dois pares de valores acima:

composição 30 = (40% * 5^2 + 20% * 3^2) / (5^2 + 3^2) = 34,7%

Do mesmo modo, de acordo com o método de Gauss da obser- vação de erro na determinação da composição 10 no caso dos dois fatores de ponderação 18 com os valores 5 e 3 e um teor de etanol máximo de 85% determinam:

<formula>formula see original document page 18</formula>

A combinação dos dois valores de composição 12, 13 com os fatores de ponderação 18 com os valores 5 e 3, que correspondem às exati- dões de 85%/5 = 17% ou 85%/3 = 28,3%, resulta, com isso, uma afirmação com uma exatidão aperfeiçoada de 14,6%. De acordo com a invenção, os fatores de ponderação 36 são determinados em função da faixa de operação 22 da máquina de combus- tão interna. Isto melhora a confiabilidade do processo e sua exatidão, uma vez que, em alguns estados de operação os parâmetros, dos quais são de- finidos os valores de composição 32, 33 podem ser definidos de modo parti- cularmente exato, e por isso, os valores de composição 32, 33 obtidos disso podem ser ponderados mais altos que em outras faixas de operação.

Claims (9)

1. Processo para a determinação da composição (30) de uma mistura de combustível composta de um primeiro combustível e, pelo me- nos, de um segundo combustível, para a operação de uma máquina de combustão interna, sendo que, os combustíveis se distinguem em seu poder calorífico e, sendo que, os gases de exaustão formados durante a combus- tão dos combustíveis se distinguem em sua relação de hidrogênio para mo- nóxido de carbono, caracterizado pelo fato de que, do consumo da mistura de combustível na marcha em vazio da máquina de combustão interna é de- terminado um primeiro valor de composição (32) da mistura de combustível, pelo fato de que, do decurso de uma corrente de bombeamento, em função do valor de Iambda do gás de exaustão de uma sonda de Iambda de banda larga disposta no gás de exaustão da máquina de combustão interna é de- terminado um segundo valor de composição (33) e, pelo fato de que, a composição (30) da mistura de combustível é determinada a partir de uma combinação do primeiro valor de composição (32) e do segundo valor de composição (33).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, em uma função de teste, a alimentação do combustível para a máquina de combustão interna se altera, de tal modo que, o valor de Iambda do gás de exaustão da máquina de combustão interna se altera de Iambda = -1 para um valor menor que 1, e que do decurso da corrente de bombeamen- to da sonda de Iambda de banda larga é determinado o segundo valor de composição (33) em função do valor de lambda do gás de exaustão.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, a combinação entre o primeiro valor de composição (32) e o segundo valor de composição (33) ocorre por meio de ligação do valor médio do primeiro valor de composição (32) e do segundo valor de compo- sição (33).

4. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, é especificado, pelo menos, um primeiro fator de pondera- ção (36a) para o primeiro valor de composição (32), em função da exatidão de afirmação do primeiro valor de composição (32), pelo fato que, é especi- ficado, pelo menos, um segundo fator de ponderação (36b) para o segundo valor de composição (33) em função da exatidão de afirmação do segundo valor de composição (33) e, pelo fato de que, a composição (30) da mistura de combustível é determinada a partir de uma combinação ponderada do primeiro valor de composição (32) e do segundo valor de composição (33) com os fatores de ponderação (36) correspondentes.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que, os fatores de ponderação (36) dos valores de composição (32, -33) individuais são especificados em função da faixa de operação (22) exis- tente da máquina de combustão interna.

6. Dispositivo para a determinação da composição (30) de uma mistura de combustível a partir de um primeiro combustível e, pelo menos, de um segundo combustível, para a operação de uma máquina de combus- tão interna, sendo que, os combustíveis se distinguem em seu poder calorí- fico, sendo que, os gases de exaustão formados durante a combustão dos combustíveis se distinguem em sua relação de hidrogênio para monóxido de carbono, sendo que, à máquina de combustão interna está coordenada uma unidade de controle e, sendo que, em um canal de gás de exaustão da má- quina de combustão interna está disposta uma sonda de Iambda de banda larga, caracterizado pelo fato de que, na unidade de controle está prevista uma seqüência de programa para a determinação de um primeiro valor de composição (32), a partir do consumo da mistura de combustível na marcha em vazio da máquina de combustão interna, pelo fato de que, está prevista uma seqüência de programa para a determinação de um segundo valor de composição (33) a partir do decurso de uma corrente de bombeamento em função do valor de Iambda do gás de exaustão de uma sonda de Iambda de banda larga disposta no gás de exaustão da máquina de combustão interna e, pelo fato de que, está prevista uma seqüência de programa para a deter- minação da composição (30) da mistura de combustível a partir de uma combinação do primeiro valor de composição (32) e do segundo valor de composição (33).

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, para a determinação da composição (30) da mistura de combustível a seqüência de programa contém uma rotina de programa para a determinação do valor médio do primeiro valor de composição (32) e do segundo valor de composição (33).

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, estão especificados fatores de ponderação (36) em função da exatidão de afirmação dos valores de composição (32, 33) nas respecti- vas faixas de operação (22) da máquina de combustão interna, pelo fato de que, na unidade de controle está prevista uma área de memória para o ar- mazenamento dos fatores de ponderação (36) do primeiro valor de compo- sição (32) e do segundo valor de composição (33), em função das faixas de operação (22) da máquina de combustão interna e, pelo fato de que, para a determinação da composição (30) da mistura de combustível, a seqüência de programa contém uma rotina de programa para a determinação da com- posição (30) da mistura de combustível a partir dos valores de composição (32, 33) ponderados com os respectivos fatores de ponderação (36).

9. Uso do processo como definido em qualquer uma das reivin- dicações 1 a 5 e do dispositivo como definido em qualquer uma das reivindi- cações 6 a 8, para a determinação da composição (30) de uma mistura de combustível constituída de gasolina e de álcool, de preferência, uma mistura de combustível constituída de gasolina e de etanol.