ES2214663T3 - Procedimiento y dispositivo para controlar la cantidad de inyeccion de carburante para un motor de combustion interna en un vehiculo. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para controlar la cantidad de inyeccion de carburante para un motor de combustion interna en un vehiculo.Info
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Abstract
EN UN PROCEDIMIENTO PARA CONTROLAR EL CAUDAL DE INYECCION DE CARBURANTE DE UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA DE UN VEHICULO MEDIANTE UN APARATO DE CONTROL ELECTRONICO SE DETERMINA EL ANGULO REAL DEL CIGUEÑAL, QUE EN FUNCION DEL ANGULO REAL, DE UN TIEMPO DE INYECCION DE CARBURANTE ESPECIFICADO Y DE UN ANGULO DE FIN DE INYECCION ESPECIFICADO, SE DETERMINA EL ANGULO INICIAL DE INYECCION NECESARIO DEL CIGUEÑAL O EL MOMENTO DE COMIENZO DE LA INYECCION NECESARIO PARA UN DETERMINADO CILINDRO. LA INYECCION SE CONTROLA EN FUNCION DEL TIEMPO PILOTANDO LA VALVULA DE INYECCION CORRESPONDIENTE AL CILINDRO DETERMINADO, DURANTE EL TIEMPO DE INYECCION DE CARBURANTE ESPECIFICADO, HASTA ALCANZAR EL ANGULO DE FIN DE INYECCION REAL. EN EL APARATO DE CONTROL SE DA UN IMPULSO BREVE COMO TIEMPO DE INYECCION DE CARBURANTE ADICIONAL PARA UN DETERMINADO CILINDRO, CUANDO EL ANGULO DE FIN DE INYECCION EFECTIVO DIFIERE DEL ANGULO DE FIN DE INYECCION ESPECIFICADO.
Description
Procedimiento y dispositivo para controlar la
cantidad de inyección de carburante para un motor de combustión
interna en un vehículo.
La invención concierne a un procedimiento y un
dispositivo para controlar la cantidad de inyección de carburante
para un motor de combustión interna en un vehículo según los
preámbulos de las reivindicaciones 1 y 3.
Un procedimiento y un dispositivo de esta clase
son conocidos, por ejemplo, por los actuales motores de combustión
interna de cuatro cilindros en vehículos BMW. Estos vehículos BMW
presentan un aparato de control electrónico del motor de combustión
interna con una disposición de procesadores Motorola (por ejemplo,
68333 ó 68336) que contiene dos procesadores diferentes que se
comunican uno con otro (CPU, TPU (time processing unit = unidad de
proceso de tiempo)). La CPU como primer procesador de esta
disposición de procesadores realiza especialmente funciones que
requieren mucho tiempo de cálculo, mientras que la TPU como segundo
procesador de esta disposición de procesadores realiza funciones de
control críticas en tiempo real, especialmente síncronas con el
cigüeñal. Ambos procesadores pueden equiparse con programas de
software específicos de la aplicación. El empleo de una TPU y una
CPU para controlar la cantidad de inyección de carburante es
conocido también, por ejemplo, por el documento EP 0 645 532 A2.
Para controlar la cantidad de inyección de
carburante, que se realiza de preferencia selectivamente por
cilindros o bien secuencialmente, la CPU transmite a la TPU un
tiempo de inyección de carburante prefijado y un ángulo de final de
inyección prefijado del cigüeñal, cada vez para un cilindro
determinado. El ángulo real del cigüeñal es captado por la TPU. En
función del ángulo real del cigüeñal, el tiempo de inyección de
carburante prefijado y el ángulo de final de inyección prefijado, la
TPU calcula el ángulo de inicio de inyección del cigüeñal necesario
para ello o el instante necesario de inicio de la inyección. Cuando
el instante calculado de inicio de la inyección alcanza o
corresponde al valor real del ángulo necesario calculado de inicio
de la inyección, la TPU realiza la inyección por activación de una
válvula de inyección asociada a un cilindro determinado durante el
tiempo de inyección de carburante prefijado, sin seguir teniendo en
cuenta el ángulo real del cigüeñal.
En este procedimiento conocido el ángulo real de
final de la inyección después de la emisión del tiempo de inyección
de carburante prefijado corresponde generalmente con una exactitud
muy alta al ángulo prefijado de final de la inyección cuando la
velocidad angular del cigüeñal o el número de revoluciones del motor
de combustión interna se mantiene constante durante la inyección.
Sin embargo, cuando se presentan fuertes fluctuaciones del número de
revoluciones, especialmente en procesos de arranque, el ángulo real
de final de la inyección se desvía con frecuencia considerablemente
del ángulo prefijado de final de la inyección. En el procedimiento
conocido, cuando se eleva por breve tiempo el número de revoluciones
durante la inyección, se ignora la desviación del ángulo real de
final de la inyección respecto del ángulo prefijado de final de la
inyección, ya que en este caso el ángulo prefijado de final de la
inyección está situado delante del ángulo real de final de la
inyección. Sin embargo, si se presenta durante la inyección una
deceleración del número de revoluciones a lo largo del tiempo de
inyección de carburante prefijado, el ángulo real de final de la
inyección está situado delante del ángulo prefijado de final de la
inyección. En este caso, en el procedimiento conocido se inicia de
nuevo la inyección durante el tiempo de inyección de carburante ya
prefijado anteriormente cuando, después de un tiempo de espera
prefijado, no se ha alcanzado aún el ángulo prefijado de final de la
inyección. Este proceder conduce, en el caso de fluctuaciones del
número de revoluciones, a innecesarias inyecciones dobles.
Por tanto, el cometido de la invención consiste
en mejorar un procedimiento de la clase citada al principio de tal
manera que se eviten inyecciones dobles innecesarias y, por tanto,
un consumo innecesario de carburante.
Este problema se resuelve con las
particularidades caracterizantes de las reivindicaciones 1 y 3.
Esencial para la invención es la especificación
de un corto impulso adicional como tiempo de inyección de carburante
adicional, conservando al propio tiempo el ángulo anteriormente
prefijado de final de la inyección, cuando el ángulo real de final
de la inyección se encuentra al final de la inyección, durante el
tiempo de inyección de carburante anteriormente prefijado, delante
del ángulo prefijado de final de la inyección. En la especificación
del corto impulso se procede como de costumbre de tal manera que, en
función del ángulo real del cigüeñal, el tiempo de inyección de
carburante prefijado, aquí en forma del corto impulso, y el ángulo
prefijado de final de la inyección, se calcule de nuevo el ángulo
necesario de inicio de inyección del cigüeñal o el instante
necesario de inicio de la inyección. La longitud del corto impulso
se determina aquí de tal manera que durante el tiempo del corto
impulso no se pueda presentar ni captar una variación del número de
revoluciones. Por tanto, se asegura que al final del tiempo de
inyección de carburante en forma del corto impulso el ángulo real de
final de la inyección sea forzosamente igual al ángulo prefijado de
final de la inyección.
Según un perfeccionamiento ventajoso de la
invención, se desconectan las válvulas de inyección al menos durante
el tiempo que persiste el corto impulso, de modo que en el aparato
de mando se prefija sólo virtualmente un tiempo de inyección de
carburante en forma del corto impulso, sin que se produzca realmente
una inyección superflua de carburante.
Por tanto, con el procedimiento según la
invención y por medio del dispositivo según la invención se realiza,
tomando como base el procedimiento conocido y el dispositivo
conocido, una sincronización fiable del número de revoluciones, sin
que se produzca por ello un consumo superfluo de carburante.
En el dibujo se representa un ejemplo de
ejecución de la invención. Muestran:
la figura 1, los componentes esenciales del
dispositivo según la invención y
la figura 2, la secuencia cronológica del tiempo
de inyección de carburante real prefijado y el tiempo de inyección
de carburante subsiguiente en forma del corto impulso cuando al
final del tiempo de inyección de carburante real el ángulo real de
final de la inyección está situado delante del ángulo prefijado de
final de la inyección.
En la figura 1 se han representado los
procesadores, es decir, el primer procesador CPU y el segundo
procesador TPU, que están contenidos en el aparato de mando no
representado aquí completamente y que se comunican uno con otro. El
primer procesador CPU calcula de manera conocida, sobre la base de
señales de entrada no descritas aquí con detalle, el tiempo de
inyección de carburante real ti = t_real que se ha de prefijar para
cada cilindro de un motor de combustión interna, así como un ángulo
de final de inyección a prefijar KW_nominal del cigüeñal, y
transmite estos dos datos al segundo procesador TPU. El segundo
procesador TPU capta de manera conocida el ángulo real KW_real del
cigüeñal, preferiblemente por medio de un sensor inductivo del
número de revoluciones que explora una rueda emisora ferromagnética
montada en el cigüeñal con una multitud de dientes y un hueco
interdental bastante grande.
Como complemento, respecto del funcionamiento del
sensor del número de revoluciones, se hace referencia al libro
técnico "Autoelektrik, Autoelektronik am
Otto-Motor", Bosch, VDI-Verlag,
1994, páginas 224 y 225. Respecto del cálculo usual de un tiempo de
inyección de carburante a prefijar, especialmente en el caso de una
inyección secuencial, se alude también como ejemplo al mismo libro
técnico, página 231 y página 232.
En función del ángulo real KW_real del cigüeñal,
el tiempo de inyección de carburante prefijado ti = t_real y el
ángulo de final de inyección prefijado KW_nominal, el segundo
procesador TPU calcula el ángulo de inicio de inyección KW_inicio
del cigüeñal, necesario para estas especificaciones, o el instante
de inicio de inyección necesario tiS. Al alcanzarse el ángulo de
inicio de inyección KW_real = KW_inicio en el instante de inicio de
inyección tiS, la unidad de cálculo R da paso, bajo control de
tiempo, a la inyección para un cilindro determinado por activación
de la válvula de inyección EV asociada al cilindro determinado
durante el tiempo de inyección de carburante prefijado ti = t_real.
A este fin, la unidad de cálculo R envía una señal de mando S a la
etapa final E para activar la válvula de inyección EV. Durante el
tiempo de inyección de carburante prefijado ti = t_real es ignorado
por la unidad de cálculo R el ángulo real KW_real del cigüeñal. Por
consiguiente, tiene lugar únicamente un control de tiempo, pero no
una regulación, en función del ángulo del cigüeñal.
Una vez transcurrido el tiempo de inyección de
carburante prefijado ti = t_real, es decir, en el instante de final
de inyección tiE, este instante de final de inyección tiE y el
ángulo real KW_real del cigüeñal que se presenta en este momento son
transmitidos al primer procesador CPU. El ángulo real KW_real del
cigüeñal en el instante de final de inyección tiE corresponde al
ángulo de final de inyección real KW_final. El primer procesador CPU
compara el ángulo de final de inyección real KW_final con el ángulo
de final de inyección prefijado KW_nominal. Cuando el ángulo de
final de inyección real KW_final (9; véase la figura 2) está situado
delante del ángulo de final de inyección prefijado KW_nominal (15;
véase la figura 2), el primer procesador CPU envía al segundo
procesador TPU una señal de mando tiA para desconectar la válvula de
inyección EV. Por tanto, la unidad de cálculo R del segundo
procesador TPU activa la etapa final E a través de la señal de mando
S de tal manera que no puede entregarse carburante alguno a través
de la válvula de inyección EV. Al mismo tiempo, se prefija por el
primer procesador CPU en el segundo procesador TPU, conservando el
ángulo de final de inyección anteriormente prefijado KW_nominal
(15), un corto impulso ti = t_corto como nuevo tiempo de inyección
de carburante ti. En función del ángulo real KW_real, el nuevo
tiempo de inyección de carburante prefijado ti = t_corto y el ángulo
de final de inyección prefijado KW_nominal, la unidad de cálculo R
calcula de la manera usual el ángulo de inicio de inyección
necesario KW_inicio del cigüeñal. A continuación, se prefija
internamente al procesador, dentro de la unidad de cálculo R, una
inyección virtual durante un tiempo de inyección de carburante
t_corto en forma del corto impulso, pero ésta no tiene realmente
ninguna repercusión debido a la desconexión de la válvula de
inyección EV. Al final del tiempo de inyección de carburante en
forma del corto impulso t_corto se vuelven a transmitir al primer
procesador CPU desde el segundo procesador TPU el instante de final
de inyección tiE y el ángulo real KW_real del cigüeñal que se
presenta en este instante. Dado que el corto impulso se dimensiona
en su longitud de tal manera (véase la figura 2) que no puedan
resultar dentro del tiempo de inyección de carburante en forma del
corto impulso ninguna variación del número de revoluciones ni
ninguna variación de la velocidad angular del cigüeñal, se detecta
en el primer procesador CPU que ahora el ángulo de final de
inyección real KW_final es igual al ángulo de final de inyección ya
prefijado anteriormente KW_nominal (15). Por tanto, se ha realizado
una sincronización satisfactoria al producirse una fluctuación del
número de revoluciones.
En la figura 2 se representa la evolución
cronológica del tiempo de inyección de carburante real prefijado ti
= t_real y el tiempo de inyección de carburante virtual adicional ti
= t_corto para el caso de una deceleración del número de
revoluciones durante el tiempo de inyección de carburante real
prefijado t = t_real. Además, en la figura 2 se representan también
dos señales de sensor que reproducen el número de revoluciones para
la captación del ángulo real KW_real, abajo para un número de
revoluciones constante n y en el centro para el caso de una
fluctuación del número de revoluciones. Los impulsos de las señales
de sensor corresponden a los dientes de la rueda emisora unida con
el cigüeñal. En principio, el ángulo real KW_real del cigüeñal se
determina por medio del número del diente después del hueco
interdental (no representado aquí). Para simplificar la
representación de la invención se designa con 1 en la figura 2 el
ángulo de inicio de inyección necesario calculado KW_inicio. Este
ángulo de inicio de inyección necesario KW_inicio ha sido calculado
por el segundo procesador TPU en función del ángulo de final de
inyección prefijado KW_nominal = 15 y en función del tiempo de
inyección de carburante prefijado
ti = t_real. En este cálculo el segundo procesador TPU parte de la conservación del número de revoluciones que se presenta poco antes del instante de inicio de inyección tiS, tal como se ha representado en la figura 2 por medio de la señal de sensor inferior del número de revoluciones. Sin embargo, si, como se ha representado en la figura 2 por medio de la señal de sensor superior del número de revoluciones, varía el número de revoluciones durante el tiempo de inyección de carburante ti = t_real en forma de una deceleración del número de revoluciones, el ángulo de final de inyección real KW_final se encuentra en 9 en el instante de final de inyección tiE. Por tanto, el ángulo de final de inyección real KW_final se encuentra delante del ángulo de final de inyección anteriormente prefijado KW_nominal = 15. En este caso, en función del ángulo de final de inyección ya prefijado anteriormente KW_nominal y el tiempo de inyección de carburante adicional ti en forma del corto impulso t_corto en un nuevo instante de inicio de inyección tiS, el segundo procesador TPU emite este corto impulso de tal manera que, a continuación, el nuevo ángulo de final de inyección real KW_final corresponda enseguida al ángulo de final de inyección prefijado KW_nominal. La longitud del corto impulso es preferiblemente menor que la anchura de impulso de la señal del sensor del número de revoluciones. Por tanto, durante el tiempo de inyección de carburante en forma del corto impulso t_corto no puede variar el número de revoluciones, con lo que se asegura que el nuevo ángulo de final de inyección real KW_final sea igual al ángulo de final de inyección prefijado KW_nominal = 15.
ti = t_real. En este cálculo el segundo procesador TPU parte de la conservación del número de revoluciones que se presenta poco antes del instante de inicio de inyección tiS, tal como se ha representado en la figura 2 por medio de la señal de sensor inferior del número de revoluciones. Sin embargo, si, como se ha representado en la figura 2 por medio de la señal de sensor superior del número de revoluciones, varía el número de revoluciones durante el tiempo de inyección de carburante ti = t_real en forma de una deceleración del número de revoluciones, el ángulo de final de inyección real KW_final se encuentra en 9 en el instante de final de inyección tiE. Por tanto, el ángulo de final de inyección real KW_final se encuentra delante del ángulo de final de inyección anteriormente prefijado KW_nominal = 15. En este caso, en función del ángulo de final de inyección ya prefijado anteriormente KW_nominal y el tiempo de inyección de carburante adicional ti en forma del corto impulso t_corto en un nuevo instante de inicio de inyección tiS, el segundo procesador TPU emite este corto impulso de tal manera que, a continuación, el nuevo ángulo de final de inyección real KW_final corresponda enseguida al ángulo de final de inyección prefijado KW_nominal. La longitud del corto impulso es preferiblemente menor que la anchura de impulso de la señal del sensor del número de revoluciones. Por tanto, durante el tiempo de inyección de carburante en forma del corto impulso t_corto no puede variar el número de revoluciones, con lo que se asegura que el nuevo ángulo de final de inyección real KW_final sea igual al ángulo de final de inyección prefijado KW_nominal = 15.
Mediante este dispositivo según la invención y
este procedimiento según la invención se consigue una sincronización
del número de revoluciones y se evitan eficazmente las dobles
inyecciones condicionadas por el sistema como las que se han
descrito al principio.
Claims (4)
1. Procedimiento para controlar la cantidad de
inyección de carburante para un motor de combustión interna en un
vehículo por medio de un aparato de mando electrónico, en el que se
capta el ángulo real (KW_real) del cigüeñal, en el que en función
del ángulo real (KW_real), un tiempo de inyección de carburante
prefijado (ti; t_real) y un ángulo de final de inyección prefijado
(KW_nominal) se calcula el ángulo de inicio de inyección necesario
(KW_inicio) del cigüeñal o el instante de inicio de inyección
necesario (tiS) para un cilindro determinado, y en el que, por
activación de la válvula de inyección (EV) asociada al cilindro
determinado durante el tiempo de inyección de carburante prefijado
(ti), se realiza bajo control de tiempo la inyección hasta un ángulo
de final de inyección real (KW_final), caracterizado porque,
conservando el ángulo de final de inyección prefijado (KW_nominal;
15), se prefija en el aparato de mando un corto impulso (t_corto)
como tiempo de inyección de carburante adicional (ti) para el
cilindro determinado cuando el ángulo de final de inyección real
(KW_final; 9) se encuentra delante del ángulo de final de inyección
prefijado (KW_nominal; 15).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se desconecta la válvula de inyección
(EV) asociada al cilindro determinado cuando se prefija el corto
impulso (t_corto) como tiempo de inyección de carburante adicional
(ti) para el cilindro determinado.
3. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento según la reivindicación 1 para controlar la cantidad
de inyección de carburante para un motor de combustión interna en un
vehículo con un aparato de mando electrónico que presenta dos
procesadores (TPU, CPU) que se comunican uno con otro, en donde,
para un cilindro determinado,
\bullet se transmiten desde el primer
procesador (CPU) al segundo procesador (TPU) un tiempo de inyección
de carburante prefijado (ti; t_real) y un ángulo de final de
inyección prefijado (KW_nominal) del cigüeñal,
\bullet se capta con el segundo procesador
(TPU) el ángulo real (KW_real) del cigüeñal,
\bullet en función del ángulo real (KW_real),
el tiempo de inyección de carburante prefijado (ti) y el ángulo de
final de inyección prefijado (KW_nominal), se calcula con el segundo
procesador (TPU) el ángulo de inicio de inyección necesario
(KW_inicio) del cigüeñal o el instante de inicio de inyección
necesario (tiS) y, al alcanzarse el ángulo de inicio de inyección
(KW_real = KW_inicio), se realiza bajo control de tiempo la
inyección por activación de la válvula de inyección (EV) asociada al
cilindro determinado durante el tiempo de inyección de carburante
prefijado (ti), caracterizado porque
\bullet se transmiten del segundo procesador
(TPU) al primer procesador (CPU) el ángulo de final de inyección
real (KW_final; 9) o el instante de final de inyección (tiE) y el
ángulo real (KW_real),
\bullet se comparan entre sí por medio del
primer procesador (CPU) el ángulo de final de inyección prefijado
(KW_nominal; 15) y el ángulo de final de inyección real (KW_final;
9) y
\bullet cuando el ángulo de final de inyección
prefijado (KW_nominal; 15) se encuentra después del ángulo de final
de inyección real (KW_final; 9), se prefija por medio del primer
procesador (CPU) en el segundo procesador (TPU), conservando el
ángulo de final de inyección anteriormente prefijado (KW_nominal;
15), un corto impulso (t_corto) como tiempo de inyección de
carburante adicional (ti).
4. Dispositivo según la reivindicación 3 para la
puesta en práctica del procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el primer procesador (CPU) transmite al
segundo procesador (TPU) una señal de mando (tiA) para desconectar
la válvula de inyección (EV) asociada al cilindro determinado cuando
se prefija el corto impulso (ti = t_corto) como tiempo de inyección
de carburante adicional (ti).
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