ES2215357T3 - Metodo de control de la inyeccion y del encendido de un motor de explosion para acelerar el calentamiento del convertidor catalitico. - Google Patents

Abstract

Método para controlar la inyección y el encendido de la mezcla de aire/combustible en un motor endotérmico de inyección directa (2), para acelerar el calentamiento de un convertidor catalítico (9), que está dispuesto a lo largo del tubo de escape (8) del motor (2) propiamente dicho, incluyendo el método los pasos de: a) ejecutar, durante un ciclo único (CL) del motor (2), y para cada cilindro (3) del motor propiamente dicho, al menos una primera y una segunda inyección (INJC, INJA) de combustible, durante la carrera de aspiración (A) y/o la carrera de compresión (C) del cilindro (3) propiamente dicho, para suministrar una mezcla pobre; b) cebar la combustión en cada cilindro (3), con avance de chispa predeterminado con respecto a un punto muerto superior (PMS) de la carrera de compresión (C); y c) ejecutar, en al menos un cilindro (3) del motor, una tercera inyección (INJS) de combustible, durante el final de la carrera de expansión (E) y/o en la carrera de escape (S) del cilindro (3) propiamente dicho; dando origen el combustible que se inyecta en dicha tercera inyección (INJS) a combustión residual en presencia de los gases de escape ricos en oxígeno, que se derivan de la combustión de la mezcla pobre; no afectando la combustión residual al par generado, y produciendo calor para calentar del convertidor catalítico (9.

Description

Método de control de la inyección y del encendido de un motor de explosión para acelerar el calentamiento del convertidor catalítico.

La presente invención se refiere a un método para controlar la inyección y el encendido en un motor endotérmico de inyección directa, para acelerar el calentamiento del convertidor catalítico.

En vehículos provistos de un motor endotérmico de inyección directa, es decir, provistos de inyectores que están dispuestos mirando directamente a las cámaras de combustión, para inyectar el combustible a éstas últimas, es conocido instalar un convertidor catalítico a lo largo del tubo de escape, para suprimir las sustancias contaminantes que están presentes en los gases de escape expulsados por el motor.

El correcto funcionamiento del convertidor catalítico depende del hecho de que la temperatura del convertidor debe alcanzar un nivel operativo predeterminado, mientras que la eficiencia máxima del convertidor, es decir, la capacidad de suprimir las sustancias contaminantes de forma óptima, está asociada con el hecho de que la relación aire/combustible de la mezcla suministrada al motor se debe mantener cerca del valor estequiométrico, es decir, dentro de un intervalo predeterminado que incluye el valor estequiométrico propiamente dicho.

Cuando el motor ha sido arrancado en frío, existe el problema de calentar rápidamente el convertidor catalítico hasta la temperatura operativa predeterminada, manteniendo al mismo tiempo las emisiones de contaminantes dentro de los valores predeterminados por las normas en vigor.

Para resolver este problema, es conocida la utilización de un método para controlar la inyección y el encendido, según el que, dentro del contexto de un ciclo único del motor, se suministra una mezcla rica a un primer número de cilindros, y se suministra una mezcla pobre a un segundo número de cilindros, de tal manera que en general la mezcla que se suministre al motor durante el ciclo sea sustancialmente estequiométrica. Para cada cilindro, la inyección de combustible tiene lugar antes de la carrera de compresión del cilindro propiamente dicho. La combustión en los cilindros a los que se suministra mezcla rica, genera gases de escape que son ricos en monóxido de carbono, mientras que la combustión en los cilindros a los que se suministra mezcla pobre, genera gases de escape que son ricos en oxígeno.

El monóxido de carbono y el oxígeno así generado dan origen a una reacción exotérmica, que proporciona calor a lo largo del tubo de escape, haciendo así posible acelerar el calentamiento del convertidor catalítico.

Además, en los cilindros a los que se suministra mezcla rica, el momento de cebado del combustible se retarda con relación al momento de cebado nominal, de tal manera que el aumento de par producido por la combustión de la mezcla rica se compense parcialmente por una disminución del par producido por el retardo de encendido. Sin embargo, en los cilindros a los que se suministra mezcla pobre, el encendido de la mezcla tiene lugar en el momento de cebado nominal.

Aunque el método conocido antes descrito hace posible acelerar el calentamiento del convertidor catalítico, y mantener las emisiones dentro de límites predeterminados, tiene una desventaja producida por el hecho de que la producción de calor se obtiene por medio de operaciones (tal como el enriquecimiento de la mezcla, y el retardo en el momento de encendido) que afectan adversamente a la generación del par, con relación al valor de par que se requiere en la condición operativa real del motor. De hecho, la compensación entre el aumento de par que se produce por enriquecimiento de la mezcla, y la disminución de par que se produce por el retardo de cebado, nunca es perfecta, con la consecuencia de que el par que se transmite al eje del motor, por los cilindros a los que se suministra mezcla rica, difiere del par transmitido por los cilindros a los que se suministra mezcla pobre. Así, en lo que se refiere a la generación de par, los varios cilindros se comportan de manera ligeramente diferente uno con relación a otro, y, por lo tanto, esto afecta ligeramente al control de conducción del vehículo.

Ejemplos de métodos conocidos se describen en EP-A-0 856 655 y en EP-A0 831 226.

El objeto de la presente invención es así proporcionar un método para controlar la inyección y el encendido en un motor endotérmico de inyección directa, que hace posible acelerar el calentamiento del convertidor, minimizando así las emisiones de contaminantes, y que, al mismo tiempo, supera dicha desventaja.

Según la presente invención, se facilita un método para controlar la inyección y el encendido de la mezcla de aire/combustible en un motor endotérmico de inyección directa, para acelerar el calentamiento de un convertidor catalítico según se reivindica en la reivindicación 1.

Mediante esto, la producción del calor necesario para acelerar el calentamiento del convertidor catalítico está separada de la generación del par, puesto que el encendido de la mezcla suministrada con la primera inyección genera par, mientras que la combustión residual del combustible suministrado en la segunda inyección tiene lugar cuando la válvula de escape asociada con el cilindro ya está abierta, y así no afecta adversamente al par transmitido al motor. Además, todos los cilindros generan el mismo par, y en consecuencia el control de conducción del vehículo no queda afectado.

La invención se describe ahora con referencia a los dibujos anexos, que ilustran una realización no limitadora, en los que:

La figura 1 ilustra esquemáticamente un dispositivo para controlar la inyección y el encendido en un motor endotérmico de inyección directa, que implementa el método según la presente invención.

La figura 2 ilustra, con relación a un cilindro del motor, la sucesión temporal de las inyecciones de combustible, que se realizan en el cilindro según el método que es objeto de la invención.

La figura 3 ilustra esquemáticamente la serie de cálculos, diseñados para determinar las cantidades de combustible que se debe suministrar al cilindro durante las inyecciones en la figura 2.

La figura 4 ilustra una aplicación del método, con relación a un motor de cuatro cilindros.

Y las figuras 5, 6 y 7 representan variantes respectivas de la aplicación ilustrada en la figura 4.

Con referencia a la figura 1, 1 indica esquemáticamente un dispositivo de control para un motor endotérmico de inyección directa. En el ejemplo ilustrado, el motor 2 es un motor de gasolina con cuatro cilindros indicado por el número de referencia 3, cada uno de los cuales define una respectiva cámara de combustión en su propio extremo superior.

El motor 2 tiene un colector de aspiración 4 para el suministro de un flujo de aire a los cilindros 3, un dispositivo de inyección 5 para suministrar la gasolina directamente a las cámaras de combustión, y un dispositivo de encendido 6 para cebar la combustión de la mezcla de aire/gasolina dentro de los cilindros 3.

El motor 2 tiene, además, un colector de escape 7, que puede transportar los gases quemados expulsados de las cámaras de combustión a un tubo de escape 8, a lo largo del que se ha dispuesto un convertidor catalítico 9 (de tipo conocido), que puede suprimir las sustancias contaminantes presentes en los gases de escape, antes de que estos sean expulsados al entorno externo.

El dispositivo de inyección 5 incluye un colector de combustible 10, dentro del que se acumula la gasolina a alta presión a suministrar a los cilindros 3, y una pluralidad de inyectores 11, cada uno de los cuales está conectado al colector de combustible 10, y se puede controlar para suministrar el combustible directamente dentro de las cámaras de combustión. En el ejemplo ilustrado, el dispositivo de inyección 5 tiene cuatro inyectores 11, cada uno de los cuales mira a una cámara de combustión respectiva y separada del motor 2.

El dispositivo de encendido 6 incluye una pluralidad de bujías 12, cada una de las cuales está dispuesta en un cilindro respectivo 3, y puede ser controlada por un circuito de encendido 14, para cebar la combustión de la mezcla dentro del cilindro 3 propiamente dicho.

El dispositivo de control 1 incluye un sistema electrónico de control de motor 15, que coopera con una pluralidad de sensores dispuestos en el motor 2, para recibir como entrada una pluralidad de señales de datos, que se miden en el motor 2 propiamente dicho. En particular, el sistema 15 está conectado a un sensor de presión 16, para recibir una señal Pcoll, que es indicativa de la presión en el colector de aspiración 4, y coopera con el sensor de posición 18, que puede detectar la posición de la válvula de acelerador 19, que está dispuesta a lo largo del tubo de escape 4, para regular el flujo de aire admitido a los cilindros 3. El sistema 15 también recibe una señal rpm de un sensor de velocidad angular 21, que está dispuesto en el eje del motor 22, y está conectado a dos sensores de temperatura (no representados), para recibir una señal Tar y una señal Tac, que son indicativas, respectivamente, de la temperatura del aire, y la temperatura del agua de refrigeración. El sistema electrónico 15 también recibe como entrada una señal Pacc, con relación a la posición asumida por el pedal acelerador (no representado), y puede controlar un accionador 23, para regular la posición de la válvula de acelerador 19 (y así el flujo de aire admitido a los cilindros), según la señal Pacc, y la condición operativa presente del motor 2.

Además, el sistema 15 coopera con un sensor de oxígeno 24 de un tipo conocido, que está dispuesto a lo largo del tubo de escape 8, hacia abajo del convertidor catalítico 9, es sensible a los iones oxígeno presentes en los gases de escape, y puede suministrar al sistema propiamente dicho una señal \lambda_{m}, que se correlaciona con la composición estequiométrica de los gases de escape, y así con la relación de aire/gasolina de la mezcla en conjunto que se suministra al motor 2.

El sistema 15 puede controlar tanto los inyectores 11, para regular la inyección de gasolina a las cámaras de combustión, como el circuito de encendido 14, para regular los momentos de encendido de la mezcla en los varios cilindros. En particular, dentro del sistema 15, hay dos circuitos de control, indicados como 30 y 31, de los que el circuito 30 puede controlar el circuito de encendido 14 por medio de la emisión de señales ACC, que son indicativas de los momentos de cebado real de la combustión en los cilindros 3. Por otra parte, el circuito 31 puede controlar la apertura y el cierre de cada inyector 11, por medio de la emisión de una señal respectiva INJ, que es indicativa del intervalo de tiempo dentro del que debe tener lugar la inyección de combustible en la cámara de combustión.

A su vez, el circuito de control 31 incluye un bloque de cálculo 32, que puede calcular, para cada cilindro 3, la cantidad de gasolina Q_{inj} que se debe suministrar al cilindro propiamente dicho, correspondiente a cada inyección. El circuito 31 tiene, además, un bloque de cálculo 33 que, para cada inyección, puede calcular la fase de inyección \varphi_{inj} con relación a esta inyección, es decir, el intervalo de tiempo que transcurre, por ejemplo, entre el momento en el que la inyección debe terminar, y el momento en el que el pistón que está asociado con el cilindro llega al punto muerto superior PMS. Los bloques de cálculo 32 y 33 suministran después la cantidad de gasolina Q_{inj} a inyectar y la fase de inyección \varphi_{inj}, a un bloque de procesado y activación 34, que, en base a estos valores, puede generar la señal de control INJ para el inyector 11.

Según la presente invención, el dispositivo de control 1 puede implementar una estrategia para controlar la inyección y el encendido, que está diseñada para acelerar el calentamiento del convertidor catalítico 9, después del llamado "arranque en frío" del motor 2.

La estrategia, que se describe después, está activa cuando se cumplen las condiciones siguientes:

\text{*}

Las señales de temperatura Tar y Tac (con relación a la temperatura del aire en el colector de aspiración 4 y a la temperatura del agua de refrigeración) leídas por el sistema 15 cuando se pone en marcha el motor, asumen valores dentro de respectivos intervalos predeterminados; y

\text{*}

El tiempo que transcurre después del momento en que se pone en marcha el motor, está dentro de un intervalo de tiempo predeterminado.

La estrategia se describe ahora con referencia a la figura 2, que ilustra la sucesión de los pasos con relación a un cilindro 3 del motor 2. En particular, A, C, E y S indican respectivamente las carreras de aspiración, compresión, expansión y escape.

Según la estrategia, con relación a un solo ciclo de combustión del cilindro 3, se realiza al menos una inyección de gasolina durante las carreras de aspiración A y/o compresión C, tal como para suministrar en conjunto una mezcla pobre al cilindro 3, es decir, una mezcla caracterizada por una relación aire/combustible que es más alta que la relación estequiométrica de aire/combustible.

Se realizan preferiblemente, aunque no necesariamente, dos inyecciones INJ_{A} e INJ_{C} (figura 2), de las que la inyección INJ_{A} se realiza durante la carrera de aspiración A, para crear una mezcla homogénea en el cilindro, mientras que la inyección INJ_{C} se realiza durante la carrera C del cilindro propiamente dicho, para crear una masa de gasolina, que se estratifica en la cámara de combustión encima de la culata del pistón. La mezcla pobre que se suministra en conjunto al cilindro 3 en las carreras A y C, se inflama después en un momento de cebado predeterminado, es decir, con avance de chispa predeterminado con respecto al momento en el que el pistón llega al punto muerto superior PMS en la carrera de compresión C. Esta combustión transmite par al eje del motor 22, y da origen a gases de escape ricos en oxígeno.

Según la invención, se realiza al menos una inyección siguiente INJ_{S} al final de la carrera de expansión E, y/o durante la carrera de escape S. La cantidad de gasolina que se inyecta durante esta inyección INJ_{S} es tal que garantiza que la relación entre la cantidad de aire aspirado, y la cantidad de gasolina en conjunto que se suministra en todo el ciclo de aspiración-compresión-expansión-escape, es equivalente a un valor de calibración que está cerca del valor de la relación estequiométrica de aire/gasolina.

El combustible que se inyecta durante la inyección INJ_{S}, en presencia de los gases de escape que todavía están inflamados, y se derivan de la combustión de la mezcla pobre, puede quemar el oxígeno excesivo que está presente en estos gases, generando calor hacia el convertidor catalítico 9, sin disminuir la generación de par. En otros términos, el combustible con relación a la inyección INJ_{S} da origen a combustión residual, que tiene lugar cuando la válvula de escape asociada con el cilindro 3 ya está abierta; esta combustión residual no disminuye la generación de par, y simplemente suministra calor a lo largo del tubo de escape 7, para acelerar el calentamiento del convertidor catalítico 9.

Según un primer tipo de aplicación del método según la invención (véase la figura 4), con relación a un ciclo único CL del motor, la inyección INJ_{S} se realiza en la carrera de escape, dentro de un cilindro único 3, mientras que en los cilindros restantes 3, la inyección se realiza solamente durante las carreras de aspiración y/o compresión, usando los métodos antes descritos.

Mediante esto, todos los cilindros 3 del motor 2 generan el mismo par, y se supera la desventaja de los métodos de control conocidos y antes descritos, puesto que se eliminan dichas variaciones de par que producen problemas con relación a facilidad de la conducción.

Como se representa en la figura 4, después se gira el cilindro en el que se realiza la inyección INJ_{S}, según una ley de rotación predeterminada, con continuación de los ciclos CL del motor, representando cada ciclo CL una rotación de 720º del eje del motor 22. Así, por ejemplo, el primer cilindro proporciona calor durante el primer ciclo CL del motor, el tercer cilindro proporciona calor durante el segundo ciclo CL, el cuarto cilindro proporciona calor durante el tercer ciclo CL, y el segundo cilindro proporciona calor durante el cuarto ciclo CL. es evidente que la ley de rotación puede ser distinta de la ilustrada, y se basa en el hecho de que todos los cilindros son homogéneos desde el punto de vista funcional.

Además, según la invención, es posible variar la cantidad de calor que se genera durante la carrera de escape, y así la velocidad de calentamiento del convertidor catalítico 9, variando el número de cilindros en los que se realiza la inyección adicional INJ_{S} en un ciclo único CL del motor.

De hecho, según la cantidad de calor que se debe generar en la carrera de escape para calentar el convertidor catalítico 9, es posible decidir llevar a cabo la inyección INJ_{S} en un cilindro único (figura 4), en dos cilindros (figura 5), en tres cilindros (figura 6), o en todos los cilindros (figura 7).

En particular, si la inyección adicional INJ_{S} se realiza en todos los cilindros, se maximiza la cantidad de calor suministrado al convertidor catalítico 9, y se minimiza el tiempo necesario para calentar el convertidor a la temperatura operativa predeterminada.

Con referencia a la figura 3, se describe ahora la serie de cálculos, que están diseñados para determinar la cantidad de gasolina a inyectar durante cada inyección. Esta serie de cálculos se implementa en el bloque de cálculo 32 ilustrado en la figura 1.

En base al valor de algunas señales de entrada para el sistema, tal como la señal para rpm (número de revoluciones por minuto), y la señal Pcoll (presión en el colector de aspiración), se generan dos parámetros objetivos, que se indican como \lambda_{CICLO} y \lambda_{COMP}, por medio de tablas electrónicas, no representadas. En particular, el parámetro \lambda_{CICLO} representa el título objetivo de la mezcla suministrada a un cilindro, con relación a un ciclo completo de aspiración-compresión-expansión-escape, mientras que el parámetro \lambda_{COMP} representa el título objetivo de la mezcla suministrada a un cilindro, con relación a las carreras de aspiración-compresión, y así el título objetivo de la mezcla destinada a suministrar el par durante la activación de la estrategia que hace posible acelerar el calentamiento del catalizador.

Los parámetros \lambda_{CICLO} y \lambda_{COMP} se suministran a entradas respectivas 40a y 40b de un selector 40, que por ejemplo consta de un interruptor, que tiene una salida 40u. Las entradas 40a y 40b pueden comunicar alternativamente con la salida 40u, en base al valor de una señal de control biestable ATT, que indica si se han cumplido o no las condiciones de activación de la estrategia, para calentamiento del convertidor catalítico 9. En particular, el selector 40 conecta la entrada 40b a la salida 40u, si se cumplen las condiciones de activación de la estrategia.

La salida 40u se conecta después a un bloque multiplicador 41, que puede multiplicar el parámetro introducido para la relación estequiométrica de aire/gasolina (A/F)_{STEC}. La salida del bloque 41 se suministra a una entrada 42a de un bloque de división 42, que tiene una entrada adicional 42b, a la que se suministra el flujo de aire Air. El bloque 42 puede dividir el flujo de aire Air por la señal que está presente en la entrada 42b, para obtener la cantidad de gasolina objetiva QB_{N} que debe inyectarse en conjunto en el cilindro, antes del final de la carrera de compresión.

La cantidad de gasolina QB_{N} se suministra después a un bloque de corrección 43, que puede realizar al menos una corrección, para tomar en consideración el valor presente de la señal \lambda_{m} que se obtiene del sensor de oxígeno 24, para obtener la cantidad de gasolina QB_{C} a inyectar, controlada en un bucle cerrado. Esta corrección puede ser, por ejemplo, una corrección multiplicativa, para obtener QB_{C} = QB_{N}.K, donde K es un parámetro que es una función del valor del parámetro \lambda_{m}.

El bloque de corrección 43 también puede ser más complejo, y puede realizar correcciones adicionales, no representadas.

La salida del bloque de corrección 43, es decir, la cantidad correcta de gasolina QB_{C} a suministrar en conjunto al cilindro, durante las carreras de aspiración y compresión, se suministra a una entrada 44a de un bloque de procesado 44, que tiene otra entrada 44b. Allí se suministra a la entrada 44b un parámetro K_{ASP}, que se obtiene como salida de una tabla 45, que recibe como entrada el número de revoluciones rpm, y la presión Pcoll del colector de aspiración 4. El parámetro K_{ASP} representa el porcentaje de combustible que ha de inyectarse durante la carrera de aspiración A, es decir, durante la inyección INJ_{A} (véase la figura 2).

El bloque de procesado 44 puede suministrar como salida las cantidades de gasolina QB_{ASP} y QB_{COMP} a suministrar al cilindro, respectivamente, durante la carrera de aspiración y durante la carrera de compresión (es decir, durante las inyecciones INJ_{A} e INJ_{C}). En particular, las cantidades de gasolina QB_{ASP} y QB_{COMP} se calculan según las expresiones:

QB_{ASP} = QB_{C}\cdot K_{ASP}

QB_{COMP} = QB_{C}-QB_{ASP}

Los parámetros \lambda_{CICLO} y \lambda_{COMP} también se suministran a un bloque de procesado 47, que puede procesarlos para suministrar a una entrada 49a de un selector 49 el parámetro definido por la expresión siguiente:

\frac{\lambda_{COMP}\cdot \lambda_{CICLO}}{\lambda_{COMP}- \lambda_{CICLO}}

El selector 49 tiene una entrada adicional 49b, a que se suministra un valor sumamente alto (indicado por el símbolo de infinito \infty), y una salida 49u. Las entradas 49a y 49b pueden comunicar alternativamente con la salida 49u, en base al valor de la señal ATT, que indica si se han cumplido o no las condiciones de activación de la estrategia, para el calentamiento del convertidor catalítico 9. En particular, el selector 49 conecta la entrada 49a a la salida 49u, cuando se han cumplido las condiciones de activación de la estrategia.

La salida 49b se conecta después a un bloque multiplicador 50, que puede multiplicar el parámetro introducido para la relación estequiométrica de aire/combustible (A/F)_{STEC}. La salida del bloque 50 se suministra a la entrada 51a de un bloque divisor 51, que tiene una entrada adicional 51b, a la que se suministra el flujo de aire Air. El bloque 51 puede dividir el flujo de aire Air por la señal que está presente en la entrada 51b, para obtener la cantidad de gasolina QB_{SCA} que ha de inyectarse durante la carrera de escape del cilindro, para suministrar calor al convertidor catalítico 9.

Cuando se han obtenido las condiciones de activación de la estrategia, los selectores 40 y 49 conectan las entradas 40b y 49a a las salidas 40u y 49u, y en los cilindros en los que hay que llevar a cabo la inyección INJ_{S}, la cantidad de gasolina QB_{SCA}, que se suministra durante la carrera de escape, se define así por la expresión siguiente:

QB_{SCA} = \frac{Air}{\frac{\lambda_{COMP} \cdot \lambda_{CICLO} \cdot(Air/F)_{STEC}}{\lambda_{COMP} - \lambda_{CICLO}}}

Por otra parte, la cantidad de gasolina que se utiliza en la combustión, para generar par, la suministra la suma de las cantidades de gasolina que se inyectan en las inyecciones INJ_{A} e INJ_{C} (véase la figura 2), es decir:

QB_{ASP} + QB_{COMP} =\frac{Air}{\lambda_{COMP}\cdot (Air/F)_{STEC}}

sin la corrección realizada por el bloque 43.

La combustión que genera par tiene lugar de la misma manera en todos los cilindros 3, mientras que la combustión residual tiene lugar solamente para los cilindros en los que se realiza la inyección INJ_{s}.

Por otra parte, si no se cumplen las condiciones de activación, la inyección adicional INJ_{S} no se lleva a cabo en ningún cilindro 3 (QB_{SCA} = 0).

Cuando se ha calculado la cantidad general de gasolina Q_{INJ} a inyectar en cada inyección, la fase de inyección \varphi_{INJ} se calcula después mediante el bloque de cálculo 33, y finalmente, el bloque de procesado 34 activa la señal de control INJ para el inyector correspondiente 11.

Es evidente por la descripción anterior que durante la activación de la estrategia diseñada para acelerar el calentamiento del convertidor catalítico 9, la mezcla que se suministra a los cilindros para generar par, es sustancialmente pobre. Dentro de límites específicos, esto no hace imposible seguir cumpliendo el requisito para el par creado por el conductor, presionando el pedal acelerador. De hecho, puesto que la presión del pedal acelerador no controla directamente la posición de la válvula de acelerador 19, el sistema 15 puede regular la posición de la válvula propiamente dicha por medio del accionador 23, de tal manera que la mezcla suministrada a los cilindros 3 durante la carrera de compresión sea pobre, y la combustión en los cilindros 3 da origen al par exigido por el conductor.

El método de control descrito tiene la ventaja de que hacer posible calentar el convertidor catalítico 9 hasta la temperatura requerida dentro de tiempos que son muy cortos, en comparación con los métodos conocidos. De hecho, si la inyección INJ_{S} se realiza en cada cilindro (figura 7) del motor, todos los cilindros contribuyen directamente y de forma autónoma a la producción de calor, a diferencia de la situación según los métodos de control del tipo conocido.

Finalmente, se puede notar que durante la activación de la estrategia, las emisiones de contaminantes se restringen a niveles mínimos.

Claims (7)

1. Método para controlar la inyección y el encendido de la mezcla de aire/combustible en un motor endotérmico de inyección directa (2), para acelerar el calentamiento de un convertidor catalítico (9), que está dispuesto a lo largo del tubo de escape (8) del motor (2) propiamente dicho, incluyendo el método los pasos de:

a) ejecutar, durante un ciclo único (CL) del motor (2), y para cada cilindro (3) del motor propiamente dicho, al menos una primera y una segunda inyección (INJ_{C}, INJ_{A}) de combustible, durante la carrera de aspiración (A) y/o la carrera de compresión (C) del cilindro (3) propiamente dicho, para suministrar una mezcla pobre;

b) cebar la combustión en cada cilindro (3), con avance de chispa predeterminado con respecto a un punto muerto superior (PMS) de la carrera de compresión (C); y

c) ejecutar, en al menos un cilindro (3) del motor, una tercera inyección (INJ_{S}) de combustible, durante el final de la carrera de expansión (E) y/o en la carrera de escape (S) del cilindro (3) propiamente dicho; dando origen el combustible que se inyecta en dicha tercera inyección (INJ_{S}) a combustión residual en presencia de los gases de escape ricos en oxígeno, que se derivan de la combustión de la mezcla pobre; no afectando la combustión residual al par generado, y produciendo calor para calentar del convertidor catalítico (9);

caracterizado porque dicho al menos único cilindro (3) está provisto de una mezcla que tiene una relación sustancialmente estequiométrica de aire/combustible en conjunto durante un ciclo de aspiración-compresión-expansión-escape y la cantidad de combustible (QB_{SCA}) que debe inyectarse en el cilindro durante dicha tercera inyección (INJ_{S}) se calcula según la expresión:

QB_{SCA}=\frac{Air}{\frac{\lambda_{COMP} \cdot \lambda_{CICLO} \ (Air/F)_{STEC}}{\lambda_{COMP}- \lambda_{CICLO}}}

en la que Air es la cantidad de aire aspirado al cilindro, (Air/F)_{STEC} es la relación estequiométrica de aire/combustible, \lambda_{CICLO} es el título objetivo de la mezcla que se suministra al cilindro, con relación a todo el ciclo de aspiración-compresión-expansión-escape, y \lambda_{COMP} es el título objetivo de la mezcla que se suministra a un cilindro, con relación a carreras de aspiración-compresión, y así el título objetivo de la mezcla que está diseñada para proporcionar el par.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque, durante la continuación de los ciclos (CL) del motor, dicho al menos único cilindro (3) en el que se ejecuta dicha tercera inyección (INJ_{S}), se selecciona en base a una ley de rotación predeterminada de los cilindros.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha tercera inyección (INJ_{S}) se ejecuta en todos los cilindros (3) del motor (2), para maximizar la producción de calor, y minimizar el tiempo requerido para calentar el convertidor catalítico (9) hasta una temperatura operativa predeterminada.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para cada cilindro (3), la primera inyección se realiza durante la carrera de aspiración (A), para crear una mezcla homogénea en el cilindro, y la segunda inyección (INJ_{C}) se lleva a cabo durante el paso de compresión (C), para crear una masa de combustible, que se estratifica encima de la culata del pistón que está asociado con el cilindro (3).

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque la cantidad real de combustible (QB_{C}) a inyectar en conjunto durante la carrera de aspiración (A) y la carrera de compresión (C) del cilindro (3), se obtiene ejecutando los pasos siguientes:

- medir la cantidad de aire (Air) que se aspira al cilindro;

- calcular (41, 42) la cantidad objetiva de combustible (QB_{N}) a suministrar en el cilindro, durante dicha carrera de aspiración (A) y la carrera de compresión (C), usando la expresión:

QB_{ASP} + QB_{COMP} =\frac{Air}{\lambda_{COMP}\cdot (Air/F)_{STEC}}

en la que QB_{ASP} es la cantidad de combustible inyectada durante la carrera de aspiración, QB_{COMP} es la cantidad de combustible inyectado durante la carrera de compresión y (Air/F)_{STEC} es la relación estequiométrica de aire/combustible;

- corregir (43) dicha cantidad objetiva de combustible (QB_{N}), según el valor de una señal de salida (\lambda_{m}) de un sensor de oxígeno (24), que está dispuesto a lo largo del tubo de escape (8), estando correlacionada la señal de salida (\lambda_{m}) con la composición estequiométrica de los gases de escape, y así con la relación aire/combustible de la mezcla en conjunto que se suministra al motor (2).

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque la cantidad real de combustible que debe inyectarse en la carrera de aspiración (A) representa un porcentaje específico de la cantidad real de combustible que debe inyectarse antes de la carrera de expansión (E); determinándose dicho porcentaje en base a la presión (Pcoll) en el colector de aspiración (4) del motor (2), y del número de revoluciones (rpm) del eje del motor (22).

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye el paso preliminar de detectar los valores asumidos por una pluralidad de señales de datos (Tar, Tac), que se correlacionan con un estado operativo del motor (2), y de permitir (ATT) la ejecución de dicha tercera inyección (INJ_{S}), solamente si dichos valores detectados cumplen las condiciones predeterminadas.