BRPI1006744B1 - método para determinação do avanço para a ignição de um motor térmico - Google Patents
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Abstract
MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DO AVANÇO PARA A IGNIÇÃO DE UM MOTOR TÉRMICO A invenção refere-se a um método para determinação do avanço para a ignição de um motor térmico de um veículo usando um modelo físico que usa parâmetros de entrada. O método compreende as seguintes etapas: uso de banco de ensaios, determinando os diferentes valores dos parâmetros de calibragem associados com vários pares de carga do motor/velocidade do motor, referidos valores do par carga/velocidade e os valores dos referidos parâmetros de calibragem definindo pontos de referência; determinando os valores dos parâmetros de entrada para cada ciclo de operação do veículo, armazenamento em um computador de bordo do referido veículo, referidos pontos de referência, referidos parâmetros de entrada e referido modelo físico consistindo de ao menos duas equações. E calculando referido avanço da ignição à partir dos referidos pontos de referência, dos referidos parâmetros de entrada e do referido modelo físico.
Description
A presente invenção reivindica a prioridade do Pedido de Patente Francês No. 0951644 requerido em 16 de março de 2009, cujo conteúdo (texto, desenhos e 5 reivindicações) será ora incorporado por referência.
A presente invenção refere-se à um método de determinação do avanço para a ignição de um motor térmico para ignição comandada.
Um motor à combustão interna para ignição comandada é uma máquina onde a energia térmica liberada pela combustão é transformada em energia motriz 10 mecânica. Nesse tipo de motor, contrariamente ao motor diesel, a mistura de combustível não se inflama espontaneamente, mas sob a ação de uma faísca provocada por uma vela. Para maximizar o rendimento energético da combustão . da mistura de combustível deve ser inflamada de maneira a coincidir o pico da pressão na câmara de combustão com uma posição ideal do par 15 pistão/virabrequim. Entretanto existe um atraso entre o momento onde a faísca é produzida e o memento onde a inflamação da mistura se propaga, correspondente ao início da fase de combustão viva da mistura e à obtenção de um pico de pressão máxima na câmara de combustão. É por esta razão que a ignição da vela é acionada com um avanço. 20 O avanço da ignição controlado eletronicamente por um calculador, expresso em graus do ângulo de rotação do virabrequim, corresponde ao ângulo entre o acionamento da faísca e o ponto morto do topo do pistão. O valor do avanço permite sincronizar o aparecimento do pico de pressão na câmara de combustão com a posição ideal e predeterminada do pistão na câmara de combustão. 25 Atualmente, a definição e obtenção dos valores do avanço ideais da ignição são determinados durante o acionamento do motor pelo conjunto das condições de funcionamento podendo ser encontradas pelo motor. Esses valores dos avanços ideais determinados nos bancos de dados de calibragem são em seguida armazenados sob a forma de vários mapas e estratégias de controle no 30 computador/calculador do motor. Essa fase de calibragem determinada atualmente demanda um grande número de testes no motor. A adição dos acionadores complementares pelos construtores (defazadores de árvores de carnes (veios excêntricos), a fim de respeitar as normas ambientais cada vez mais rigorosas e limitar o consumo, aumento de maneira significativa od número de testes necessários ao seu desenvolvimento.
A solução prática proposta pelo presente pedido de patente permitir limitar o número de testes e assim diminuir o custo e a duração da fase de calibragem do 5 motor.
Invés de tabular os avanços à ignição e a seguir realizar as interpolações do tipo linear ou polinomial entre os pontos tabulados, a invenção propõe utilizar um algoritmo de cálculo baseado em partir na física de combustão. De acordo com a invenção, os avanços à ignição são calculados a partir de equações que 10 transcrevem as evoluções termodinâmicas em termos de diferenças de avanço com relação aos avanços de referências tabuladas.
De maneira mais precisa, a presente invenção se refere à um método de . determinação do avanço à ignição de motores térmicos com o auxílio de um modelo físico utilizando parâmetros de entrada, o método compreendendo as 15 seguintes etapas: - com o auxílio de uma banco de ensaios, determinar diferentes valores dos parâmetros associados à vários pares do regime motor - carga do motor, os referidos parâmetros permitindo estimar a velocidade média da chama à partir das condições termodinâmicas em uma câmara de combustão do motor, os 20 referidos valores do par carga - regime e os valores dos referidos parâmetros de calibragem constituindo os pontos de apoio; - determinar os valores dos referidos parâmetros de entrada para cada ciclo de funcionamento do moto; - de registro em um computador de bordo do referido veículo aos referidos 25 pontos de apoio, os referidos parâmetros de entrada e o referido modelo físico representados por ao menos duas equações, e; - à partir dos referidos pontos de apoio, os referidos parâmetros de entrada e do referido modelo físico, calcular o referido avanço à ignição do referido motor.
Esse método é vantajosamente válido em toda a gama e em todos os modos de 30 funcionamento de motores térmicos para ignição comandada.
Em uma variante, os referidos parâmetros de calibragem poderão compreender os parâmetros seguintes: o avanço para ignição ideal de referência AAQref, o ponto FMBxref correspondente à uma fração da queima de x% da massa total da mistura; uma constante de inicialização da referência CiNiret, urna constante de combustão CCMBret e uma velocidade da chama laminar global estimada SL<ef.
Em uma variante, os referidos parâmetros de entrada poderão ser escolhidos entre as seguintes parâmetros: 5 - a massa de ar fresco admitido no cilindro (mair); - a massa de gás queimado no cilindro (mGBR = miGR + "EGR); - a massa de combustível no cilindro (mcarb); - a carga (Ld); - a temperatura média (TMEL(IVC)) do gás no cilindro durante o fechamento da 10 válvula de admissão; - o relatório (YMEL) da capacidade calorífica para a pressão Constant e da capacidade calorífica ao volume constante da mistura; . - a massa molar (MMEL) da mistura ar + combustível + gás queimado residual e re-circulado; 15 - o ângulo de abertura de admissão (OA); - o regime do motor (N); - a temperatura da água do motor (TeaU)
Em uma variante, o referido avanço à ignição AAO é determinado se calculando o atraso da combustão do ponto FMBx ao ponto FMBy correspondente 20 respectivamente à x% e y% do combustível queimado e do atraso da ignição para FMBx.
Em uma variante, a evolução da pressão e da temperatura da mistura ar- combustível na câmara de combustão do motor no curso do ciclo de combustão será determinada. 25 Em uma variante, o referido modelo físico poderá ser representado por duas equações, uma dando o atraso de inicialização para a combustão *D]NI) em função de uma constante (C|Ni)> a outra dando o atraso da duração da combustão (D CBM) em função notadamente de uma constante (CCMB)-
Em uma variante, a fim de calcular o referido avanço à ignição (AAO): 30 a- um valor estimado (AAOestim) do avanço à ignição é calculado se utilizando uma relação de proporcionalidade com a velocidade da chama laminar; b- o avanço à ignição ideal (AAO) é determinado por repetição, a a primeira repetição compreendendo: - o cálculo do atraso de inicialização DtNi à partir do avanço ideal estimado AAOestim e dos referidos pontos de apoio; - a determinação de FMBx à partir dos valores de DINi e de AAOestim; - o cálculo do atraso da combustão DCMB à partir de FMBX, e - o cálculo do avanço à ignição ideal AAO; c- o valor do referido avanço à ignição ideal AAO poderá ser corrigido se levando em conta a temperatura do motor.
Em uma variante, o atraso de inicialização (DINI) poderá ser calculado com o auxílio de uma equação do tipo:
Em uma variante, o atraso da combustão (DCMB) poderá ser calculado com o auxílio de uma equação do tipo:
Com: Hch comprimento caracterizando a distância à ser percorrida pela frente da chama da mistura inflamada por uma quantidade de mistura queimada à y%.
Em uma variante, a etapa b precedente poderá vantajosamente compreender duas etapas de repetição, a segunda repetição sendo efetuada se utilizando o valor de FMBx obtido com a primeira repetição.
Em uma variante, o valor de FMBx da etapa b precedente poderá ser determinado por FMBx = DINI - AAOestim, o valor de DINI sendo aquele obtido pela primeira repetição.
Em uma variante, o avanço à ignição AAP poderá ser determinado por: AAO = - FMByref + DINI m + DQMB m FMByref sendo o valor de FMB obtido por calibragem, DINI ÍH e DCMBIH sendo os valores obtidos como o auxílio da referida primeira repetição. O referido valor estimado (AAOestim) poderá ser determinado à partir de uma equação do tipo:
A velocidade da chama estimada (SLeStim) poderá ser determinada com o auxílio de uma equação do tipo:
De modo vantajoso x = 5 e y = 50.
Outras vantagens e características das invenção se tornarão aparentes ao curso da descrição detalhada de uma configuração da invenção, com relação aos desenhos em anexo, apresentados em caráter exemplificativo e não limitativo, nos quais: - A Figura 1 ilustra esquematicamente o método de acordo com a invenção; e - A Figura 2 ilustra as diferentes posições angulares tomadas pelo virabrequim, bem como o atraso da inicialização DlNi e o atraso da combustão DCMB-
A exposição de uma configuração da invenção se refere à numerosas abreviações. Se dará portanto, inicialmente, sob a inteira Nomenclatura, o significado das abreviações: NOMENCLATURA AAO : avanço à ignição ideal PMH : ponto morto alto DINI : atraso da inicialização entre a ignição (AA) e o ponto à 5% FMB ffl Re-circulação » e EGR « Recirculação do Gás Externo »GM = -—— Hch: comprimento característico à ser percorrido pela frente da chama da mistura inflamada. IVC : « Fechamento da Válvula de Entrada » que é o ângulo do virabrequim no momento onde a válvula de admissão se fecha KAero: coeficiente de correção aerodinâmica L: comprimento Ld : « Load » Carga ou enchimento FMB : fração de massa queimada FMBx e FMBy : ponto correspondente à uma fração queimada de respectivamente x% e y% da massa total da mistura. Esse ponto poderá ser exprimido de preferência em graus do ângulo do virabrequim ou em tempos. Rvoi: relatório volumétrico <-> taxa de compressão ~ Vmort : Volume da câmara de combustão quando o pistão está posicionado ao ponto morto alto PMH Vcyl: volume expelido pelo pistão RFA : Atraso do Fechamento da Admissão <-> < Fechamento da Válvula de Entrada » (Ângulo de fechamento das válvulas de admissão) SL : Velocidade da chama laminar SLo: Velocidade da chama laminar medida nas condições padrão de pressão e de temperatura. ^ar ^tr,cir ’ ~ Coeficiente estequiométrico: é o relatório da massa de ar e do combustível à estequiometria M : Débito de massa PCI: Poder Calorífico Inferior Cp: Capacidade calorífica da pressão constante índice Air: Ar fresco
Air swept: Ar expelido: é o ar que transita diretamente da tubulação de admissão à tubulação de escapamento através da câmara de combustão no momento onde as válvulas de admissão se abrem e as válvulas de escapamento se fecham CMB : Combustão ao ponto FMB50 comb : Combustão ao ponto FMB50 INI : Iniciação entre a ignição e o ponto FMB5 it1: Primeira repetição it2: Segunda repetição MAP : Acionamento MEL : Mistura. A mistura é constituída de ar, de EGR e de combustível ref: ponto de referência calibrado acionado wcomb: sem combustão
A energia liberada pela combustão é recuperada de maneira ideal sob a forma de energia mecânica pelo pistão quando o FMB50 é estabilizada em uma posição especifica após o Ponto Morto Alto (PMH) correspondendo à um ponto de funcionamento dado (Regime/carga) para determinar o avanço à ignição de maneira a se obter o par ideal na saída do virabrequim. Com efeito, é quando se atinge o par máximo do ponto de funcionamento do motor e o consumo do motor sendo mínimo. Para tal, a combustão da mistura deverá ser iniciada mais rápida se levando em conta os atrasos de inicialização e da combustão da mistura do combustível. O princípio do modelo consiste em estimar esses atrasos em função das condições termodinâmicas da mistura do combustível e do controle motor para calcular p avanço à ignição ideal (AAO). Se calculando o atraso da combustão do FMB5 ao FMB50 e o atraso da ignição ao FMB5 de acordo com as equações físicas propostas à referência [1] aqui [equações denominadas pelas seguintes equações de Hires e outr) sendo possível determinar o ângulo do virabrequim ao qual a ignição da mistura deverá ser efetuada.
A descrição que se refere à um modo de inicialização se refere à 5% da massa do combustível queimado (FMB5) e à 50% (FMB50). Esses percentuais poderão ser diferentes e, de modo geral, esses percentuais serão x% e y%.
Os atrasos de inicialização e da combustão poderão ser determinados à partir dos modelos físicos baseados no conhecimento das condições termodinâmicas no cilindro. Os dois artigos seguintes [1] e [2] darão os modelos e equações úteis> - [1] Hires S.D., Tabaczynski R. J. e Novak J.M., The Prediction of Ignition Delay and Combustion Intervals for a Homogenous Charge, Spark Ignition Engine. SAE 780232 - [2] Metgalchi M. and J.C. Keck, Burning velocities of mixtures of air with Metanol Isooctane and Indolene at high pressure and temperature, Combustion and Flame, 48, P. 191-210, 1982.
A Figura 2 ilustra as diferentes posições angulares tomadas pelo virabrequim, bem como os atrasos DINI (atraso de inicialização) e DCMB (atraso da combustão). Em um primeiro tempo o ângulo da ignição é estimado por uma simples relação de proporcionalidade com a velocidade da chama laminar ao FMB50.
Com efeito, a velocidade de propagação da frente da chama é o parâmetro físico que tem uma influência de ordem 1 sobre o avanço à ignição. A velocidade da chama evolui com a pressão e a temperatura. Para esse primeiro cálculo de proporcionalidade se utiliza as condições termodinâmicas obtidas no FMB50.
O AAOref e SLret são tomadas de mapas, funções do regime e da carga, predeterminados da calibragem do motor. Se toma os valores AAOref e SLref situados ao mesmo nível de carga e de regime que o ponto de funcionamento pelo qual ser irá determinar o avanço.
À partir dessa primeira estimativa do AAO, começa o cálculo do avanço à ignição ideal com as equações de Hires e outro. O atraso de inicialização é calculado com a pressão e a temperatura média do cilindro entre o AAO precedentemente estimado e o ângulo onde 5% da fração do combustível foi queimado. Nesse estado, o ângulo ao qual 5% do combustível foi queimado (FMB5) não é precisamente conhecido. Para remediar isto, um mapa dos FMB50 de combustões ideais foi predeterminado durante a fase de calibragem do motor.
CINI é o valor tomado de um mapa para duas dimensões regime e carga predeterminadas durante a fase de calibragem. Kaéro é um coeficiente que transcreve o nível aerodinâmico interno predominante na câmara de combustão. Ele é em função da defasagem angular da arvore de carne com relação ao virabrequim. A velocidade média do pistão funciona no regime presente na equação de Hires e outro sendo substituída pelo Kaéro-
A determinação de NU e H é dada na descrição da configuração detalhada dada a seguir.
À partir do AOO estimado e do atraso de inicialização precedentemente calculado, um novo valor de FMB5 do ponto de funcionamento é 5 aproximadamente:
Esse novo valor do ângulo onde 5% da fração do combustível foi queimado permitindo o cálculo do atraso da combustão notadamente a altura H representativa na equação 5 da escala das turbulências presentes na câmara nesse momento de combustão
10 Os valores de SL CMBJU, NU CMB HI são calculados nas condições de pressão e da temperatura estimadas em FMB50 (ver descrição detalhada).
Após ter calculado a inicialização e o atraso da combustão, uma nova estimativa do avanço à ignição ideal poderá ser calculada de acordo com a seguinte equação:
15 Em seguida, uma segunda repetição é efetuada. Nesse novo AAOiti são associados novas condições termodinâmicas diferentes daquelas quando da determinação do AAOestim- Um novo cálculo do atraso de iniciação é então efetuado (idem eq. 3). Um novo valor valor do FMB5 é então deduzido (idem eq. 4). O cálculo de um atraso de combustão é efetuado. Com relação à primeira 20 repetição não haverá o valor de HCMB que carrega. De movo pela equação 6 um novo AAO é determinado. Esse cálculo repetitivo poderá assim prossegui por várias vezes a fim de obter um melhor nível de precisão na estimativa do avanço ideal mas para questões de tempos de utilização do processador do computador de bordo as repetições sendo de preferência limitada à duas.
Para resumir, o cálculo do AAO é repetido. A primeira etapa é a etapa de inicialização do cálculo como a estimativa do AAO por uma relação simples de proporcionalidade com a velocidade da chama laminar. A segunda etapa é o primeiro cálculo utilizado as equações de Hires e outro. Nesse estado, não se conhecendo ainda o valor do FMB5, se apoiará o valor do FMBref determinado durante a fase de calibragem. Durante esta fase, um número importante (por exemplo uma centena) de pontos de funcionamento ditos de « referência » ou « de apoio » repartidos no plano regime-carga foram determinados ao banco de ensaios com um avanço determinado de modo ideal. Para essa quantidade de pontos, os valores de C|Niref, FMB5ref, FMB50ref, SUet, AOOref, AAOret foram calculados e tabulados nos mapas para duas dimensões regime e carga. Entre esta centena de pontos as interpolações lineares são efetuadas para ter acesso ao conjunto de valores no plano regime-carga. Na realização da segunda etapa um AAO é obtido. À partir desse AAO, o mesmo cálculo repetido é realizado mas como novo valor do FMB5 que fora obtido.
O interesse desse modelo é poder prever os avanços à ignição ideal à partir daqueles pontos de apoio determinado ao banco do motor (dos quais são emitidos as constantes necessárias ao cálculo repetido: CiNiret, CcMBret, FMB5ref, FMB50ref, SLref, AAOref). O modelo recalcula os avanços se levando em conta as evoluções das condições termodinâmicas e das defasagens das árvores à carne com relação aos pontos de apoio.
A pressão e a temperatura da mistura na câmara de combustão não será medida diretamente, esses valores sendo aproximados após utilizados para calcular os tempos de propagação da chama no cilindro.
As etapas principais do método são representadas esquematicamente na Figura 1.
De maneira sinótica, a primeira etapa consiste em estimar o avanço à ignição ideal AAOestim, de maneira « grosseira » se levando em conta unicamente a velocidade de propagação da chama laminar. Para tal se utiliza os parâmetros do motor que são indicados no anexo 1 a seguir e as calibragens (ou pontos de apoio) predeterminados, indicados no anexo 2, quando da entrada ao ponto do motor no banco de ensaios.
Em segunda, o avanço à ignição ideal AAO é determinado por duas repetições de cálculo. Essa determinação é baseada no cálculo de pressão e da temperatura para cada fase de combustão (fase de inicialização e fase de cobustao), bem como no cálculo da viscosidade cinemática NU e da velocidade 5 da chama laminar SL à partir das condições termodinâmicas na câmara de combustão. A primeira repetição compreende as etapas seguintes: - de cálculo de inicialização D|Nnti à partir do avanço ideal estimado AAOestim e das calibragens, notadamente FMB5; - de determinação do ponto FMB5estim à partir de D|N it1 e AAOestim, com FMB5 = 1 0 DINI in - AAOestim; - de cálculo do avanço ideal AAO^.
A segunda repetição compreende as etapas seguintes de cálculo do atraso da . inicialização da combustão D^i it2 e o cálculo do atraso de combustão DDCM its que conduz à um valor do avanço à ignição não corrigido AAOwcorr. 15 A segunda repetição compreende as etapas seguintes de cálculo do atraso de inicialização da combustão DINI íta, e do cálculo do atraso da combustão DCM B ita que conduz à um valor do avanço à ignição não corrigido AAOwcorr.
O valor AAOwcorr e em seguida corrigido e considerando os aspectos não levados em conta pelo modelo (temperatura do motor, Teau). Essa correção do 20 avanço é mapeado e adicionado ao avanço ideal para fornecer o valor do AAOcorr.
A fim de não sobrecarregar esta descrição, determinados cálculos serão descritos aqui a seguir em um « Anexo do método de calculo » composto dos 25 anexos 1 à 7. 1. Estimativa do avanço à ignição ideal (AAO)
A primeira etapa do cálculo consiste realizar uma estimativa do AAO.
Para tal, os parâmetros do motor (conforme anexo 1) e as calibragens predeterminadas durante o inicio do ponto (conforme anexo 2) são utilizados.
Esses parâmetros de estimativa da velocidade da chama média à partir das condições termodinâmica\s na câmara de combustão.
A temperatura ao ponto FMB50ref (eq. 3) é estimada à partir do aumento da temperatura para a compressão da mistura (se )onsidera que a compressão dos 5 gases contidos no cilindro é adiabática). Ela é determinada à partir da temperatura dos gases contidos no momento do fechamento das válvulas de admissão (IVC) de uma parte, e de um aumento de temperatura ligado à combustão de 50% da mistura (lei de libertação de calor simplificado, eq. 5), e de outra parte, como:
10 com
A pressão ao ponto FMB50ref é então deduzida da relação dos gases perfeitos:
Se remarcará que a massa molar da mistura (MMEL) é calculada à partir da composição do gás e das capacidades caloríficas das espécies (H2), CO2, CO, 15 NO, 02, N2).
O valor de SUf é tomado de um mapa de calibragem regime-carga. Os valores de SLref serão então calculados da mesma maneira que acima para os pontos de apoio ditos de « referência », ou seja, os pontos de funcionamento do motor que determinaram o avanço à ignição ideal preliminar no banco do motor (durante o início ao ponto do motor, a fase de calibragem dos motores). 2. Determinação do avanço ideal em duas repetições de cálculo 5 O método proposto é baseado no cálculo da pressão e da temperatura para cada uma das fases de combustão, ou seja, durante a fase de inicialização e durante a fase de combustão. À partir das condições termodinâmicas na câmara de combustão, a viscosidade cinemática e a velocidade da chama laminar são calculadas para poder estimar os atrasos associados à cada uma das fases. 10 a) Primeira repetição - Calculo do atraso de inicialização (primeira repetição)
À partir do avanço ideal estimado (AAOestim) dos ensaios, notadamente o . FMB5ref, o atraso de inicialização da primeira repetição (anexo 3) poderá ser calculado. O FMB5ref é determinado nos pontos de apoio à partir da análise da '15 pressão do cilindro medido com um sensor durante a fase de início do ponto.
Para tal, a viscosidade cinemática (conforme anexo 5), a altura da câmara e a velocidade da chama laminar deverão ser calculadas. Os cálculos do volume da câmara e da relação volumétrica poderão ser feitos à partir, respectivamente, das equações dadas à pagina 44 e página 43 da obra de Heywood J.B. (1988) 20 Internai Engine Fondamentals, Mc Graw-Hill Internatinal Editions. As condições medidas relativas à fase de inicialização são utilizadas para o cálculo de NU INIitl e Hch INIitl:
Os cálculos das pressões e temperatura à ignição e ao ponto FMB5 serão apresentados a seguir:
A combinação do atraso de inicialização e do avanço ideal estimado permite então determinar o ponto FMB5 estimado.
- Cálculo do atraso de combustão (primeira repetição)
À partir do ponto FMB5estim, o atraso de combustão da primeira repetição poderá ser calculado:
Para tal, a viscosidade cinemática, a altura da câmara e a velocidade da chama laminar deverão ser calculadas, para as condições médias relativas à fase de combustão. A pressão e a temperatura correspondente ao ponto FMB50ref são significativas para a fase de combustão e podendo se supor que:
Se remarcará que os cálculos TMEL(FMB5oret) e PwEUFMBsoref) são análogos àqueles realizados pela estimativa do AAO.
O avanço ideal poderá ser calculado à partir do ponto FMB50ref e da combinação com os atrasos de inicialização e da combustão emitidos da primeira repetição.
5 b) Segunda repetição
O método é uma nova aplicação para afinar o cálculo se utilizando os parâmetros estimados durante a primeira repetição. - Cálculo do atraso de inicialização da combustão (segunda repetição)
À partir do AAOin e do FMB5estim calculados pela primeira repetição, e o atraso 10 de inicilizaçâo poderá ser determinado pela segunda repetição de cálculo: *
Para tal, a viscosidade cinemática, a altura da câmara e a velocidade da chama laminar deverão ser recalculadas para as condições termodinâmicas médias relativas à fase de inicialização.
Os cálculos das pressões e temperaturas à ignição e ao ponto FMB5 serão 15 detalhadas a seguir:
A combinação do atraso de inicialização de do avanço calculado pela primeira repetição permite então afinar a posição do ponto FMB5:
- Cálculo do atraso de combustão (segunda repetição)
À partir do ponto FMB5iti, o atraso de combustão da segunda repetição poderá ser calculado:
As condições ao ponto FMB50ref permanecem significativas para a fase de combustão dessa segunda repetição. Assim, a viscosidade cinemática, a altura da câmara e a velocidade da chama laminar permanecem inalteradas.
O avanço ideal poderá ser calculado à partir do ponto FMB50ref e da combinação com os atrasos de inicialização e de combustão:
3. Correção aplicável ao avanço ideal calculado
Um corretivo, sob forma de deslocamento para aplicar o avanço ideal calculado, permite levar em conta a temperatura do motor (Teau) não se levando em conta pelo modelo. Esse corretivo do avanço é mapeado e adicionado ao avanço ideal.
Se remarcará que -AAAO é um mapa funcional da carga e da temperatura da água
Esses parâmetros não são constantes e deverão ser determinados por cálculo [indicado por (calç)] ou por medição (mês) ou por modelagem (mod), de preferência à cada ciclo de combustão. mair: massa de ar fresco admitida no cilindro (por exemplo em kg) (mod) mcarb: massa de combustível no cilindro (por exemplo em kg (mes)
Se denomina que: mMEL=mair4-mcarb-»-mQBR e que : GBR = ~~—, - -— TMEL(IVC): temperatura média e do gás do cilindro durante o fechamento das válvulas de admissão (IVC <-> Fechamento da Válvula de Entrada) (por exemplo em°K)(mod) YMer. relatório da capacidade calorífica para a pressão constante (Cp) e da capacidade calorífica para o volume constante (Cv) da mistura (calc) MMei: massa molar da mistura ar + combustível + gás queimado (g/mol)(calc) OA: ângulo de abertura de admissão tido em relação ao PMH admissão (°Virabrequim (mes) N: regime do motor (tr/min)(mes) Tea(J: temperatura da água do motor (por exemplo em °C (mes)
As calibragens são em função do regime da carga - AAOref é o avanço à ignição ideal e sendo determinada durante as calibragens pela leitura direta no banco de ensaio; - FMB5ref é o ponto correspondente à uma fração queimada de 5% da massa total da mistura e sendo determinada durante as calibragens por leitura direta no banco (determinada à partir da análise da derivação do pressão do cilindro); - FMB50ref é o ponto correspondente à uma fração queimada de 50% da massa total da mistura e sendo determinada durante as calibragens por leitura direta no banco (determinada à partir da análise da derivação da pressão do cilindro); - CjNiref é a constante de inicialização determinada durante as calibragens.
5 - CcMBret é a constante de combustão determinada durante as calibragens.
Com 
SLret é a velocidade da chama laminar global estimada 
O calculo se baseia no ensinamento da referência [1] Hires e outro.
0 termo SP (velocidade média do pistão, conforme anexo 4) dependendo do 5 regime foi retirado das equações 6’ e 7’ e substituído pelo Kaéro dependente igualmente do regime e da defasagem da arvore à carne de admissão (com efeito, a aerodinâmica interna sendo modificada pela defasagem da lei de elevação das válvulas de admissão). Se remarcará que os atrasos poderão ser medidos no banco de ensaio e correspondente à:
5 e levando-se em conta a aerodinâmica na câmara de combustão, as relações propostas por Hires e outro, (referência [1] foram adaptadas (conforme eq. 6’ e 7’). Os valores do coeficiente Kaéro dependentes da defasagem da árvore à carne de admissão do regime.
Anexo 4; velocidade média do pistão
10 Anexo 5: Viscosidade cinemática NU é a relação entre a viscosidade dinâmica (MU) e a massa volumétrica da mistura (RHO):
A massa volumétrica da mistura pe determinada à partir da massa da mistura no cilindro (ou seja, a soma das massas de ar, de IGR, de EGR, e de combustível) e 15 do volume da câmara:
A viscosidade dinâmica é determinada à partir da lei de Sutherland :
Teft representa a relação de volumes da câmara de combustão entre a posição angular (0) e o ângulo de fechamento das válvulas de admissão o IVC.
As diferentes posições angulares do virabrequim são ilustradas na Figura 2.
A presente invenção permite um ganho de tempo e uma redução de custos de calibragem graças a redução do numero de ensaios/testes de calibragem. De mais, o modelo físico da invenção se aplica para todos os modos de funcionamento do motor e qualquer que seja o modelo do motor, então precedentemente sendo necessário fazer um mapeamento completo para cada novo modelo de motor.
Outras configurações daquelas aqui descritas e representadas que poderão ser conhecidas por um técnico no assunto, conhecedor do estado da técnica, sem fugir do espírito e escopo da presente invenção poderão ser utilizadas. Por exemplo, a taxa de 5% e de 50%m a massa de combustível queimado poderão ser diferentes: de maneira geral, elas serão respectivamente de x%ey%. Assim, igualmente, certas equações poderão ser modificadas sem fugir do escopo da presente invenção.
Claims (9)
1 .- “MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DO AVANÇO PARA A IGNIÇÃO DE UM MOTOR TÉRMICO”, com o auxílio de um modelo físico, utilizando parâmetros de entrada, caracterizado por compreender as seguintes etapas de com o auxílio de um banco de ensaios, determinar diferentes valores dos parâmetros de calibragem associados a vários pares do regime do motor - carga do motor, referidos parâmetros permitindo estimar a velocidade da chama média à partir das condições termodinâmicas em uma câmara de combustão do motor, referidos valores do par carga-regime e os valores dos referidos parâmetros de calibragem constituindo os pontos de apoio, os referidos parâmetros de calibragem compreenderem os seguintes parâmetros do avanço à ignição ideal de referência AAOref, o ponto FMBxref correspondente à uma fração queimada de x% da massa total da mistura, uma constante de inicalização de referência CINIref, uma constante de combustão CCMBref e uma velocidade da chama laminar global estimada SLref, determinar os valores dos referidos parâmetros de entrada para cada ciclo de funcionamento do motor, do registro em um computador de bordo do referido veiculo aos referidos pontos de apoio, os referidos parâmetros de entrada e o referido modelo físico representado por ao menos duas equações, e por à partira dos referidos pontos de apoio,os referidos parâmetros de entrada e do referido modelo físico, ser feito o cálculo do referido avanço à ignição do referido motor.
2 .- “MÉTODO” de acordo com as reivindicações 1, caracterizado por os referidos parâmetros de entrada serem escolhidos entre os seguintes parâmetros da massa de ar fresco admitido no cilindro (mair), da massa de gás queimado e residual e re-circulado no cilindro (mGBR), da massa de combustível no cilindro (mcarb), da carga (Ld), da temperatura média (TMEL(IVC)) do gás no cilindro durante o fechamento das válvulas de admissão, da relação (YMEL) da capacidade específica para a pressão constante e da capacidade calorífica ao volume constante da mistura, da massa molar (MMEL) da mistura ar + combustível + gás queimado residual e re-circulado, do ângulo de abertura de admissão (OA),do regime do motor (N), da temperatura da água do motor (Teau).
3 .- “MÉTODO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o referido avanço à ignição AAO ser determinado se calculando o atraso de combustão do ponto FMBx ao ponto FMBy correspondente respectivamente à x% e y% do combustível queimado e do atraso da ignição para o FMBx.
4 .- “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por se determinar a evolução da pressão e da temperatura da mistura ar- combustível na câmara de combustão do motor no curso do ciclo de combustão.
5 .- “MÉTODO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o referido modelo físico ser representado por duas equações, uma dando o atraso de inicialização para a combustão (DINI) em função notadamente de uma constante (CINI), e a outra dando o atraso da duração da combustão (DCMB) em função notadamente de uma constante (CCMB).
6 .- “MÉTODO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o computador do referido avanço à ignição (AAO) compreender a) um valor estimado (AAOestim) do avanço à ignição sendo calculado se utilizando uma relação de proporcionalidade com a velocidade da chama laminar; b) o avanço à ignição ideal (AAO) ser determinado por repetição, a primeira repetição compreendendo o calculo do atraso de inicialização DINI à partir do avanço ideal estimado AAOestim e dos referidos pontos de apoio, da determinação de FMBx à partir dos valores DINI e do AAOestim, do cálculo do atraso de combustão DCMB à partir de FMBx, e do calculo do avanço à ignição ideal AAO, c) do valor do referido avanço à ignição ideal AAO sendo corrigida se levando em conta a temperatura do motor.
7 .- “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a referida etapa b) compreender duas etapas de repetição, a segunda repetição sendo efetuada se utilizando o valor de FMBx obtido com a primeira repetição.
8 .- “MÉTODO”, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o valor de FMBx da etapa b) ser determinado por FMBx = DINI - AAOestim, o valor de DINI sendo aquele obtido pela primeira repetição.
9 .- “MÉTODO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a 8, caracterizado por o avanço à ignição AAO ser determinado por: AAO = FMByref + DiNi it1 + DCMN it1, FMBy sendo o valor de FMB obtido pela calibragem. DiNi it1 sendo os valores obtidos com o auxílio da referida primeira repetição.
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