ES2230791T3 - Procedimiento de reconocimiento de la fase de los cilindros de un motor multicilindrico de combustion interna, de ciclo de cuatro tiempos. - Google Patents
Procedimiento de reconocimiento de la fase de los cilindros de un motor multicilindrico de combustion interna, de ciclo de cuatro tiempos.Info
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Abstract
En un motor (M) con instalación de encendido (1,23,4) y/o de inyección con control individual por cilindro, y con detector (7) que coopera con una diana rotativa (8) con localización de posición (10) del P.M.H de un cilindro de referencia, el procedimiento consiste en una perturbación diferente de una parada de la inyección y de naturaleza a provocar una variación del par motor, en detectar la variación de par motor, por la variación de una señal representativa del par de gas, que resulta del control de perturbación, en acercar los instantes de este control y de la detección de su consecuencia en par motor para deducir la fase del cilindro de referencia al instante del control de la perturbación, y a continuación la fase de los otros cilindros del motor. Aplicación en particular en los motores de cuatro tiempos con encendido y/o inyección secuencial.
Description
Procedimiento de reconocimiento de la fase de los
cilindros de un motor multicilíndrico de combustión interna, de
ciclo de cuatro tiempos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el reconocimiento o referencia de la fase en la
que se encuentran los cilindros de un motor multicilíndrico de
combustión interna con ciclo de cuatro tiempos, del tipo dotado de
una instalación de encendido y/o de inyección de carburante de mando
individualizado para cada cilindro, y que presenta un captador, que
corrientemente es designado como captador de posición angular del
motor, que es fijo con respecto al motor y que detecta el paso como
mínimo, con respecto a una referencia de posición fijada sobre una
referencia rotativa, relacionada en rotación con el cigüeñal del
motor, para facilitar una señal de paso del pistón de un cilindro de
referencia del motor por una posición determinada, por ejemplo,
aproximadamente con 100º de avance antes del punto muerto superior
(P.M.H.) de este pistón.
Para optimizar el funcionamiento de un motor de
combustión interna con ciclo de cuatro tiempos, en particular para
controlar en condiciones satisfactorias una instalación de encendido
secuencial y/o una instalación de inyección de carburante multipunto
secuencial, de dicho motor, es conocido que la fase de los cilindros
del motor debe estar referenciada o debe ser reconocida, es decir,
que en cada instante en el curso del ciclo del motor se debe conocer
la posición de cada uno de los diferentes pistones del mismo, así
como la fase o el tiempo del ciclo del motor de cada uno de los
diferentes cilindros de éste y, en particular, el paso de los
pistones por la posición del punto muerto superior al inicio de la
fase de admisión, con la finalidad de definir de manera precisa el
instante de inyección de combustible y su paso por la posición del
punto muerto superior al principio de la fase de
combustión-expansión, con la finalidad de definir de
manera precisa el encendido (instante y energía de encendido), para
el caso en el que el motor de combustión interna es un motor de
encendido controlado.
En efecto, en una instalación de inyección
electrónica y multipunto de carburante, que comprende como mínimo un
inyector por cilindro, para inyectar cantidades dosificadas de
carburante justamente más arriba de la válvula o válvulas de
admisión correspondientes, y en el que los inyectores son accionados
periódicamente y como mínimo una vez por ciclo motor, consistiendo
la inyección secuencial en accionar los diferentes inyectores
sucesivamente y en un orden determinado, con la finalidad de
inyectar las cantidades dosificadas de carburante hacia los
cilindros en las condiciones más favorables con respecto a las fases
de admisión correspondientes. Igualmente, una instalación de
encendido secuencial permite controlar sucesivamente y en un orden
determinado el encendido en los diferentes cilindros, en las mejores
condiciones con respecto a las fases de
combustión-expansión correspondientes, es decir, en
la práctica, con un avance apropiado de encendido, con respecto al
punto muerto superior al inicio de la fase de
combustión-expansión correspondiente, en función de
las condiciones de funcionamiento del motor, todo ello sin emitir
simultáneamente chispas inútiles y algunas veces perjudiciales en
otro cilindro que se encuentre en un tiempo motor no adaptado para
recibir la chispa de encendido.
Las instalaciones de encendido y/o de inyección
de carburante de tipo secuencial para motores de combustión interna
comprenden de manera general un dispositivo de cálculo de control
del motor, que gestiona en especial el encendido y la inyección de
carburante, y que a estos efectos debe reconocer permanentemente la
fase de los cilindros con la finalidad de seguir de manera precisa
el desarrollo del ciclo motor en cada uno de ellos, para que el
dispositivo de cálculo que controla el motor pueda calcular y
ordenar la cantidad de carburante suministrada por cada inyector, es
decir, en realidad la duración de la inyección a partir de un
instante determinado, por una parte, y por otra parte, con la
finalidad de que el dispositivo de cálculo de control del motor
pueda calcular el instante de encendido y lo pueda provocar por el
control de la bobina de encendido correspondiente.
Sobre una referencia rotativa, solidaria en
rotación del cigüeñal o del volante de inercia del motor, y
constituida generalmente por una corona dentada, cuyos dientes,
repartidos sobre la periferia de la corona, constituyen referencias
de medición de velocidad de rotación del motor y de la posición del
cigüeñal, por su paso frente a un captador, por ejemplo, de
reluctancia variable, fijado sobre el motor, es conocido el disponer
como mínimo una referencia de posición, por ejemplo, constituida por
un diente y/o un espacio de anchura diferente a los otros, con la
finalidad de constituir una singularidad con respecto a los otros
dientes y/o espacios, regularmente repartidos, de manera que se
puedan referenciar sobre la corona dentada zonas de posición angular
que corresponden a una fase determinada de la carrera de los
pistones. Al pasar por delante del captador fijo, la referencia de
posición genera una señal distintiva a cada paso de los pistones del
motor en una posición fija conocida, lo que permite al dispositivo
de cálculo de control del motor el calcular, entre otros, los
instantes de paso por los puntos muertos superiores de los
diferentes
pistones.
pistones.
No obstante, en un motor de combustión interna de
ciclo de cuatro tiempos, un ciclo motor corresponde a dos vueltas de
rotación del cigüeñal, de manera que el pistón del cilindro de
referencia pasa, en el curso de cada ciclo motor, dos veces por el
punto muerto superior, pero en el curso de dos fases distintas del
ciclo motor.
En particular, para los motores de cuatro
cilindros en línea, numerados sucesivamente de 1 a 4 de un extremo
al otro del bloque motor, el orden de encendido de los cilindros
viene dado en general por la secuencia 1, 3, 4, 2 y los pistones de
los cilindros 1 y 4 pasan simultáneamente por el punto muerto
superior, y alternativamente uno al principio de una fase de
admisión y el otro al principio de una fase de
combustión-expansión, mientras que los pistones de
los cilindros 2 y 3 pasan igualmente de forma simultánea por el
punto muerto superior, con un desfase de media vuelta de cierre del
motor con respecto a los cilindros 1 y 4, y como éstos últimos
alternativamente al principio de una fase de admisión y al principio
de una fase de combustión-expansión.
Como consecuencia, se sabe que no es posible
obtener simultáneamente informaciones de posición angular y de fase
de los diferentes pistones de un motor de cuatro tiempos a partir de
las únicas señales resultantes de los pasos de las referencias de
posición de una corona dentada arrastrada junto con el cigüeñal por
delante de un captador fijado en el motor, es decir, a partir
únicamente de las señales facilitadas por un captador de posición
angular del motor que constituye simultáneamente, de modo muy
frecuente, un captador de velocidad de rotación del motor.
Para controlar convenientemente una instalación
de encendido secuencial y/o de inyección secuencial, es conocido el
utilizar informaciones complementarias, relativas a la fase de los
cilindros, y que se consiguen por un segundo captador, eventualmente
del mismo tipo que el primero, por ejemplo de reluctancia variable,
y sensible al paso por delante de las referencias, tales como
dientes, soportadas por una segunda referencia rotativa, tal como
una corona dentada, arrastrada en rotación a una velocidad que es la
mitad que la del cigüeñal, con la finalidad de que esta segunda
referencia efectúe una rotación completa por ciclo motor. A estos
efectos, es conocido el hacer la segunda referencia solidaria en
rotación del árbol de distribución de encendido o, más
frecuentemente, del árbol de levas o de su polea de arrastre. En
especial es conocido que la segunda referencia rotativa, arrastrada
con el eje de levas, lleve una única referencia de posición, que
coopera con el segundo captador para suministrar una señal a dos
niveles lógicos.
De este modo, la cooperación del primer captador
con la primera referencia rotativa procura información de posición
angular del pistón de un cilindro de referencia, mientras que la
cooperación del segundo captador y de la segunda referencia procura
información de fase de este cilindro de referencia, razón por la
cual el conjunto del segundo captador y de la segunda referencia
rotativa es denominada en general captador de fase del motor.
Sin embargo, la presencia de dos captadores y de
dos referencias rotativas es un factor que aumenta los costes y las
dimensiones y complejidad del montaje.
Para solucionar estos inconvenientes, la Patente
FR-A-2 692 623 propone un
procedimiento de referencia de los cilindros que suprime el captador
de fase del motor y lo sustituye por el análisis del par motor, para
detectar fallos de combustión consecutivos a una orden de paro de la
inyección de carburante en un cilindro de referencia, al pasar el
pistón de este último por el punto muerto superior.
De manera más precisa, este procedimiento para
producir una señal de referencia de los cilindros comprende las
etapas siguientes:
- -
- paro de la inyección del carburante para un cilindro determinado de referencia del motor, en un instante preciso y durante un período determinado;
- -
- observación, gracias a la señal de detección de los fallos de combustión, de la aparición de un fallo para el cilindro de referencia a continuación de ausencia de inyección y del instante de detección del fallo;
- -
- cálculo del número de posiciones del punto muerto superior que separan el instante de interrupción de la inyección para el cilindro de referencia, y el instante de detección del fallo de combustión que resulta de dicha interrupción e identificación por deducción del instante de paso por el punto muerto superior de admisión o explosión del cilindro de referencia; y
- -
- elaboración de la señal de referencia de los cilindros, esto último, en fase con la señal de punto muerto superior iniciada en el instante del paso por el punto muerto superior de admisión o explosión del cilindro de referencia y volviendo a tomar el orden de sucesión de las combustiones en los cilindros.
Este procedimiento tiene, no obstante, como
inconveniente que su puesta en práctica supone la presencia no
solamente de un captador de posición angular del motor, para
referenciar el paso por el punto muerto superior del pistón de un
cilindro de referencia, sino igualmente de un sistema de detección
de los fallos de combustión, que es apropiado para facilitar una
señal que permite la referencia de los fallos de combustión que
tienen lugar en los diferentes cilindros.
Otro inconveniente de este procedimiento es que
no puede ser puesto en práctica más que en un motor dotado de una
instalación de inyección de carburante con mando individual por
cilindro, de manera que no es utilizable sobre un motor equipado,
por ejemplo, de una instalación de inyección de carburante de tipo
monopunto y de una instalación de encendido secuencial.
Para suprimir el captador de fase o solucionar el
problema de las señales de fase erróneas o fallos de dicho captador,
se propuso ya igualmente por las Patentes
EP-A-0 640 762 y
DE-A-42 42 419 un procedimiento para
el reconocimiento de la fase de los cilindros de un motor
multicilíndrico de combustión interna con ciclo de cuatro tiempos,
dotado de una instalación de encendido y/o de inyección de
combustible con mando individual para cada cilindro, y comportando
el captador para facilitar una señal que permite identificar el paso
del pistón de un cilindro de referencia del motor en una posición
determinada, siendo el procedimiento del tipo que comprende como
mínimo un ciclo de etapas que consisten en:
- -
- controlar, sobre dicho cilindro de referencia y en el instante dado relacionado con el paso de dicho pistón del cilindro de referencia en dicha posición determinada, una perturbación de manera que provoque la variación del funcionamiento del motor,
- -
- observar el funcionamiento del motor y detectar una eventual variación de funcionamiento resultante de dicha orden de perturbación en dicho cilindro de referencia, y detectar el instante en que tiene lugar dicha variación de funcionamiento o ausencia de variación de funcionamiento del motor,
- -
- comparar dicho instante determinado de la orden de perturbación de dicho instante detectado en el que tiene lugar la variación de funcionamiento del motor o de dicha ausencia de variación de funcionamiento del motor, para deducir la fase del ciclo del motor en la que se encuentra dicho cilindro de referencia en la mencionada posición determinada y,
- -
- reconocer la fase de todos los cilindros del motor a partir del conocimiento de la fase del cilindro de referencia.
En el documento
EP-A-0 640 762, la perturbación
consiste en un paro completo de la orden de inyección o de encendido
para el cilindro de referencia, y la detección de la eventual
variación del funcionamiento del motor que resulta de ello consiste
en detectar un eventual fallo de combustión y el instante en que
tiene lugar este fallo de combustión.
Para detectar un fallo de combustión, en el
documento EP-A-0 640 762 se indica
la relación de las variaciones de la velocidad de rotación del motor
que resultan de la perturbación, y detectar los pasos de las
aceleraciones del pistón del cilindro de referencia bajo un umbral
de aceleración. Este procedimiento tiene como inconvenientes el
requerir la presencia de un circuito detector de fallos de
combustión, tal como en el documento
FR-A-2 692 623, y no permitir la
identificación de los cilindros más que después del paso del motor
en régimen estabilizado, y no en el arranque del motor.
En el documento
DE-A-42 42 419, la perturbación
consiste en una modificación del instante de encendido con respecto
al funcionamiento normal para el cilindro de referencia, es decir,
en el aumento o disminución del avance o del retraso del encendido
cuando el motor se encuentra en ralentí, y la detección de la
eventual variación de funcionamiento del motor que resulta de ello
consiste en detectar eventuales irregularidades de rotación del
motor y variaciones de régimen del mismo, o incluso variaciones del
caudal de aire de admisión al motor en ralentí en un régimen casi
estabilizado. Este procedimiento tiene por inconvenientes el ser
inaplicable en motores diesel, y de no ser eficaz más que después
del paso del motor a régimen casi estabilizado.
El problema al que se dedica la invención es el
de solucionar estos inconvenientes de los procedimientos conocidos
por los documentos EP-A-0 640 762 y
FR-A-2 692 623, y proponer otro
procedimiento de reconocimiento de la fase de los cilindros distinto
del conocido por el documento
DE-A-42 42 419 y que puede ser
puesto en práctica en un motor dotado de un captador de posición
angular, sin captador de fase ni sistema de detección de los fallos
de combustión, pudiendo tener el motor una instalación de inyección
de carburante con control individual y/o una instalación de
encendido con mando individual por cilindro. De esta manera, el
procedimiento de reconocimiento de la fase de los cilindros según la
invención puede ser puesto en práctica tanto si el encendido es
secuencial y cualquier tipo de inyección, por ejemplo, de un solo
punto, multipunto, de grupo completo ("full group") (es decir,
por inyección simultánea en todos los cilindros) o
semi-secuencial, simétrica, o
semi-secuencial asimétrica, o secuencial desfasada o
incluso secuencial no desfasada, como si la inyección es multipunto
secuencial con encendido de cualquier tipo, por ejemplo, estático o
gemelo-estático (es decir, produciendo chispas en
dos cilindros simultáneamente para cada media vuelta de giro del
motor).
A estos efectos, el procedimiento de la invención
del tipo antes indicado y conocido especialmente por el documento
DE-A-42 42 419, se caracteriza
porque el control de dicha perturbación consiste en ordenar o
controlar una modificación de la duración de inyección con respecto
al funcionamiento normal, distinto de un paro completo de la orden
de encendido y de la orden de inyección, y porque la detección de la
eventual variación de funcionamiento del motor que resulta de ello
consiste en detectar una eventual variación del par motor y el
instante en que tiene lugar dicha variación del par motor.
Cuando el motor está dotado de una instalación de
encendido con mando individual por cilindro, los cilindros del mismo
punto muerto superior son controlados simultáneamente después del
instante de arranque del motor o después de la detección de un
suceso susceptible de hacer perder el conocimiento de la fase de los
cilindros y hasta el reconocimiento de la fase de los cilindros.
Además, de manera ventajosa, el procedimiento de
la invención consiste en observar el par motor y detectar sus
variaciones por la observación y detección de variaciones de una
señal representativa del valor del par de los gases engendrado por
cada combustión en cada uno de los cilindros del motor.
Preferentemente, en este caso, el procedimiento
es puesto en práctica en un motor en el que la referencia rotativa
es una corona dentada, solidaria del volante de inercia o del
cigüeñal del motor, y en el que los dientes repartidos en su
periferia constituyen referencias de medición, para los cuales dicha
referencia de posición, que forma una singularidad sobre la corona,
constituye una referencia de indexado de las referencias de medición
por vuelta del volante o del cigüeñal, siendo el captador fijo con
respecto al motor un captador que define referencias y que está
montado en las proximidades de la corona, de manera que es
ventajosamente posible, tal como es conocido por el documento
FR-A-2 681 425, suministrar una
señal representativa del par de los gases a partir de las
duraciones, velocidades y variaciones de las velocidades de paso de
las referencias delante del captador, gracias al captador lógico del
par que se ha descrito en la Patente antes citada.
Para facilitar la determinación de la fase del
cilindro de referencia, el procedimiento consiste ventajosamente en
comparar el instante dado de la orden de perturbación con respecto
al instante detectado en el que tiene lugar la variación de par
motor o la ausencia de variación de par motor calculando el número
de pasos por el punto muerto superior del pistón del cilindro de
referencia entre los dos instantes mencionados o a partir del
instante determinado, y comparándolo como mínimo con un número
predeterminado, correspondiente a la fase determinada del cilindro
de referencia en el ciclo motor, al paso del pistón correspondiente
en dicha posición determinada.
El procedimiento de la invención puede consistir
en llevar a cabo como mínimo un ciclo de dichas etapas de
reconocimiento de fases desde el arranque del motor, después de como
mínimo obtener paso del pistón del cilindro de referencia en dicha
posición determinada o, por el contrario, no efectuar como mínimo un
ciclo de dichas etapas de reconocimiento de la fase más que después
de un número entero predeterminado de ciclos del motor contado a
partir del primer paso del pistón del cilindro de referencia en
dicha posición predeterminada, pudiendo consistir además el
procedimiento en reiniciar de manera sensiblemente periódica por lo
menos un ciclo de dichas etapas de reconocimiento de fase, con la
finalidad de confirmar o corregir el reconocimiento de la fase de
los cilindros.
Otras ventajas y características de la invención
se desprenderán de la descripción siguiente, a título no limitativo,
de ejemplos de realización que se describen haciendo referencia a
los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática de un
motor con encendido secuencial con su captador de posición
angular,
- la figura 2 es una vista esquemática en alzado
lateral del captador angular del motor de la figura 1,
- las figuras 3a, 3b, 3c, 3d son cronogramas en
superposición que representan respectivamente la señal de un
captador de las figuras 1 y 2, las señales de paso por el punto
muerto superior de los diferentes pistones del motor, y dos
detecciones posibles de variación del par motor después de una
modificación de encendido en uno de los cilindros del motor, y
- las figuras 4, 5 y 6a-6d
corresponden respectivamente a las figuras 1, 2 y
3a-3d para un motor de inyección secuencial,
representando las figuras 6c y 6d dos detecciones posibles de
variación de par motor después de una perturbación de inyección para
uno de los cilindros del motor.
En la figura 1, un motor de encendido controlado,
de cuatro tiempos y cuatro cilindros en línea, se ha representado
esquemáticamente con la letra M. El encendido en los cilindros de un
motor (M) está asegurado por intermedio de cuatro bobinas de
encendido (1), (2), (3) y (4), cada una de las cuales corresponde al
cilindro (no representado) del mismo orden del motor (M). Las
bobinas de encendido (1), (2), (3) y (4) son secuencialmente
alimentadas en corriente eléctrica para asegurar el encendido, por
una unidad electrónica de control motor (6) que controla en especial
igualmente la inyección de carburante hacia los cilindros del motor
(M). De manera conocida, esta unidad de control motor (6) cumple
especialmente las funciones de un dispositivo de cálculo y comprende
una o varias memorias vivas, una o varias memorias muertas, así
como, como mínimo, una unidad de tratamiento realizada en forma de
un microprocesador o microcontrolador. La unidad de control motor
(6) presenta igualmente diferentes interfaces de entrada y de salida
para, de modo correspondiente, recibir señales de entrada
procedentes de diferentes captadores de parámetros de funcionamiento
del motor, con la finalidad de efectuar operaciones y subministrar
señales de salida destinadas especialmente a inyectores de
combustible (no representados) y bobinas de encendido (1), (2), (3)
y (4).
De manera clásica, una secuencia de encendido de
los cilindros se efectúa en el orden siguiente: (1), (3),
(4),
(2).
(2).
Las señales de entrada de la unidad de control
motor (6) comprenden los impulsos subministrados por un captador de
reluctancia variable (7), fijado sobre el bloque del motor (M) y
montado en oposición y con proximidad con respecto a una corona
dentada (8) solidaria en rotación del volante del motor. En su
periferia, la corona (8) presenta dientes repartidos de forma
regular (9) que forman referencias de medición, así como una
singularidad (10) que constituye una referencia de indexado de los
dientes (9) y una referencia de posición angular del motor que,
cuando pasa por delante del captador (7), hace que éste último
subministre a la unidad (6) una señal indicadora del paso de los
pistones de los cilindros (1) y (4) simultáneamente por el punto
muerto superior. De manera conocida, el captador (7) es igualmente
sensible al paso de los dientes (9) y (10) para subministrar
impulsos proporcionales a la frecuencia de paso de los dientes, de
manera que la unidad (6) puede elaborar una señal de velocidad de
rotación del motor. Además, y como se explica más adelante, la
unidad (6) puede igualmente elaborar una señal representativa del
par de gas generado para cada combustión en cada uno de los
cilindros del motor (M), a partir de los impulsos recibidos del
captador (7).
El encendido en los cilindros que pasan
simultáneamente por un punto muerto superior está controlado
simultáneamente desde el instante del arranque del motor o desde la
detección de cualquier evento susceptible de provocar la pérdida de
conocimiento de la fase de los cilindros, hasta el nuevo
conocimiento de esta fase gracias al procedimiento que se describe
actualmente.
El procedimiento de reconocimiento o de
referenciado de la fase de los cilindros consiste en efectuar, como
mínimo, un ciclo de las etapas siguientes. Tal como se ha
representado por la figura 3a, a la recepción, por la unidad del
controlador del motor (6), del impulso (11), subministrado por el
captador (7) y que corresponde por el paso por el punto muerto
superior de los pistones de los cilindros (1) y (4), la unidad (6)
controla simultáneamente las bobinas (1) y (4) para provocar el
encendido en los cilindros (1) y (4) con una perturbación de
encendido en la bobina (1) con respecto al encendido normal, en el
instante en que tiene lugar la señal de punto muerto superior (12)
de la figura 3b. Esta perturbación de encendido en la bobina (1)
(que no corresponde a la invención) puede consistir en modificar el
instante de encendido, es decir, aumentar o disminuir el avance o
retraso del encendido normalmente calculado por la unidad de control
motor (6) en función de las condiciones de funcionamiento del motor
o incluso puede consistir en modificar la energía de encendido con
respecto a la normalmente definida por la unidad (6). La figura 3c
representa una señal (13) elaborada por la unidad (6) y que
corresponde a una variación detectada del par motor que se produce
menos de dos puntos muertos superiores después del instante de la
modificación del encendido (12) en la bobina (1), pero como
consecuencia de la orden de esta perturbación de encendido, lo que
permite llegar a la conclusión de que la variación de par ha sido
generada en el cilindro (1) y, por lo tanto, que el pistón del
cilindro (1) se encontraba en el punto muerto superior
correspondiente al principio de una fase de
combustión-expansión en el instante en el que la
unidad (6) ha ordenado la perturbación del encendido para este
cilindro. La señal (13), que proporciona testimonio de la variación
del par motor como consecuencia de la perturbación del encendido en
la bobina (1) de uno de los dos cilindros cuyos pistones se
encuentran en el punto muerto superior en el instante de la
perturbación, es una señal elaborada por la unidad (6) a partir de
la observación y de la detección de las variaciones del par de los
gases. A estos efectos, la unidad (6) presenta el dispositivo de
medición del par de un motor térmico de combustión interna que se
describe en la Patente francesa FR 2 681 425 y pone en práctica el
procedimiento descrito en esta Patente. Este dispositivo y
procedimiento conocidos permiten elaborar una señal representativa
del par de los gases a partir de los períodos, velocidades y
variaciones de las velocidades de paso de los dientes (9) de la
corona (8) por delante del captador (7). Para más detalles, se hará
referencia a la Patente francesa FR 2 681 425, y se limitará a
recordar que el procedimiento según la invención, para producir un
valor representativo del par de los gases medio Cg engendrado por
cada combustión de la mezcla gaseosa en los cilindros de un motor
térmico de combustión interna, siendo el motor del tipo que
comprende:
- -
- referencias de medición (dientes (9)) dispuestas sobre una corona (8) solidaria del volante de inercia o del cigüeñal;
- -
- medios (singularidad (10)) para definir una referencia de indexado de las referencias (9) por vuelta del volante o del cigüeñal;
- -
- un captador (7) del paso de las referencias (9), montado fijo en las proximidades de la corona (8);
- comprendiendo las operaciones esenciales siguientes:
- -
- elaboración de un valor primario representativo de la duración d_{i} de paso de cada una de las referencias (9) por delante del captador (7);
- -
- tratamiento de dicho valor primario d_{i} para producir dos valores secundarios respectivamente representativos de la velocidad angular media \Omega_{m} con respecto a las referencias (7) en el curso de un período de combustiones en el motor (M) y de la proyección Ecos\Phi, sobre la línea de referencia de fase de las referencias correspondientes a los períodos angulares de combustión, de la componente alternativa E de la velocidad angular instantánea \Omega_{i} de las referencias a la frecuencia de combustión en el motor; y
- -
- la combinación de estos dos valores secundarios según la relación Cg = -a.\Omega_{m}.Ecos\Phi + b.\Omega_{m}^{2} y obtener de esta manera el valor buscado, siendo los términos a y b constantes determinadas experimental- mente.
Como variante, la observación del par motor y la
detección de su variación resultan de la orden de perturbación de
encendido sobre el cilindro (1), escogida como cilindro de
referencia, y la detección del instante en que tiene lugar esta
variación de par motor se pueden asegurar por la observación y
detección de variaciones de una señal de par de los gases
representada por una información de otra naturaleza que la
mencionada anteriormente, por ejemplo, a partir de señales de
presión en las cámaras de combustión.
Si, tal como se ha representado en la figura 3d,
y contrariamente a la figura 3c, no se ha subministrado señal alguna
de variación del par motor a través del control de la evolución de
la señal del par de gas como consecuencia de la perturbación de
encendido controlada sobre la bobina (1), ello significa que esta
perturbación del encendido ha sido ordenada cuando el pistón del
cilindro (1) se encontraba en el punto muerto superior al principio
de una fase de admisión y que, por lo tanto, el pistón del cilindro
(4), simultáneamente en el punto muerto superior, se ha encontrado
al principio de una fase de
combustión-expansión.
A partir de esta deducción, que resulta de la
comparación entre el instante de la detección de la señal (13) en
que tiene lugar la variación del par motor y el instante de la orden
de perturbación del encendido (12), se puede deducir la fase de los
cilindros (1) y (4) y después la de los cilindros (2) y (3).
Esta comparación entre los instantes de la orden
de perturbación de encendido y de la detección de su consecuencia
sobre el par motor se puede asegurar por comparación del número de
puntos muertos superiores entre estos dos instantes con un número
umbral predeterminado, por ejemplo, dos puntos muertos superiores,
de manera que si la señal (13) de variación del par motor es
detectada menos de dos puntos muertos superiores después de la orden
de perturbación de encendido (12), tal como es el caso en la figura
3c, se deduce que el cilindro (1) se encontraba en fase de
combustión-expansión, mientras que si el número de
puntos muertos superiores consecutivos al de la orden de
perturbación (12) es superior a 2 antes de detectar una variación de
par motor, tal como se ha mostrado en la figura 3d, se deduce que el
cilindro (1) se encontraba en fase de admisión.
Para evitar cualquier ambigüedad en la relación
entre la orden de perturbación del encendido de la bobina y su
consecuencia sobre la variación del par motor, la perturbación es
ordenada sobre la bobina del cilindro de referencia durante un ciclo
motor completo.
Uno o varios ciclos consecutivos de las etapas de
reconocimiento de fase que se han descrito anteriormente pueden ser
efectuados desde el arranque del motor, por ejemplo, después del
primer paso o de varios primeros pasos del pistón del cilindro (1)
en el punto muerto superior.
Como variante, el ciclo de las etapas de
reconocimiento de fase se puede efectuar después de la fase de
arranque del motor, es decir, después de un número entero
predeterminado de ciclos de motor, contándose este número a partir,
por ejemplo, del primer paso del pistón del cilindro (1) por el
punto muerto superior.
Es igualmente posible, después de un ciclo de las
etapas de reconocimiento de fase, como mínimo, efectuado desde el
arranque del motor, volver a iniciar de forma sensiblemente
periódica después del arranque de nuevos cilindros de estas etapas
de reconocimiento, con la finalidad de confirmar o de corregir el
conocimiento de la fase de los cilindros resultante del ciclo o
ciclos de las etapas de reconocimiento anteriores.
En la figura 4, el motor (M) no difiere del motor
de la figura 1 más que por el hecho de comprender, en lugar de una
instalación de encendido secuencial, una instalación de alimentación
de carburante por inyección multipunto secuencial, mediante la cual
cada uno de los cilindros (1) a (4) del motor (M) es alimentado en
carburante por un inyector correspondiente (21), (22), (23) o (24),
controlado por la unidad de control motor (26), análoga a la unidad
(6) de la figura 1, y que controla igualmente el encendido, de
cualquier forma apropiada. Igual que la unidad (6), la unidad de
control motor (26) elabora igualmente una señal de velocidad de
rotación del motor, una señal de paso de los pistones de los
cilindros (1) y (4) al punto muerto superior, así como una señal
representativa del par de gases a partir de los impulsos que recibe
del captador (7), fijado, igual que en el ejemplo precedente, sobre
el motor (M) y sensible al paso de los dientes (9) y de la
singularidad (10) de la corona dentada (8) que gira con el cigüeñal,
en las mismas condiciones que se ha explicado anteriormente. La
unidad (26) de control motor comporta, por lo tanto, igualmente un
dispositivo de medición del par de un motor térmico de combustión
interna que es objeto de la Patente francesa FR 2 681 425 y utiliza
el procedimiento que se describe en esta Patente.
De manera conocida, la unidad (26) controla, de
manera secuencial, los instantes de abertura de los inyectores (21),
(22), (23) y (24), así como las duraciones de abertura de estos
inyectores con la finalidad de inyectar las cantidades de carburante
dosificadas en función de las condiciones de funcionamiento del
motor (M).
En este ejemplo, el procedimiento de
reconocimiento de fase comprende las etapas siguientes: en un primer
tiempo, a la recepción de la señal (31) de la figura 6a, que
corresponde al paso de la singularidad (10) por delante del captador
(7), y que indica el paso de los pistones de los cilindros (1) y (4)
con el punto muerto superior, se ordena al cilindro (1) escogido
como cilindro de referencia, una perturbación en el control del
inyector (21) correspondiente, perturbación que consiste en un
aumento o disminución de la duración de inyección, sin poder ser un
corte total de la inyección. Simultáneamente, la unidad de control
de motor (26) controla un encendido gemelo estático de los cilindros
(1) y (4). Se observa a continuación el par motor para detectar su
variación resultado de la orden de perturbación de inyección
referenciada en (32) en la figura 6b, y se detecta el instante en
que tiene lugar dicha variación del par motor, indicada por la señal
de variación del par de gases (33) de la figura 6c, obtenida menos
de dos puntos muertos superiores después del que corresponde a la
orden de perturbación de inyección en el inyector (21), en el caso
en el que el pistón del cilindro (1) se encontraba en el punto
muerto superior en fase de admisión cuando tiene lugar el control de
perturbación de inyección. Por el contrario, si la variación del par
motor, correspondiente a la señal (34) que indica una variación del
par de gases en la figura 6d, no ha sido detectada más que después
de 2 puntos muertos superiores que siguen al de la orden (32) de
perturbación de inyección en el inyector (21), se puede deducir que
la fase del cilindro (1) en el punto muerto superior de la orden de
perturbación de inyección era una fase de
combustión-expansión, y no de admisión.
En este ejemplo igualmente, la aproximación del
instante dado de la orden de perturbación y del instante detectado
en que tiene lugar la variación del par motor, a través de la
variación del par de gases, está asegurada calculando el número de
pasos por el punto muerto superior del pistón del cilindro de
referencia entre los dos instantes, y comparando este número como
mínimo a un número umbral predeterminado, para deducir la fase del
cilindro de referencia en el paso por el punto muerto superior
inicial considerado y para conocer la fase de todos los
cilindros.
Igual que en el ejemplo anterior, todos los
cilindros del motor pueden tener la fase referenciada a partir del
conocimiento de la fase del cilindro de referencia, y la
perturbación de inyección en el inyector (21) puede ser controlada
durante un ciclo motor completo. Un ciclo de reconocimiento de fase
puede ser conducido desde el arranque del motor, o un cierto número
de ciclos del motor después del arranque, y puede ser eventualmente
repetido de manera sensiblemente periódica para confirmación o
corrección del conocimiento de la fase de los cilindros que resulta
de un ciclo de reconocimiento de fase anterior.
Es evidente que el ejemplo de las figuras 1 a 3
puede ser aplicado a un motor dotado de una instalación de encendido
con control individual por cilindro, independientemente de la
naturaleza de su instalación de inyección, igual que el ejemplo de
las figuras 4 a 6 puede aplicarse a un motor dotado de una
instalación de inyección de carburante con control individual por
cilindro, independientemente de la naturaleza de su instalación de
control de encendido.
No obstante, el procedimiento de la invención es
ventajosamente aplicado en motores cuyas instalaciones de encendido
y de inyección son de tipo secuencial.
Finalmente, se debe observar que el procedimiento
de reconocimiento de fase que se describe con referencia a las
figuras 4 a 6 puede ser puesto en práctica en un motor diesel,
refiriéndose la orden de perturbación únicamente a la inyección de
carburante en el cilindro de referencia escogido.
Claims (9)
1. Procedimiento de reconocimiento de la fase de
los cilindros de un motor multicilíndrico (M) de combustión interna
con ciclo de cuatro tiempos, dotado de una instalación de inyección
(21, 22, 23, 24, 26) de carburante con control individual para cada
cilindro, y comportando un captador (7) para facilitar una señal que
permite identificar el paso del pistón de un cilindro de referencia
del motor por una posición determinada, comprendiendo el
procedimiento como mínimo un ciclo de etapas que comprenden:
- -
- producir en el cilindro mencionado de referencia y en un instante determinado relacionado al paso (11, 31) de dicho pistón del cilindro de referencia en dicha posición determinada, una perturbación (12, 32) de naturaleza tal que provoca una variación de funcionamiento del motor,
- -
- observar el funcionamiento del motor y detectar una variación eventual (13, 33, 34) de funcionamiento que resulta de dicha orden de perturbación (12, 32) sobre dicho cilindro de referencia y detectar el instante en que tiene lugar dicha variación de par motor (13, 33, 34) o la ausencia de esta variación de funcionamiento del motor,
- -
- comparar dicho instante determinado de la orden de perturbación (12, 32) de dicho instante detectado de la aparición de variación de funcionamiento del motor (13, 33, 34) o de dicha ausencia de variación de funcionamiento del motor, para deducir la fase del ciclo motor en la que se encuentra dicho cilindro de referencia en la mencionada posición determinada (11, 31), y
- -
- reconocer la fase de todos los cilindros del motor (M) a partir del conocimiento de la fase del cilindro de referencia,
caracterizado porque el
control de dicha perturbación (32) consiste en ordenar una
modificación de la duración de inyección con respecto a un
funcionamiento normal, distinto de una parada completa del control
de inyección, y porque la detección de la eventual variación de
funcionamiento del motor que resulta de ello consiste en detectar
una eventual variación (13, 33, 34) del par motor y del instante de
la aparición de dicha variación del par
motor.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los cilindros del mismo punto muerto
superior están controlados simultáneamente desde el instante del
arranque del motor o desde la detección de un suceso susceptible de
hacer perder el conocimiento de la fase de los cilindros y hasta el
reconocimiento de la fase de los cilindros.
3. Procedimiento, según una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque consiste en
observar el par motor y detectar sus variaciones por observación y
detección de variaciones de una señal, representativa del valor del
par de gases engendrado por cada combustión en cada uno de los
cilindros del motor (M).
4. Procedimiento, según la reivindicación 3, para
un motor (M) en el que una referencia rotativa, que coopera con
dicho captador (7) para facilitar la mencionada señal de paso del
pistón de dicho cilindro de referencia en dicha posición
determinada, es una corona dentada (8), solidaria del volante de
inercia o del cigüeñal del motor (M), y cuyos dientes (9) repartidos
en su periferia constituyen referencias de medición, para las cuales
una referencia de posición, que forma una singularidad (10) sobre la
corona (8), constituye una referencia de indexado de las referencias
de medición (9) por giro del volante o del cigüeñal, siendo el
captador (7) fijo con respecto al motor un captador del paso de la
referencias (9, 10) montado en las proximidades de la corona (8),
caracterizado por consistir en suministrar una señal
representativa del par de gases a partir de las duraciones,
velocidades y variaciones de las velocidades de paso de las
referencias (9, 10) por delante del captador (7).
5. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque consiste en
comparar dicho instante determinado de mando de perturbación (12,
32) de dicho instante detectado en el que tiene lugar la variación
de par motor (13, 33, 34) o de dicha ausencia de variación del par
motor calculando el número de pasos por el punto muerto superior del
pistón del cilindro de referencia entre dichos dos instantes o a
partir de dicho instante, y comparándolo como mínimo a un número
predeterminado, que corresponde a una fase determinada del cilindro
de referencia en el ciclo motor, al paso del pistón correspondiente
en dicha posición determinada.
6. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque consiste en
efectuar como mínimo un ciclo de dichas etapas de reconocimiento de
fase desde el arranque del motor (M) después de como mínimo su
primer paso del pistón del cilindro de referencia en la mencionada
posición determinada.
7. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque consiste en no
efectuar como mínimo un ciclo de dichas etapas de reconocimiento de
fase más que después de un número entero predeterminado de ciclos de
motor contado a partir del primer paso del pistón del cilindro de
referencia en dicha posición determinada.
8. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque consiste en
volver a poner en marcha sensiblemente de forma periódica por lo
menos un ciclo de dichas etapas de reconocimiento de fase con la
finalidad de confirmar o corregir el conocimiento de la fase de los
cilindros.
9. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque consiste en
ordenar dicha perturbación (12, 32) sobre el mencionado cilindro de
referencia durante un ciclo motor.
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