ES2199569T3 - Procedimiento para la determinacion de datos acerca de campos caracteristicos para controlar los campos caracteristicos de un motor de combustion. - Google Patents
Procedimiento para la determinacion de datos acerca de campos caracteristicos para controlar los campos caracteristicos de un motor de combustion.Info
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Abstract
Procedimiento para la determinación de campos característicos para el control de los campos característicos de un motor de combustión, en el que con ayuda de ensayos experimentales, a un gran número de combinaciones de valores de varios factores influyentes diferentes, que se han de medir mediante sensores, se asocia en cada caso un valor de partida para una magnitud diana en forma de un denominado campo característico, realizándose que: - con la magnitud diana se asocia una función matemática, que describe una dependencia de la magnitud diana con respecto de los diversos factores influyentes mediando utilización de un parámetro o de varios parámetros; - en los ensayos experimentales se mide(n) uno o varios valor(es) de partida para la magnitud diana del motor de combustión, siendo el número de los valores de partida medidos por lo menos igual al número máximo de los parámetros que se presentan en la función matemática utilizada.
Description
Procedimiento para la determinación de datos
acerca de campos característicos para controlar los campos
característicos de un motor de combustión.
El presente invento se refiere a un procedimiento
para la determinación de datos acerca de campos característicos
para controlar los campos característicos de un motor de combustión
de acuerdo con el concepto de prefacio de la reivindicación 1,
según el documento de solicitud de patente europea
EP-A-391.573.
Se conocen procedimientos y dispositivos en forma
de aparatos electrónicos para el control de motores, destinados a
controlar motores de combustión, en los que mediante sensores se
mide(n) uno (o varios) factor(es)
influyente(s), que influyen sobre el funcionamiento del
motor de combustión, y se aporta(n) a través de canales de
entrada al aparato para el control de motores. El aparato para el
control de motores dispone de por lo menos una unidad de memoria,
en la que se almacenan valores de partida para una o varias
magnitudes dianas, en forma de un denominado campo característico
para un gran número de posibles valores de estos factores
influyentes. Una unidad de cálculo y tratamiento de datos,
existente en el aparato electrónico para el control de motores,
selecciona, entre los valores del campo característico, que están
almacenados en la unidad de memoria, los valores de partida que
están asociados con los valores señalados de los factores
influyentes. Estos valores de partida para magnitudes dianas son
emitidos por la unidad de cálculo y tratamiento de datos a través
de uno o varios canales de salida e influyen sobre el estado de
trabajo del motor de combustión que se ha de controlar.
Factores influyentes de estos descritos aparatos
electrónicos para el control de motores, que se denominan
controlados por campos característicos, son, p.ej., el número de
revoluciones, el índice lambda, la carga, la temperatura del aire,
la temperatura del agua de refrigeración o la temperatura del
aceite. Magnitudes dianas en los modernos aparatos electrónicos
para el control de motores son por lo general el momento de giro,
la temperatura del catalizador así como la temperatura de los gases
de escape.
Los modernos aparatos electrónicos para el
control de motores contienen con frecuencia no solamente un campo
característico, sino varios campos característicos, que se
seleccionan por ejemplo dependiendo del modo de marcha que se desea
o de las condiciones del medio ambiente. P.ej., en el programa de
control del aparato para controlar motores puede estar previsto que
durante la fase de calentamiento del motor se utilice un campo
característico A, mientras que en la fase de funcionamiento normal
del motor se utilice otro campo característico B. Además, en los
modernos aparatos electrónicos para el control de motores, en el
empeño de conseguir mejoras adicionales en el consumo de
combustible, en el reposo en la marcha y en la emisión de
materiales contaminantes, se captan cada vez más factores
influyentes y éstos se aprovechan para la determinación del
respectivo valor de partida de un campo característico, por lo que
aumentan constantemente los valores de campos característicos que
se han de almacenar en la (o las) unidad(es) de memoria de
los modernos aparatos electrónicos para el control de motores. Los
grandes campos característicos condicionan una capacidad
correspondientemente alta de memoria en los aparatos electrónicos
para el control de motores. Puesto que los aparatos electrónicos
para el control de motores, en comparación con las unidades
electrónicas estacionarias de almacenamiento y cálculo, trabajan en
condiciones ásperas del medio ambiente, a saber mediando enorme
carga por temperaturas, vibraciones y golpes, y en ellos debe estar
garantizado un funcionamiento sin perturbaciones a lo largo de
varios años, las unidades de memoria, que se utilizan en los
aparatos electrónicos para el control de motores, son muy costosas
en comparación con otras unidades electrónicas de memoria (de
almacenamiento). Por causa de los altos y exigentes requisitos en
cuanto a la capacidad de memoria, los aparatos electrónicos para el
control de motores se encarecen en gran manera.
Ya se ha intentado como punto de partida reducir
la gran capacidad de memoria que usualmente es necesaria para las
unidades de memoria de los aparatos electrónicos para el control de
motores. El documento de publicación de solicitud de patente
alemana DE-OS 195 14 423 propone para ello un
procedimiento y un dispositivo para la captación de la corriente de
aire que se conduce en un cilindro de un motor de combustión, los
cuales están estructurados de tal manera que determinan el número
de las revoluciones del motor, determinan la presión en un tubo de
aspiración (de admisión) de un motor y calculan el caudal Qc de la
corriente de aire que se conduce dentro de un cilindro del motor, y
concretamente sobre la base del número de las revoluciones y de la
presión del tubo de aspiración de acuerdo con una expresión lineal
Qc = \alpha*P+\beta. El volumen de almacenamiento de la memoria
de datos que se necesita para el almacenamiento de las correcciones
del grado de rendimiento volumétrico del motor de combustión,
referidas a los valores de la depresión y a los valores del número
de revoluciones del motor, se disminuye con ello en comparación con
el volumen de almacenamiento del campo característico bidimensional
que de lo contrario se necesita.
Cada valor almacenado en el campo característico
de control de motores de un aparato electrónico para el control de
motores, se mide previamente de modo experimental en marchas de
ensayo en un motor de ensayo en un banco de pruebas de propulsión.
Los modernos aparatos eléctricos para el control de motores poseen
campos característicos multidimensionales que tienen en total
millares o decenas de millares de diferentes valores, por lo que
para cada uno de los tipos de motor y transmisión que se han de
medir se establecen unos períodos de tiempo correspondientemente
largos de medición en un banco de pruebas de propulsión con el fin
de captar los valores de medición que se necesitan para el ajuste
de los campos característicos. En el caso de un funcionamiento
manual del banco de pruebas, los períodos de tiempo en el banco de
pruebas son usualmente desde varias semanas hasta varios meses, y
esto para cada tipo individual de motor y transmisión.
Por los artículos ``Automatische
Motormanagement-Abstimmung'' [Ajuste automático de
la gestión de motores] de Franz Thomas Kampelmühler, aparecido en
el número extraordinario de ATZ/MTZ de la revista Motor und Umwelt
[Motor y Medio Ambiente] de 1992 y "Verkürzung der
Entwicklungszeiten für moderne Antriebe durch VEGA"
[Acortamiento de los tiempos de desarrollo para los modernos
equipos de propulsión mediante VEGA] de Jürgen Bredenbeck, Gerald
Fehl y Hans-Peter Dohmen, aparecido en el número
extraordinario de ATZ/MTZ de la revista System Partners 1997, se
conocen estrategias de optimización para un transcurso ampliamente
automatizado de las mediciones para bancos de pruebas de propulsión
con el fin de determinar los parámetros de los campos
característicos. Estos conceptos de medición optimizados consiguen
mediante su amplia automatización ciertamente un considerable
acortamiento de los tiempos de medición así como una manifiesta
disminución del gasto en personal; el problema de un gran número de
valores de medición que se han de determinar, que pueden llegar
hasta varios millares o varias decenas de millares de valores de
medición, no se evita sin embargo con ello. Aparece especialmente
claro este hecho en el artículo mencionado en último término de
Jürgen Bredenbeck, Gerald Fehl y Hans-Peter Dohmen,
que en el caso de un empleo de su procedimiento VEGA automatizado
señalan ciertamente una reducción de 97% en el necesario gasto en
personal en comparación con un ajuste y una captación puramente
manuales de los valores de medición en el banco de pruebas; el
necesario tiempo de marcha en el banco de pruebas se reduce no
obstante, en comparación con ello, solamente en un 43%, por lo que
sigue siendo necesario un considerable período de tiempo de marcha
en el banco de pruebas.
Subsiste la misión de mejorar un procedimiento
para la determinación de datos de campos característicos con el fin
de controlar los campos característicos de un motor de combustión,
así como un procedimiento para la determinación de uno o varios
parámetros para una o varias funciones matemáticas con el fin de
controlar un motor de combustión, de tal manera que se reduzcan los
largos tiempos de medición que hasta ahora son necesarios en los
bancos de pruebas de propulsión. Subsiste además la misión de
mejorar un procedimiento para el control de un motor de combustión,
así como un aparato electrónico para el control de motores
destinado al control de un motor de combustión, de tal manera que
se puedan disminuir la capacidad de memoria necesaria para el
procedimiento y respectivamente la capacidad de memoria de la
unidad de memoria del aparato electrónico para el control de
motores.
Los problemas planteados por las misiones
mencionadas se resuelven mediante un procedimiento con las
características de la reivindicación 1.
Perfeccionamientos ventajosos del invento son
objeto de las reivindicaciones secundarias.
El invento se representa en lo sucesivo a modo de
un modelo con ayuda de un ejemplo sencillo de realización, siendo
el ejemplo de realización explicado con mayor detalle con ayuda de
las Figuras anejas siguientes:
Figura 1: Influencia de los puntos de trabajo
sobre la formación de un modelo;
Figura 2: Dependencia de las emisiones de hollín
y óxidos de nitrógeno RUSSZ y NOx respectivamente con respecto del
comienzo de la inyección SB, la presión de carga PL y la
temperatura del aire en el tubo de aspiración TL;
Figura 3: Resultado de diferentes principios
(ecuaciones) de modelo para el modelo de emisión de óxidos de
nitrógeno tomando en consideración 21 términos de función;
Figura 4: Efecto de los factores influyentes
principales sobre las emisiones de óxidos de nitrógeno NOx, con un
intervalo de confianza de 95%;
Figura 5: Influencia de los términos de función
de modelo sobre la emisión de óxidos de nitrógeno NOx;
Figura 6: Emisión de óxidos de nitrógeno NOx en
dependencia del comienzo de la inyección de combustible SB y de la
presión de carga PL, con un intervalo de confianza de 95%;
Figura 7: Campo característico calculado para el
caudal de paso de combustible KRSTDS, las emisiones de óxidos de
nitrógeno y de hollín NOx y RUSSZ respectivamente, en dependencia
de la presión de carga PL y del comienzo de la inyección SB;
Figura 8: Representación esquemática compendiada
del principio de la solución conforme al invento de una
determinación acelerada de los valores de los campos
característicos y de los valores de los parámetros.
A continuación se explica ahora la evolución de
un experimento para la determinación de varios parámetros de
funciones matemáticas o para la determinación de datos de campos
característicos para un motor de combustión de ciclo Diesel. El
motor de ciclo Diesel está equipado con una inyección directa del
combustible y con un turbocargador o turbosobrealimentador de los
gases de escape con refrigerador del aire de carga y geometría
variable de la turbina, y por lo tanto con una presión media
variable de carga PL. Las mediciones del experimento transcurren en
un banco de pruebas de propulsión en sí conocido.
Las mediciones están planeadas para contestar la
pregunta de cómo repercuten los factores influyentes controlables
experimentalmente, cuota de recirculación de gases de escape AGR,
presión media de carga PL y comienzo de la inyección de combustible
SB, sobre las magnitudes dianas, consumo de combustible (caudal de
paso de combustible) KRSTDS, emisiones de hollín (índice de hollín)
RUSSZ y emisiones de óxidos de nitrógeno NOx. Con el fin de
simplificar las condiciones experimentales, el número de
revoluciones del motor DRZ se debe mantener en un valor constante
de DRZ = 2.000 min^{-1}, la presión de carga PL se debe mantener
en un valor constante de PL = 2 bar así como el momento de giro MD
se debe mantener en un valor constante de MD = 30 Nm.
Adicionalmente, como otro factor influyente, imposible de controlar
experimentalmente, se mide la temperatura del aire en el tubo de
aspiración delante de la válvula de admisión TL. Por añadidura, se
determina conjuntamente además de ello la temperatura del aire a la
salida del refrigerador del aire de carga TLAD como otra magnitud
influyente no controlable experimentalmente, si acaso posible.
Antes del comienzo del experimento se establece
que para los factores influyentes controlables en el experimento
se deben ajustar los siguientes valores, que se observan en la
siguiente Tabla 1.
Lista de los factores influyentes considerados
antes del comienzo del experimento en la ecuación de
modelo
| Factor | Abreviatura | Valores | Unidad |
| Comienzo de la inyección de | SB | -15, -13, -11, | Grados angulares de cigüeñal (ºKW) |
| combustible | -9, -7, -5, -3 | delante del punto muerto superior | |
| Presión media de carga | PL | 1050, 1080, | mbar |
| 1120, 1150 | |||
| Señal de ajuste para la válvula de | AGR | ninguna, pequeña, | |
| recirculación de los gases de escape | intermedia, mucha, | ||
| máxima | |||
| Temperatura del aire antes de la | TL | incontrolada | ºC |
| válvula de influencia (o admisión) |
Por consiguiente, para el comienzo de la
inyección de combustible SB se deben ajustar 7 valores posibles,
para la presión media de carga PL se deben ajustar 4 valores
posibles y para la señal de ajuste de la válvula de recirculación
de gases de escape se deben ajustar 5 escalones posibles. Antes del
experimento no se podía dar ninguna información clara de cómo se
había de ajustar la señal de ajuste para la válvula de
recirculación de los gases de escape, a fin de obtener una cuota
definida de recirculación de gases de escape AGR. Por esta razón,
se escogieron en primer término los datos cualitativos "ninguna,
pequeña, intermedia, mucha, máxima". Durante las mediciones,
para cada una de las 5 posibles señales de ajuste para la válvula
de recirculación de gases de escape se midió la cuota de
recirculación de gases de escape AGR que se establece
experimentalmente, de manera tal que después de haberse terminado
las mediciones, una cuota cuantitativa de recirculación de gases de
escape AGR se pudo asociar con los datos cualitativos para la señal
de ajuste de la válvula de recirculación de gases de escape. Esta
cuota cuantitativa de recirculación de gases de escape AGR se
adopta a continuación como base para la evaluación de las
mediciones. Este modo de proceder es posible, solamente que aumenta
el gasto necesario de medición, puesto que entonces al establecer
los puntos de trabajo en el plan de trabajo para las mediciones se
deben tomar en consideración todos los 5 posibles escalones de la
señal de ajuste de la válvula de recirculación de gases de escape,
a fin de obtener correspondientes cuotas cuantitativas de
recirculación de gases de escape AGR.
Tal como ya se suponía antes del comienzo del
experimento, la temperatura del aire en el tubo de aspiración
delante de la válvula de entrada TL tiene en realidad - tal como se
mostró entonces - una influencia no despreciable sobre las
magnitudes dianas. Puesto que, por otro lado, esta temperatura no
se puede preestablecer con exactitud en el experimento, ya es
tomada en cuenta antes del comienzo del experimento como factor
influyente en la ecuación de modelo, que sin embargo no es
controlable experimentalmente. De esta manera, las influencias de
la temperatura TL se incluyen en la ecuación de modelo para el
motor experimental.
Los 3 factores influyentes que se pueden
controlar experimentalmente, comienzo de la inyección de
combustible SB, presión de carga PL y cuota de recirculación de los
gases de escape AGR, generan un espacio de valores con 3
dimensiones y 7*4*5 = 140 puntos de valores. En el estado conocido
de la técnica, estos 140 puntos de valores hubieran tenido que
captarse y medirse individualmente como puntos de trabajo en el
banco de pruebas de propulsión. En lugar de esto se considera
válido conforme al invento escoger entre estos 140 posibles puntos
de valores ciertos puntos esenciales como los puntos de trabajo
para las mediciones en el banco de pruebas de propulsión.
Fundamentalmente se considera válido que al
realizar esta selección de los puntos de trabajo, los diferentes
valores posibles para los diferentes factores influyentes se
deberían tomar en consideración lo más uniformemente que sea
posible, a fin de conseguir una distribución esencialmente uniforme
de los puntos de trabajo en el espacio de valores. Una acumulación
excesiva de puntos de trabajo en una determinada región del espacio
de valores puesto a disposición, favorece errores e inexactitudes
al realizar la evaluación estadística de los datos de medición
obtenidos en los puntos de trabajo. Además, se considera válido que
se han de incluir de modo preferente en las mediciones unos valores
extremos, es decir, el valor más pequeño que sea posible y el valor
más grande que sea posible, puesto que, tal como es conocido, los
procedimientos de interpolación entre dos puntos de valores están
acompañados usualmente con menores errores y dispersiones
numéricos/as que los procedimientos de extrapolación.
La elección de los puntos de valores como puntos
de trabajo para las mediciones que se han de realizar, puede
efectuarse tomando en consideración manualmente estos máximos, pero
también se puede confiar en un sistema lógico (software) universal
de planeamiento de mediciones, análisis de datos y evaluación de
datos. En el ejemplo de realización, pasaron a emplearse para ello
los instrumentos de sistemas lógicos universales de planeamiento de
datos, análisis de datos y evaluación de datos, RS/1 Discover y
RS/1 Explore, obtenibles comercialmente.
Como premisa indispensable al efectuar la
elección de los puntos de trabajo se debe tomar en consideración
solamente que el número de los valores de medición que se han de
admitir sea por lo menos igual al número máximo de los parámetros
que se presentan en una función utilizada de magnitudes dianas.
Para las tres magnitudes dianas, consumo de combustible KRSTDS,
emisión de hollín RUSSZ y emisión de óxidos de nitrógeno NOx, se
escogió como ecuación de modelo matemático en cada caso un
polinomio cuadrático. En el caso de 4 variables (a saber los 3
factores influyentes controlables, recirculación de gases de escape
AGR, presión de carga PL y comienzo de la inyección de combustible
SB, así como el factor influyente no controlable, temperatura del
aire delante de la válvula de entrada TL) esto significa, tomando
en consideración los términos lineales y cuadráticos así como todos
los productos sencillos, un modelo con 15 funciones de términos
correspondiente a la Tabla 2.
Los 15 términos de
modelo
| 1 | SB | PL | AGR | TL | SB*PL | SB*AGR | SB*TL | PL*TL | PL*AGR | AGR*TL |
| SB^{2} | PL^{2} | AGR^{2} | TL^{2} |
La fórmula que constituye la base de la
evaluación de los resultados según el precedente plan experimental
se expresa por consiguiente del siguiente modo:
para las emisiones de óxidos de nitrógeno
NOx:
para las emisiones de hollín (índice de hollín)
RUSSZ:
y para el consumo de combustible (caudal de paso
de combustible)
KRSTDS:
Puesto que según la ecuación de modelo, cada una
de las tres funciones de magnitudes dianas, que se han de
determinar, contiene en cada caso 15 parámetros, pero las tres
magnitudes dianas, consumo de combustible KRSTDS, emisión de hollín
RUSSZ y emisión de óxidos de nitrógeno NOx, se suponen como
independientes entre sí según la ecuación de modelo, son
suficientes fundamentalmente 15 puntos de trabajo para la
determinación de los 3*15 = 45 parámetros a_{x}, b_{x} y
c_{x}, siempre y cuando que en cada uno de los 15 puntos de
trabajo se midan cada vez valores de medición para los cuatro
factores influyentes antes indicados así como valores de medición
para las tres magnitudes dianas (es decir en total 15*[4+3] = 105
valores de medición). Los 45 parámetros a_{x}, b_{x} y c_{x}
se podrían determinar entonces mediante métodos numéricos en sí
conocidos del álgebra lineal (resolución de un sistema lineal de
ecuaciones) a partir de los valores de medición.
A causa del preestablecimiento, solamente
cualitativo al principio, de los valores de ajuste para la válvula
de recirculación de gases de escape, sin embargo, para la cuota de
recirculación de gases de escape AGR se deben tomar en
consideración todos los 5 posibles escalones de ajuste. Además, es
deseable establecer más puntos de trabajo que los
indispensablemente necesarios para el cálculo de los parámetros,
con el fin de poder aplicar de este modo procedimientos
estadísticos de compensación en la evaluación de los resultados de
las mediciones y, de este modo, aumentar la exactitud de los
resultados. Por lo tanto, para las mediciones se establece un plan
de trabajo con 23 puntos de trabajo según la siguiente Tabla 3.
Plan de trabajo para el número de revoluciones
del motor DRZ = 2.000 min^{-1} y el grado de carga PL = 2
bar
| Punto de trabajo | Comienzo de la inyección SB | Presión de carga PL | Cuota de AGR AGR |
| Nº | ºKW | mbar | |
| 1 | -15 | 1150 | mucha |
| 2 | -15 | 1050 | ninguna |
| 3 | -15 | 1050 | intermedia |
| 4 | -3 | 1050 | intermedia |
| 5 | -3 | 1080 | pequeña |
| 6 | -15 | 1150 | ninguna |
| 7 | -3 | 1120 | máxima |
| 8 | -3 | 1050 | mucha |
| 9 | -3 | 1050 | máxima |
| 10 | -15 | 1150 | intermedia |
| 11 | -3 | 1150 | mucha |
| 12 | -3 | 1150 | intermedia |
| 13 | -15 | 1050 | pequeña |
| 14 | -9 | 1080 | mucha |
| 15 | -15 | 1150 | intermedia |
| 16 | -3 | 1150 | pequeña |
| 17 | -15 | 1050 | mucha |
| 18 | -15 | 1150 | pequeña |
TABLA 3
(continuación)
| Punto de trabajo | Comienzo de la inyección SB | Presión de carga PL | Cuota de AGR AGR |
| Nº | ºKW | mbar | |
| 19 | -7 | 1150 | máxima |
| 20 | -3 | 1150 | ninguna |
| 21 | -15 | 1050 | máxima |
| 22 | -7 | 1050 | pequeña |
| 23 | -3 | 1050 | ninguna |
A continuación, de acuerdo con el plan de
trabajo, los diferentes valores de ajuste según los 23 puntos de
trabajo para los factores influyentes controlables se ajustan de un
modo en sí conocido en el banco de pruebas de propulsión. Los
valores, realmente ajustados y medidos en el banco de pruebas, de
los factores influyentes controlables y de los factores influyentes
no controlables, se recopilan en la Tabla 4.
Valores de los factores influyentes que se
miden en el banco de
pruebas
| Punto | Comienzo | Presión | Cuota | Cuota | Temperatura | Temperatura | Número de | Momento |
| de | de la | de carga | de AGR | de AGR | del aire a la | del aire delante | revoluciones | de giro |
| trabajo | inyección | PL | AGR | AGR | salida del | de la válvula | DRZ | MD |
| SB | refrigerador | admisión TL | ||||||
| del aire de | ||||||||
| carga TLAD | ||||||||
| N° | ºKW | mbar | % | °C | °C | min^{-1} | Nm | |
| 1 | -15 | 1150 | mucha | 50 | 35,07 | 47,22 | 2000 | 29,2 |
| 2 | -15 | 1050 | ninguna | 80 | 36,41 | 40,59 | 2000 | 30,6 |
| 3 | -15 | 1050 | intermedia | 60 | 34,1 | 38,65 | 2000 | 31,5 |
| 4 | -3 | 1050 | intermedia | 60 | 33.16 | 38,24 | 2000 | 30,2 |
| 5 | -3 | 1080 | pequeña | 70 | 33,63 | 38,61 | 2000 | 30,8 |
| 6 | -15 | 1150 | ninguna | 80 | 36,62 | 39,54 | 2000 | 30,8 |
| 7 | -3 | 1120 | máxima | 40 | 36,12 | 65,31 | 2000 | 28,8 |
| 8 | -3 | 1050 | mucha | 50 | 35,9 | 51,62 | 1999 | 30,9 |
| 9 | -3 | 1050 | máxima | 40 | 34,01 | 57,73 | 1999 | 30,4 |
| 10 | -15 | 1150 | intermedia | 60 | 36,99 | 42,99 | 2000 | 30,7 |
| 11 | -3 | 1150 | mucha | 50 | 37,79 | 46,08 | 2003 | 30,2 |
| 12 | -3 | 1150 | intermedia | 60 | 38,81 | 42,9 | 2004 | 30,7 |
| 13 | -15 | 1050 | pequeña | 75 | 34,89 | 39,2 | 2004 | 29,6 |
| 14 | -9 | 1080 | mucha | 51 | 34.42 | 40,88 | 2004 | 30,8 |
| 15 | -15 | 1115 | máxima | 40 | 35,27 | 74,17 | 2004 | 29,5 |
TABLA 4
(continuación)
| Punto | Comienzo | Presión | Cuota | Cuota | Temperatura | Temperatura | Número de | Momento |
| de | de la | de carga | de AGR | de AGR | del aire a la | del aire delante | revoluciones | de giro |
| trabajo | inyección | PL | AGR | AGR | salida del | de la válvula | DRZ | MD |
| refrigerador | admisión TL | |||||||
| del aire de | ||||||||
| carga TLAD | ||||||||
| N° | ºKW | mbar | % | °C | °C | min^{-1} | Nm | |
| 16 | -3 | 1150 | pequeña | 70 | 38,03 | 42,82 | 2003 | 29,2 |
| 17 | -15 | 1050 | mucha | 50 | 36,54 | 43,16 | 2003 | 31,3 |
| 18 | -15 | 1147 | pequeña | 70 | 38,21 | 40,5 | 2003 | 30,5 |
| 19 | -7 | 1118 | máxima | 40 | 36,94 | 75,11 | 2003 | 29,5 |
| 20 | -3 | 1150 | ninguna | 80 | 39,32 | 42,38 | 2004 | 30,5 |
| 21 | -15 | 1054 | máxima | 40 | 36,42 | 60,13 | 2003 | 30,4 |
| 22 | -7 | 1050 | pequeña | 70 | 35,86 | 40,83 | 2003 | 30,1 |
| 23 | -3 | 1053 | ninguna | 80 | 35,2 | 39,84 | 2003 | 29,8 |
Después de haberse terminado las mediciones, con
los conceptos cualitativos para la señal de ajuste de la válvula
de recirculación de gases de escape se asocian unas cuotas
cuantitativas de recirculación de gases de escape AGR. La
asociación puede observarse en la Tabla 4.
A partir de la Tabla 4 queda claro además que la
presión media de carga PL no se pudo ajustar en todos los puntos de
trabajo de modo correspondiente al preestablecimiento del plan de
trabajo (es decir constante en PL = 2 bar) - compárense p.ej. los
puntos de trabajo Nº 15 y Nº 19. Esto, sin embargo, no es crítico
para el análisis ulterior. Es importante solamente que el análisis
y la evaluación ulteriores sólo se lleven a cabo con los datos
realmente ajustados para la presión de carga PL y no con los
planeados previamente.
Los resultados de la Tabla 4 muestran además que
no solamente aparecen - como se espera - considerables variaciones
de la temperatura del aire en el tubo de aspiración TL. Más bien,
se observaron también grandes fluctuaciones del momento de giro MD.
Tampoco el momento de giro MD se pudo ajustar por lo tanto a un
valor constante de MD = 30 Nm en todos los puntos de trabajo, en
contra de lo preestablecido en el plan de trabajo. La temperatura
del aire a la salida del refrigerador de carga TLAD, también
medida conjuntamente para el control, mostró por el contrario
solamente muy pequeñas fluctuaciones.
No se puede excluir un efecto digno de mención de
las fluctuaciones del momento de giro MD sobre las ecuaciones de
modelo utilizadas. Por lo tanto, la ecuación de modelo se amplia
por los 6 términos MD, MD^{2}, MD*SB, MD*PL, MD*AGR y MD*TL a 15
+ 6 = 21 términos. Puesto que se midieron en total 23 puntos de
trabajo, se puede calcular todavía una ecuación de modelo con 21
términos.
La fórmula que constituye la base para la
evaluación real de los resultados experimentales se expresa por
tanto, por ejemplo para las emisiones de nitrógeno NOx:
\newpage
Los valores medidos para las tres magnitudes
dianas, consumo de combustible KRSTDS, emisión de hollín RUSSZ y
emisión de óxidos de nitrógeno NOx para los 23 puntos de trabajo en
el banco de pruebas de propulsión se representan en la siguiente
Tabla 5.
Magnitudes dianas medidas en el banco de
pruebas (RUSSZ = índice de hollín, NOx = óxidos de nitrógeno en
ppm, KRSTDS = caudal de paso de combustible en kg/h, AROIST =
caudal de paso de aire en kg/h a partir de la señal del sensor de
película
caliente)
| Punto de trabajo | Índice de hollín | Óxidos de nitrógeno | Consumo de combustible | Caudal de paso |
| RUSSZ | NOx | KRSTDS | de aire AROIST | |
| Nº | 1 | ppm | kg/h | kg/h |
| 1 | 0,305 | 372 | 2,07 | 111 |
| 2 | 0,285 | 429 | 2,03 | 120 |
| 3 | 0,295 | 429 | 2,13 | 120 |
| 4 | 0,695 | 155 | 2,18 | 121 |
| 5 | 0,675 | 157 | 2,16 | 123 |
| 6 | 0,255 | 394 | 2,12 | 131 |
| 7 | 1,602 | 90 | 2,23 | 77 |
| 8 | 0,915 | 150 | 2,19 | 106 |
| 9 | 1,103 | 124 | 2,18 | 89 |
| 10 | 0,275 | 389 | 2,09 | 127 |
| 11 | 0,825 | 146 | 2,3 | 116 |
| 12 | 0,725 | 151 | 2,3 | 129 |
| 13 | 0,255 | 414 | 1,97 | 120 |
| 14 | 0,725 | 207 | 2,16 | 115 |
| 15 | 1,335 | 189 | 2,17 | 71 |
| 16 | 0,735 | 149 | 2,14 | 131 |
| 17 | 0,365 | 396 | 2,07 | 109 |
| 18 | 0,265 | 394 | 2,11 | 130 |
| 19 | 2,66 | 85 | 2,23 | 70 |
| 20 | 0,755 | 153 | 2,25 | 131 |
| 21 | 0,665 | 304 | 2,09 | 82 |
| 22 | 0,765 | 186 | 2,25 | 120 |
| 23 | 0,655 | 156 | 2,22 | 121 |
Las tres magnitudes de medición se midieron en el
banco de pruebas de propulsión en cada caso de un modo en sí
conocido. Además, mediante un sensor de película caliente se
determinó adicionalmente el caudal de paso de aire AROIST.
El análisis estadístico y la representación de
los resultados de las mediciones se realizan de un modo en sí
conocido asimismo mediante los instrumentos de sistemas lógicos
universales de planeamiento de mediciones, análisis de datos y
evaluación de datos, RS/1 Discover y RS/1 Explore, obtenibles
comercialmente.
Una consideración estadística de la ponderación
de los resultados de las mediciones muestra que todos los 23
puntos de trabajo ejercen una influencia esencial sobre la
formación del modelo (Figura 1).
Un compendio acerca de las dependencias entre las
magnitudes individuales proporciona un análisis de correlación
lineal, cuyo resultado se representa en la Tabla 6. Las siguientes
dependencias se pueden determinar p.ej. a partir de la Tabla 6:
El comienzo de la inyección SB se correlaciona
escasamente con el momento de giro MD y grandemente con las
emisiones de óxidos de nitrógeno NOx y con el consumo KRSTDS.
Mediante la presión de carga PL se influye sobre el momento de giro
MD, la temperatura a la salida del refrigerador de aire de carga
TLAD y el consumo KRSTDS. La recirculación de gases de escape AGR,
el momento de giro MD y la temperatura del aire en el tubo de
aspiración TL se correlacionan con todas las magnitudes dianas. Las
dependencias concretas se determinan en el siguiente análisis de
un modelo.
Análisis de correlación lineal de las
variables (a partir de 23 entre 23 puntos de
trabajo)
| SB | PL | AGR | MD | TLAD | TL | KRSTDS | NOx | RUSSZ | |
| SB | 1.000 | 0.030 | -0.026 | -0.197 | 0.048 | 0.027 | 0.766 | -0.796 | 0.435 |
| PL | 0.030 | 1.000 | 0.039 | -0.288 | 0.663 | 0.095 | 0.265 | 0.009 | 0.081 |
| AGR | -0.026 | 0.039 | 1.000 | 0.189 | 0.184 | -0.764 | -0.184 | 0.471 | - 0.569 |
| MD | -0.197 | -0.288 | 0.189 | 1.000 | -0.041 | -0.477 | -0.090 | 0.425 | - 0.464 |
| TLAD | 0.048 | 0.663 | 0.184 | -0.041 | 1.000 | 0.031 | 0.269 | 0.047 | 0.040 |
| TL | 0.027 | 0.095 | -0.764 | -0.477 | 0.031 | 1.000 | 0.219 | -0.566 | 0.818 |
| KRSTDS | 0.766 | 0.265 | -0.184 | -0.090 | 0.269 | 0.219 | 1.000 | -0.721 | 0.533 |
| NOx | -0.796 | 0.009 | 0.471 | 0.425 | 0.047 | -0.566 | -0.721 | 1.000 | - 0.780 |
| RUSSZ | 0.435 | 0.081 | -0.569 | -0.464 | 0.040 | 0.818 | 0.533 | -0.780 | 1.000 |
| Los valores son significativamente diferentes de 0 (con 95%) cuando son, | |||||||||
| en números absolutos, mayores que 0,413 |
En la Figura 2 se representan los valores de
medición referidos a las magnitudes dianas, emisión de óxidos de
nitrógeno NOx y emisión de hollín (índice de hollín) RUSSZ, en
dependencia de los factores influyentes, comienzo de la inyección
SB, presión de carga PL y temperatura del aire en el tubo de
aspiración TL. Se puede reconocer que los valores óptimos para la
minimización simultánea de ambas magnitudes se consiguen con un
comienzo de la inyección SB de -3ºKW. Un análisis más exacto se
puede desarrollar a partir de los modelos.
La evaluación adicional se muestra a continuación
con la ayuda de la magnitud diana, emisión de óxidos de nitrógeno
NOx. La evaluación transcurre de un modo análogo para las otras dos
magnitudes dianas, consumo de combustible KRSTDS y emisión de
hollín (índice de hollín) RUSSZ.
La evaluación de los resultados experimentales
para las emisiones de óxidos de nitrógeno NOx se basa, como antes
se indica, en la siguiente fórmula:
En este caso se trata de un polinomio cuadrático
con cinco variables, a saber el comienzo de la inyección de
combustible SB, la presión media de carga PL, la cuota de
recirculación de gases de escape AGR, la temperatura del aire en el
tubo de aspiración delante de la válvula de admisión TL y el
momento de giro MD. La función matemática contiene en total 21
términos y correspondientemente 21 parámetros libres, a saber los
coeficientes a_{x} del polinomio cuadrático.
Para la mejor comparabilidad de las magnitudes de
los valores que se han de determinar para los 21 coeficientes de
parámetros a_{x} y por consiguiente de la importancia de las
diferentes variables, los valores de las variables de la función
polinómica para la emisión de óxidos de nitrógeno NOx se
transforman y normalizan en cada caso a un intervalo uniforme de
valores, y concretamente estableciendo igual a -1 el valor de
ajuste f_{min} ajustado en cada caso más pequeño y estableciendo
en +1 el valor de ajuste f_{max} ajustado en cada caso más
grande. Por ejemplo, en el caso de la presión de carga PL, el valor
de ajuste medido más pequeño de PL = 1.050 mbar se establece igual
a -1, mientras que el valor de ajuste medido más grande de PL =
1.150 mbar se establece igual a +1. De modo correspondiente, la
cuota de recirculación de gases de escape AGR medida más pequeña de
AGR = 40% se establece igual a -1, mientras que la cuota de
recirculación de gases de escape medida más grande de AGR = 80% se
establece igual a +1. Esta transformación normalizadora facilita,
tal como se indica, la comparación de las importancias de los
términos individuales para el resultado de magnitud diana NOx,
puesto que el valor numérico de los coeficientes determinados del
polinomio refleja entonces su importancia directamente para el
resultado de las magnitudes dianas. Sin embargo, la evaluación se
puede llevar a cabo también evidentemente sin tal transformación
normalizadora. Tampoco se debe llevar a cabo la transformación para
todas las variables; en el ejemplo de realización, por ejemplo para
el factor influyente, temperatura del aire delante de la válvula
de admisión TL, y su cuadrado TL^{2}, se prescindió de ella
(compárense las Tablas 7 y 8).
La adaptación a los resultados en los 23 puntos
de trabajo de los 21 parámetros individuales de la función
polinómica utilizada, se realizó mediante un procedimiento
estadístico conocido de evaluación, a saber mediante el conocido
procedimiento de los mínimos cuadrados con ayuda de una recta de
regresión. Para ello se utilizaron de nuevo los instrumentos de
sistemas lógicos universales de planeamiento de mediciones,
análisis de datos y evaluación de datos, RS/1 Discover y RS/1
Explore, obtenibles comercialmente. La Tabla 7 muestra la ecuación
de modelo completo con todos los 21 coeficientes de parámetros
determinados de los 21 términos de la ecuación polinómica cuadrada
utilizada para la emisión de óxidos de nitrógeno.
Modelo total para la corriente de masa de la
emisión de óxidos de nitrógeno
| Coeficiente para LS, magnitud diana NOx, | ||||
| Término | Coeficiente ax | Desviación típica | Valor T | Significancia |
| 1 1 | 116.836004 | 89.633137 | 1.30 | 0.3223 |
| 2 -SB | -55.133720 | 5.604357 | -9.84 | 0.0102 |
| 3 -PL | 22.144801 | 27.824673 | 0.80 | 0.5096 |
| 4 -AGR | 1.167346 | 49.049756 | 0.02 | 0.9832 |
| 5 -MD | 20.140600 | 27.008276 | 0.75 | 0.5336 |
| 6 -SB*PL | -0.582767 | 0.583164 | -1.00 | 0.4229 |
| 7 -SB*AGR | 1.074790 | 1.319033 | 0.81 | 0.5008 |
| 8 -SB*MD | -0.450068 | 1.425292 | -0.32 | 0.7821 |
| 9 -PL*AGR | -2.758707 | 2.443391 | -1.13 | 0.3761 |
| 10 -PL*MD | -2.112677 | 2.151024 | -0.98 | 0.4296 |
| 11 -AGR*MD | -0.446591 | 4.643464 | -0.10 | 0.9321 |
| 12--SB**2 | 9.256800 | 2.377801 | 3.89 | 0.0601 |
| 13 -PL**2 | 6.575369 | 3.261768 | 2.02 | 0.1814 |
| 14 -AGR**2 | -4.224712 | 3.401141 | -1.24 | 0.3401 |
| 15 -MD**2 | -3.627114 | 3.457786 | -1.05 | 0.4043 |
| 16 -TL | -2.425010 | 3.837210 | -0.63 | 0.5920 |
| 17 -TL**2 | 0.015405 | 0.040613 | 0.38 | 0.7410 |
| 18 -TL*SB | 0.716589 | 0.117707 | 6.09 | 0.0259 |
| 19 -TL*PL | 0.444439 | 0.653277 | -0.68 | 0.5665 |
| 20 -TL*AGR | 0.096197 | 1.086991 | 0.09 | 0.9375 |
| 21 -TL*MD | -0.372205 | 0.597656 | -0.62 | 0.5970 |
En particular, a partir de la última columna
(significancia) queda claro que muchos términos no tienen ninguna
importancia para la emisión de NOx. Los términos con unos valores T
menores que 1 se pueden eliminar, es decir se pueden suprimir de la
fórmula de función polinómica que constituye la base de la
evaluación. Esto se debería efectuar sin embargo en etapas
individuales - comenzando con el término que en cada caso tiene la
más pequeña significancia -, puesto que después de cada
eliminación de un término se calcula de nuevo la significancia de
los demás términos basándose en la fórmula de función polinómica
alterada, que constituye la base de la adaptación estadística.
Puesto que a causa de los 23 puntos de trabajo se presentan dos
valores de medición más, que los que son necesarios para la
determinación de los 21 coeficientes del polinomio, de manera en sí
conocida se emplean métodos estadísticos de compensación dentro del
programa de evaluación.
Si todos los términos del polinomio, que no
ejercen ninguna influencia significativa sobre la emisión de óxidos
de nitrógeno NOx, se suprimen desde la ecuación de modelo total
según la Tabla 7, quedan todavía diez términos significativos.
Estos diez términos significativos se representan en la siguiente
Tabla 8.
Modelo para las emisiones de óxidos de
nitrógeno NOx con todos los términos
significativos
| Coeficiente para LS, magnitud diana NOx, | ||||
| Término | Coeficiente ax | Desviación típica | Valor T | Significancia |
| 1 l | 72.478644 | 4.803930 | 15.09 | 0.0001 |
| 2 -SB | -51.674042 | 1.931396 | -26.75 | 0.0001 |
| 3 -PL | 1.812678 | 0.460408 | 3.94 | 0.0017 |
| 4 -AGR | 6.898174 | 1.196411 | 5.77 | 0.0001 |
| 5 -MD | 2.554958 | 0.665147 | 3.84 | 0.0020 |
| 6 -SB**2 | 8.185808 | 1.341441 | 6.10 | 0.0001 |
| 7 -PL**2 | 4.212964 | 1.419855 | 2.97 | 0.0109 |
| 8 -AGR**2 | -4.938841 | 1.577394 | -3.13 | 0.0080 |
| 9 -TL | -0.676348 | 0.101358 | -6.67 | 0.0001 |
| 10 -TL*SB | 0.635087 | 0.040353 | 15.74 | 0.0001 |
La fórmula determinada para la emisión de óxidos
de nitrógeno NOx se reduce por consiguiente a la siguiente
expresión:
Adicionalmente, se llevó a cabo un cálculo de
control, para determinar si otra ecuación de modelo, es decir la
descripción de la emisión de óxidos de nitrógeno NOx mediante otra
función matemática, no conduce a una mejor descripción del
comportamiento de la emisión de óxidos de nitrógeno NOx. En la
fórmula que constituye el fundamento de la evaluación, el polinomio
cuadrático corresponde a la emisión de óxidos de nitrógeno NOx
propiamente dicha. De modo experimental, se incluyeron en el
cálculo también los casos de que el mismo polinomio cuadrático
corresponda en lugar de ello al valor inverso (1 / NOx) de la
emisión de óxidos de nitrógeno NOx, al valor inverso de la raíz
cuadrada (1 / SQRT[NOx]), al logaritmo (log NOx), a la raíz
cuadrada (SQRT [NOx]) o al cuadrado (NOx^{2}) de la emisión de
óxidos de nitrógeno NOx. Estos cálculos se realizaron también de
una manera en sí conocida mediante los instrumentos de sistemas
lógicos, RS/1 Discover y RS/1 Explore. En la Figura 3 se representa
el efecto de las diferentes ecuaciones de modelos de funciones
sobre los errores de los residuos. Por causa de las pequeñas
diferencias entre las ecuaciones de funciones individuales, se puso
de manifiesto que para la emisión de óxidos de nitrógeno NOx no se
necesita ningún cambio de modelo.
Los efectos de los cinco factores influyentes
principales determinados, comienzo de la inyección de combustible
SB, presión de carga PL, cuota de recirculación de gases de escape
AGR, momento de giro MD y temperatura del aire en el tubo de
aspiración TL sobre la magnitud diana, emisión de óxidos de
nitrógeno NOx, así como la influencia de estos cinco factores
influyentes del modelo, se representan en las Figuras 4 y 5.
La Figura 6 muestra los valores de la emisión de
óxidos de nitrógeno NOx determinados a partir de la fórmula
determinada en dependencia de los factores influyentes, comienzo de
la inyección SB y presión media de carga PL. La cuota de
recirculación de gases de escape AGR se establece en tal caso en
AGR = 60%, el momento de giro MD se establece en MD = 30 Nm y la
temperatura del aire delante de la válvula de admisión se establece
en TL = 56,675ºC.
Puesto que ahora se presenta un modelo completo
muy bien elaborable por ordenador, para la emisión de óxidos de
nitrógeno NOx según la Tabla 8, con la fórmula determinada se
pueden llevar a cabo de manera sencilla numerosos cálculos. Por
ejemplo, si en el modelo de cálculo se minimiza el consumo de
combustible KSTDS mediando la limitación de que la emisión de
óxidos de nitrógeno NOx para cumplir los requisitos legales no debe
ser nunca de más que NOx = 30 g/h, se obtienen los valores
optimizados según la Tabla 9.
En la Figura 7, para un punto de funcionamiento
se calcula el campo característico con ayuda de la fórmula
determinada según la Tabla 8 y se representa gráficamente.
\newpage
Resultado de una optimización del caudal de
paso de combustible KRSTDS con la limitación de las emisiones de
óxidos de nitrógeno NOx a NOx < 30
g/h
| Factores, magnitudes dianas | Intervalo | Valores iniciales | Óptimo |
| 1 Factores | |||
| 2 Comienzo de la inyección | de -15 a –3 | -12 | -3,005 |
| 3 Presión de carga | de 1050 a 1150 | 1100 | 1095,8 |
| 4 Recirculación de gases de | de 40 a 80 | 60 | 40,169 |
| escape | |||
| 5 Momento | 30 | 30 | |
| 6 T_Admisión | de 38,24 a 75,11 | 56,67 | 41,47 |
| 7 | |||
| 8 Magnitudes dianas | |||
| 9 Consumo | MIN | 2,0919 | |
| 10 NOx | <30 | 15,461 | |
| 11 Partículas | 1,2378 | ||
| 12 Hollín | 0,71468 |
Los resultados explican que con ayuda del invento
en un espacio de parámetros con 5 factores influyentes (SB, PL,
AGR, MD, TL) el número de los puntos de medición se puede disminuir
en más que el factor 10. Sin la utilización del nuevo procedimiento
para la determinación de datos de campos característicos y
respectivamente parámetros de control de motores se hubieran tenido
que medir 7*4*5*3 = 420 puntos de trabajo (siempre y cuando que las
fluctuaciones del momento de giro en el experimento se consideren
como tres valores de momento de giro MD a ajustar de MD = 29, 30 y
31 Nm). A pesar de que en vez de ello se midieron solamente 23
puntos de trabajo, se consigue sin embargo una información acerca
de las relaciones entre los factores influyentes y las magnitudes
dianas en una forma, que describe en particular también las
dependencias acopladas. En la Figura 8 se recopila de nuevo el
principio de la determinación acelerada de los valores de campos
característicos y respectivamente de los valores de parámetros de
acuerdo con el invento.
En un perfeccionamiento del invento, la fórmula
determinada al realizar la evaluación de los valores de medición
medidos experimentalmente en el banco de pruebas del motor, no
solamente se puede aprovechar para el cálculo de un campo de líneas
características, sino que los coeficientes determinados del
polinomio cuadrático se pueden emplear directamente para el control
del motor.
En aparatos de control de motores, usualmente el
momento de giro MD se deposita en la unidad de memoria en forma de
una tabla de búsqueda [Look-up] (precisamente
una representación numérica del campo multidimensional de líneas
características). En lugar de almacenar en la unidad de memoria
toda la tabla de búsqueda, se depositan en la unidad de memoria
ahora solamente los coeficientes determinados del polinomio. Para
ello, después de la determinación de los coeficientes del polinomio
para NOx, antes indicado que constituye la base de la evaluación de
medición, éste se lleva a la siguiente forma normalizada para
MD:
y a continuación se resuelve de modo conocido
según el momento de giro
MD:
Para la fórmula según la Tabla 8, reducida a diez
términos significativos, las relaciones se expresan en vez de ello
del siguiente modo:
- Si entonces se promulga por la unidad de control y cálculo del aparato para el control de motores una petición de un determinado momento de giro necesario MD, entonces este valor necesario del momento de giro y sus factores influyentes que lo determinan no se averigua ya en la tabla de búsqueda almacenada en la unidad de memoria, sino que los parámetros se establecen de tal manera que a partir de la fórmula indicada resulta precisamente el momento de giro requerido. Tal como lo han mostrado los experimentos, ya con un pequeño número de puntos de trabajo medidos es posible acertar con el momento de giro requerido con una precisión de 2 a 3%. Este valor está situado en el intervalo de dispersión de series en la fabricación en serie de motores de combustión, por lo que es innecesaria una precisión que vaya más allá de ello del control del momento de giro - que requeriría un número correspondientemente mayor de puntos de trabajo medidos -. Si, por consiguiente, para el control del motor de combustión se utilizan solamente los parámetros de funciones determinados en las mediciones precedentes de puntos de trabajo y ya no se utiliza el campo completo de líneas características, se pueden conseguir considerables ahorros en espacio de memoria. El almacenamiento de 7.000 puntos de un campo multidimensional de líneas características requiere, por ejemplo en el caso de una precisión cada vez de 8 bit = 1 Byte, una capacidad de memoria de aproximadamente 7 kByte; si en vez de ello se almacenan p.ej. los coeficientes de parámetros de un polinomio cuadrático con 21 términos en total, con una precisión comparable, totalmente suficiente para la práctica, se necesitan solamente 21 Byte. Para la evaluación del polinomio no se necesita en el aparato para el control de motores ninguna unidad de control y cálculo de mayor potencia que en el caso del almacenamiento de todos los valores del campo de líneas características; también en el caso de los procedimientos y aparatos para control de motores convencionales se deben calcular, en efecto, constantemente problemas de interpolación, puesto que un motor real sólo raramente funciona en lo referente a todos los parámetros exactamente con los valores que están almacenados en la tabla de búsqueda.
Mediante el procedimiento de control conforme al
invento para un motor de combustión se hace posible por lo tanto
una constitución de un aparato electrónico para el control de
motores, que se contenta esencialmente con menos espacio de memoria
en la unidad de memoria, sin que con ello otros componentes del
aparato para el control de motores se tengan que estructurar con
mayor potencia y por lo tanto de una manera más cara y costosa.
Claims (18)
1. Procedimiento para la determinación de campos
característicos para el control de los campos característicos de un
motor de combustión, en el que con ayuda de ensayos experimentales,
a un gran número de combinaciones de valores de varios factores
influyentes diferentes, que se han de medir mediante sensores, se
asocia en cada caso un valor de partida para una magnitud diana en
forma de un denominado campo característico, realizándose que
- con la magnitud diana se asocia una función
matemática, que describe una dependencia de la magnitud diana con
respecto de los diversos factores influyentes mediando utilización
de un parámetro o de varios parámetros;
- en los ensayos experimentales se
mide(n) uno o varios valor(es) de partida para la
magnitud diana del motor de combustión, siendo el número de los
valores de partida medidos por lo menos igual al número máximo de
los parámetros que se presentan en la función matemática
utilizada;
- a continuación, con ayuda de los valores de
partida medidos en los ensayos experimentales, se calcula(n)
el o los parámetro(s) para la función matemática de la
magnitud diana,
caracterizado porque
- a continuación, con ayuda de la función
matemática, con el o los parámetro(s) calculado(s) se
calculan otros valores de partida de las magnitudes dianas,
realizándose que después del cálculo de los
parámetros de la(s) una (o varias) función (funciones) de
la(s) una (o varias) magnitud(es) diana(s), se
comprueba cuáles son los factores influyentes que tienen en cada
caso solamente una influencia despreciable dentro del marco de la
precisión requerida, sobre la(s) una (o varias)
magnitud(es) diana(s), y estos factores influyentes
despreciables determinados ya no se toman en cuenta después de ello
en la función en cada caso considerada.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque la determinación de los campos
característicos se lleva a cabo para varias magnitudes dianas,
realizándose que con cada magnitud diana se asocia una función
matemática que describe una dependencia de la magnitud diana con
respecto de varios factores influyentes mediando utilización de uno
(o varios) parámetro(s).
3. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque
la(s) una (o varias) magnitud(es) diana(s)
son
- el consumo de combustible KRSTDS y/o
- la emisión de óxidos de nitrógeno NOx y/o
- la emisión de hollín RUSSZ.
4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
factores influyentes son factores influyentes controlables y/o
factores influyentes no controlables.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
4, caracterizado porque los factores influyentes
controlables son
- el comienzo de la inyección de combustible SB
y/o
- la presión media de carga PL y/o
- la cuota de recirculación de gases de escape
AGR y/o
- el momento de giro MD y/o
- el número de revoluciones del motor DRZ.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
4 ó 5, caracterizado porque los factores influyentes no
controlables son
- la temperatura del aire en el tubo de
aspiración delante de la válvula de admisión TL y/o
- la temperatura del aire a la salida del
refrigerador del aire de carga TLAD y/o
- la temperatura del agua de refrigeración
TW.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el número
de los valores de medición es mayor que el número máximo de los
parámetros que se presentan en una función utilizada, y mediante
métodos estadísticos en sí conocidos, en particular procedimientos
estadísticos de compensación, se aumenta la precisión de adaptación
de los parámetros.
8. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado porque el procedimiento
estadístico de compensación utilizado es el procedimiento de los
mínimos cuadrados mediante una recta de regresión.
9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las precedentes reivindicaciones, caracterizado porque la
función matemática es
- -
- un polinomio y/o
- -
- una función exponencial, siendo el argumento de la función exponencial un polinomio, y/o
- -
- una función logarítmica, siendo el argumento de la función logarítmica un polinomio, y/o
- -
- es una función cuadrática, siendo el argumento de la función cuadrática un polinomio, y/o
- -
- es una función inversa, siendo el argumento de la función inversa un polinomio, y/o
- -
- es una función de raíz cuadrada, siendo el argumento de la función de raíz cuadrada un polinomio, y/o
- -
- es una función inversa de raíz cuadrada, siendo el argumento de la función inversa de raíz cuadrada un polinomio.
10. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 11, caracterizado porque el polinomio es un
polinomio cuadrático de una o varias variables, siendo las
variables los factores influyentes.
11. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque los parámetros
son los coeficientes del polinomio.
12. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque sucesivamente se
determina el factor influyente que en cada caso es más despreciable
- es decir el factor influyente con la más pequeña importancia para
la respectiva magnitud diana - y a continuación se repite el
cálculo de los parámetros de la respectiva función para la
respectiva magnitud diana mediando supresión del factor influyente
que se ha determinado de este modo.
13. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque antes del
comienzo de las mediciones experimentales, se establecen para
algunos o cada uno de los factores influyentes controlables
experimentalmente un valor ajustado más pequeño f_{min} así como
un valor ajustado mayor f_{max}, y entre estos valores f_{min}
y f_{max} se establece(n) ninguno, uno o varios otros
valor(es) ajustado(s) intermedio(s) para la
medición.
14. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 13, calculado porque los valores ajustados
intermedios se establecen equidistantemente.
15. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 14 ó 13, caracterizado porque los valores
ajustados de varios de, o todos, los factores influyentes se
normalizan para la mejor comparabilidad de los parámetros en el
sentido de que su valor más pequeño f_{min} que se ha de ajustar
se establece en cada caso igual a un valor numérico determinado
coincidente - en particular de 0 ó -1 -, mientras que su valor más
grande f_{max} que se ha de ajustar se establece en cada caso
igual a otro valor numérico coincidente - en particular de +1
-.
16. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque durante
las mediciones experimentales se miden en cada caso conjuntamente
una o varias otras magnitudes influyentes posibles y - siempre y
cuando que al realizar la evaluación de las mediciones se ponga de
manifiesto que estas posibles magnitudes influyentes tienen una
influencia no despreciable dentro del marco de la precisión exigida
sobre una (o varias) magnitud(es) diana(s) - por lo
menos estas magnitudes influyentes adicionales no despreciables se
incluyen entonces como factores influyentes en la(s) función
(funciones) matemática(s) de la(s) una (o varias)
magnitud(es) diana(s).
17. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
magnitudes dianas son
- el momento de giro MD y/o
- la temperatura del catalizador TKAT y/o
- la temperatura de los gases de escape TA.
18. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
factores influyentes son
- el número de revoluciones DRZ y/o
- el valor lambda LAMA y/o
- el ángulo de encendido ZWOUT y/o
- la carga RLW y/o
- la presión media de carga PL.
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