ES2247207T3 - Dispositivo para detectar una anormalidad en un sistema de admision de un motor. - Google Patents
Dispositivo para detectar una anormalidad en un sistema de admision de un motor.Info
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Abstract
Un dispositivo de detección de anormalidad en el sistema de admisión de un motor para detectar una anormalidad en una válvula (13) de control de remolino de un sistema de admisión de un motor, que comprende: un medidor (17) de caudal de aire para detectar una cantidad (GF) de aire de admisión del sistema de admisión; y un circuito (16; 26) de dictamen de anormalidad que compara la cantidad (GF) de aire de admisión detectada por el medidor (17) de caudal de aire o una relación (ëF) de mezcla de una cantidad de inyección de combustible del motor calculada mediante un circuito (26) de cálculo de cantidad de inyección y la cantidad (GF) de aire de admisión detectada por el medidor (17) de caudal de aire con un valor de referencia (GP.; ëS) para de ese modo establecer un dictamen en cuanto a sí existe una anormalidad en la válvula (13) de control de remolino, caracterizado porque. el circuito (16;26) de dictamen de anormalidad establece el dictamen cuando la válvula (13) de control de remolino está desconectada.
Description
Dispositivo para detectar una anormalidad en un
sistema de admisión de un motor.
Este invento se refiere a un dispositivo de
detección para detectar anormalidades en una válvula de control de
remolino en el sistema de admisión de un motor.
En el colector de admisión de un motor está
instalada una válvula de control de remolino. Mediante el cierre
completo de la válvula de control de remolino en el intervalo de
baja carga y bajas revoluciones por minuto del motor, se puede
aumentar la velocidad del flujo de admisión en el interior de la
cámara de combustión para formar un remolino en la cámara de
combustión, obteniéndose de ese modo un perfeccionamiento en cuanto
a la combustión.
Supóngase que esta válvula de control de remolino
se agarrota en el estado completamente cerrado. En el intervalo de
alta carga y altas revoluciones por minuto, se debe ajustar la
válvula de control de remolino para que se encuentre en estado
totalmente abierto con el fin de suministrar una gran cantidad de
aire de admisión a la cámara de combustión. Si, en este intervalo,
no se puede abrir la válvula de control de remolino, aumentará la
resistencia a la admisión, resultando en una insuficiencia en la
cantidad de aire de admisión. Cuando la cantidad de aire de admisión
no es suficiente y la combustión se efectúa en un estado rico en
combustible, la temperatura de los gases de escape del motor
aumenta, con lo que aumenta la carga térmica del pistón, colector de
escape, turboalimentador, catalizador, etcétera, resultando en un
deterioro de la fiabilidad de estos componentes. Por tanto, en el
sistema de admisión del motor, es necesario detectar cualquier
anormalidad que conduzca a una insuficiencia en la cantidad de aire
de admisión, tal como el cierre anormal de la válvula de control de
remolino.
Por ejemplo, según se describe en la solicitud de
patente japonesa núm. Hei no 11-218028, como un
dispositivo para detectar un fallo de funcionamiento de la válvula
de control de remolino del motor, es conocido un dispositivo en el
que se determina que la válvula de control de remolino se ha
agarrotado en la posición cerrada si, en el intervalo de alta carga
y altas revoluciones por minuto del motor, la cantidad de aire de
admisión es menor que un valor de referencia.
Sin embargo, en la técnica descrita en la
solicitud de patente japonesa núm. Hei 11-21 8028,
el valor de referencia se calcula a partir de la apertura de la
válvula de estrangulación y de la velocidad del motor, por lo que es
necesario suministrar una función de interpolación en tabla para la
corrección en valores altos, con el resultado de que aumenta la
capacidad de los datos para la detección de fallos.
La patente de EE.UU. nº 5.670.715A describe un
dispositivo para detectar un fallo de funcionamiento en un sistema
de admisión de motor que tiene una válvula de control de remolino,
que minimiza gradualmente una desviación de la velocidad de rotación
del motor muestreado dentro de un período de tiempo predeterminado
mediante el ajuste de la relación aire/combustible mientras la
válvula de control de remolino está cerrada para generar remolinos.
La relación aire/combustible obtenida como resultado de minimizar la
desviación en velocidad de rotación se compara con una relación de
aire/combustible de referencia, diagnosticando de ese modo un fallo
de funcionamiento en el mecanismo de control del aire de admisión
tal como un defecto mecánico o eléctrico de una válvula de
conmutación, de un diafragma o de la válvula de control de
remolino.
Un objeto del presente invento es proporcionar un
dispositivo alternativo para detectar una anormalidad en una válvula
de control de remolino de un sistema de admisión de un motor.
De acuerdo con el presente invento, se provee un
dispositivo de detección de anormalidad en el sistema de admisión de
un motor según se ha definido en la reivindicación 1. En las
reivindicaciones subordinadas se especifican desarrollos
adicionales.
La Figura 1 es un diagrama que ilustra una
estructura en un caso en el que un dispositivo de detección de
anormalidad en el sistema de admisión de un motor de acuerdo con el
ejemplo 1 se ha aplicado a un vehículo en el que está instalado un
motor diesel;
La Figura 2 es un gráfico que muestra la
relación entre la presión del aire de admisión de un colector de
admisión y la cantidad de aire de admisión detectada por un medidor
de caudal de aire instalado en el dispositivo de detección de
anormalidad del sistema de admisión de un motor de acuerdo con el
Ejemplo 1;
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento de la detección de anormalidad del dispositivo de
detección de anormalidad del sistema de admisión de un motor de
acuerdo con el Ejemplo 1;
La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento de la detección de anormalidad de un dispositivo
de detección de anormalidad de un sistema de admisión de motor de
acuerdo con el Ejemplo 2;
La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento de la detección de anormalidad de un dispositivo
de detección de anormalidad del sistema de admisión de motor de
acuerdo con el Ejemplo 3;
La Figura 6 es un diagrama que ilustra una
estructura en un caso en el que un dispositivo de detección de
anormalidad de un sistema de admisión de motor de acuerdo con el
Ejemplo 5 se ha aplicado a un vehículo en el que está instalado un
motor diesel; y
La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra
el funcionamiento de la detección de anormalidad de un dispositivo
de detección de anormalidad de sistema de admisión de motor de
acuerdo con el Ejemplo 5.
A continuación se describe este invento con
referencia a los Ejemplos. Los Ejemplos 2 y 6 son realizaciones del
invento.
Ejemplo
1
La Figura 1 muestra la configuración de sistema
cuando un dispositivo de detección de anormalidad en el sistema de
admisión de un motor de acuerdo con el Ejemplo uno se ha aplicado a
un vehículo en el que está instalado un motor diesel.
Como se muestra en el dibujo, conectado a una
culata 2 de un cuerpo principal 1 de motor diesel existe un colector
4 de admisión que constituye una parte de un conducto 3 de admisión
y un colector 6 de escape que constituye una parte de un conducto
5 de escape. Un extremo del conducto 3 de admisión está unido a un
depurador 7 de aire para introducir aire de la atmósfera, y en el
conducto 3 de admisión se ha instalado un compresor 8a de un
turboalimentador 8, un enfriador intermedio 9, y una válvula 10 de
estrangulación de admisión. En este caso, el conducto 3 de
admisión, el depurador 7 de aire, el compresor 8a, el enfriador
intermedio 9, y la valvular 10 de estrangulación de admisión
constituyen un sistema de admisión de motor para suministrar aire a
una cámara de combustión de la culata 2. En el conducto 5 de
escape, está instalada una turbina de escape 8b del
turboalimentador 8.
El conducto 5 de escape comunica con el conducto
3 de admisión en el lado de aguas abajo de la válvula 10 de
estrangulación de admisión a través de un conducto 11 de
recirculación de gases de escape (en adelante EGR), en el que se ha
provisto una válvula 12 de EGR. Mediante el accionamiento de la
válvula 12 de EGR, se introduce una parte de los gases de escape
contenidos en el conducto 5 de escape al conducto 3 de admisión
como gas de EGR.
El colector 4 de admisión está provisto de una
lumbrera tangencial 4a y de una lumbrera helicoidal 4b, que están
conectadas a la culata 2. En la lumbrera tangencial 4a está
instalada una válvula 13 de control de remolino. Cuando la válvula
13 de control de remolino está abierta, se suministra aire a la
cámara de combustión a través de la lumbrera tangencial 4a y de la
lumbrera helicoidal 4b. Cuando válvula 13 de control de remolino
está totalmente cerrada, la lumbrera tangencial 4a está cerrada, y
el aire se suministra a la cámara de combustión exclusivamente a
través de la lumbrera helicoidal 4b.
En el lado de aguas arriba de la válvula 13 de
control de remolino del colector 4 de admisión y en el lado de
aguas abajo del compresor 8a del turboalimentador 8, se han
provisto un detector 14 de presión para detectar la presión del aire
de admisión en el colector 4 de admisión y un detector 15 de
temperatura para detectar la temperatura del aire de admisión,
estando los dos detectores conectados respectivamente a una unidad
de control de motor (en adelante ECU) 16. El detector 14 de presión
constituye una unidad de detección para detectar un valor
relacionado con una cantidad de aire de admisión del sistema de
admisión del motor.
Adicionalmente, en el conducto 3 de admisión del
lado de aguas abajo del depurador 7 de aire, se ha provisto un
medidor 17 de caudal de aire para detectar la cantidad de aire de
admisión del sistema de admisión del motor, y está conectado a la
ECU 16.
El medidor 17 de caudal de aire sirve para
detectar la cantidad de aire de admisión suministrada a la cámara
de combustión a través del conducto 3 de admisión. Por ejemplo, es
del tipo torbellino Karman o del tipo de paleta móvil. El medidor 17
de caudal de aire está compuesto de un detector de caudal y de un
detector de temperatura, y la ECU 16 calcula un valor real GF de
presión de aire de admisión basándose en una señal de caudal y en
una señal de temperatura.
La ECU 16 está conectada al detector 14 presión,
al detector 15 de temperatura, y al medidor 17 de caudal de aire, y
constituye un circuito de dictamen de anormalidad para establecer
un dictamen en el sentido de si existe alguna anormalidad en el
sistema de admisión basándose en las señales procedentes de estos
componentes.
En el sistema de admisión de motor, el aire
atmosférico se introduce en el conducto 3 de admisión a través del
depurador 7 de aire, y se carga de presión y se comprime mediante el
turboalimentador 8. El aire de admisión que ha alcanzado una
temperatura elevada como consecuencia de la carga de presión
realizada por el turboalimentador 8 se enfría mediante el enfriador
intermedio 9 y luego pasa a través de la válvula 10 de
estrangulación de admisión antes de introducirse en la cámara de
combustión a través de la lumbrera tangencial 4a y de la lumbrera
helicoidal 4b del colector 4 de admisión.
Suponiendo que la cantidad de aire de admisión
tomada en el conducto 3 de aire de admisión es igual a g, que la
presión de aire de admisión es p, y que la temperatura del aire de
admisión es igual a t, g y p/t están en una correlación positiva;
cuanto mayor sea la presión p del aire de admisión, mayor será la
cantidad g de aire de admisión, y cuanto menor sea la temperatura t
del aire de admisión, mayor será la cantidad g de aire de
admisión.
Adicionalmente, si la presión p del aire de
admisión es la misma, cuanto menor sea la resistencia de admisión,
mayor será la cantidad g de aire de admisión. Por ejemplo, cuando la
válvula 13 de control de remolino instalada en el conducto 3 de aire
de admisión está totalmente cerrada, la lumbrera tangencial 4a está
cerrada, y el aire se suministra a la cámara de combustión solamente
a través de la lumbrera helicoidal 4b, de tal manera que la
resistencia de admisión en el colector 4 de admisión aumenta, y la
cantidad g del aire de admisión llega a hacerse pequeña. Por otra
parte, cuando la válvula 13 de control de remolino está abierta, el
aire se suministra a la cámara de combustión tanto a través de la
lumbrera tangencial 4a como de la lumbrera helicoidal 4b, con lo
cual la resistencia de admisión del colector 4 de admisión
disminuye, y la cantidad g de aire de admisión llega a hacerse
grande.
Como se muestra en la Figura 2, la cantidad real
GF de aire de admisión, que es la cantidad real de aire de admisión
del conducto 3 de admisión detectada por el medidor 17 de caudal de
aire, y la presión Pim de aire de admisión en el colector 4 de
admisión que constituye una parte del conducto de admisión 3 están
en una correlación positiva; cuando aumenta la presión Pim del aire
de admisión, aumenta también la cantidad real GF de aire de
admisión. Adicionalmente, puesto que existe una diferencia en la
resistencia de admisión en el conducto 3 de admisión entre el caso
en el que la válvula 13 de control de remolino está totalmente
cerrada y el caso en el que está totalmente abierta, si la presión
Pim del aire de admisión es la misma, se produce una diferencia en
la cantidad GF de aire de admisión, según se indica por la línea de
trazos A. Además, según se indica por la línea B de trazos, si la
cantidad real GF de aire de admisión es la misma, surge una
diferencia en la presión Pim del aire de admisión.
De este modo, en este dispositivo para detectar
anormalidades en el sistema de admisión de este ejemplo, se detecta
cualquier anormalidad en el sistema de admisión de motor mediante la
utilización del hecho siguiente: cuando existe cualquier anormalidad
en el conducto 3 de admisión y aumenta la resistencia de admisión,
si la cantidad real GF de aire de ambición en el conducto 3 de
admisión detectada por el medidor 17 de caudal de aire es la misma,
aumenta la presión Pim del aire de admisión detectada por el
detector de presión 14.
En lo que sigue, se describirá el funcionamiento
del dispositivo de detección de anormalidad en el sistema de
admisión de motor de este ejemplo basándose en el diagrama de flujo
de la Figura 3
La rutina de la detección de anormalidad del
sistema de admisión que se muestra en este diagrama de flujo se
ejecuta en un periodo predeterminado de tiempo mediante la ECU
16.
En la etapa S1, se establece un dictamen en
cuanto a si se ha satisfecho o no la condición previa para
establecer el criterio de detección de anormalidad en el sistema de
admisión. Es decir, se comprueba sí el detector 14 de presión, el
detector 15 de temperatura, y el medidor 17 de caudal de aire
usados para la detección de anormalidad están fuera de servicio o
no, estableciendo un dictamen en cuanto a si se ha satisfecho la
condición de requisito previo para que la ECU 16 realice una
detección apropiada de anormalidad.
Cuando se ha satisfecho la condición previa, se
calcula la cantidad de aire de admisión en la etapa S2 basándose en
la presión Pim de aire de admisión detectada por el detector 14 de
presión, sirviendo el valor así obtenido como la cantidad calculada
GP de aire de admisión. Luego, el procedimiento avanza a la etapa
S3. Cuando no se ha satisfecho la condición previa, el
procedimiento avanza a la etapa S10.
En la etapa S3, se corrige la cantidad calculada
GP de aire de admisión basándose en la temperatura Tim de aire de
admisión detectada por el detector 15 de temperatura,
sustituyéndose el valor de GP. por el valor GP después de la
corrección. De ese modo, la cantidad calculada GP de aire de
admisión se calcula como una función con respecto a la presión Pim
de aire de admisión y a la temperatura Tim del aire de
admisión.
A continuación, en la etapa S4 se detecta la
cantidad real GF de aire de admisión mediante el medidor 17 de
caudal de aire.
Adicionalmente, en la etapa S5, se establece un
dictamen de anormalidad provisional, estableciendo un dictamen en
cuanto a si el valor obtenido mediante la sustracción de la cantidad
real de aire de admisión GF de la cantidad calculada GP de aire
de admisión, es decir GP - GF, es mayor que un valor
predeterminado \alpha Cuando GP - GF es mayor que á, en la etapa 6
se determina que existe una posibilidad de anormalidad en el sistema
de admisión, y se enciende una señal F1 de dictamen de anormalidad
provisional. Además, se incrementa un contador C1 de tiempo de
continuación que se ajusta inicialmente a cero y que cuenta el
tiempo durante el cual la señal F1 de dictamen de anormalidad está
continuamente encendida, y el procedimiento avanza a la etapa S7,
donde se desconecta la señal F1 de dictamen de anormalidad
provisional, y el contador C1 de tiempo de continuación se pone a
cero. Luego, el procedimiento avanza a la etapa S8.
A continuación, en la etapa S8, se establece una
decisión en cuanto a si el contador C1 de tiempo de continuación ha
alcanzado o no un valor predeterminado de tiempo de continuación.
Cuando el contador C1 de tiempo de continuación ha alcanzado un
tiempo predeterminado de continuación, en la etapa S9 se determina
que ha aumentado la posibilidad de anormalidad, y se vuelve encender
una señal F2 de dictamen de continuación de anormalidad
provisional. Además, se incrementa un contador C2 de número de veces
que inicialmente estaba puesto a 0. El contador C2 de número de
veces cuenta el número de veces que el contador C1 de tiempo de
continuación ha alcanzado un tiempo predeterminado de continuación.
Cuando, como resultado de que la señal F1 de dictamen de
anormalidad provisional ha estado encendida durante el tiempo
predeterminado de continuación, la señal F2 de dictamen de
continuación de anormalidad provisional se enciende, la señal F1 de
dictamen de anormalidad provisional se apaga para establecer el
dictamen de anormalidad provisional en la etapa S5 desde el
principio. Al mismo tiempo, el contador C1 de tiempo de continuación
se pone a cero.
Por otra parte, cuando el contador C1 de tiempo
de continuación no ha alcanzado un tiempo predeterminado de
continuación, se prescinde de la etapa S9, y el procedimiento
avanza a la etapa S11. Adicionalmente, en la etapa S1, si no se ha
satisfecho la condición previa, el procedimiento avanza a la etapa
S11 por medio de la etapa S10. En la etapa S10, la señal F1 de
dictamen de anormalidad provisional y la señal F2 de dictamen de
continuación de anormalidad provisional se apagan y, al mismo
tiempo, el contador C1 de tiempo de continuación y el contador C2
de número de veces se ponen a 0. Es decir, estas señal es y los
contadores se inicializan, y luego el procedimiento avanza a la
etapa S11.
A continuación, en la etapa S11, se establece un
dictamen en cuanto a si el contador C2 de número de veces ha
alcanzado o no un número predeterminado de veces. Cuando el
contador C2 de número de veces ha alcanzado un número predeterminado
de veces, en la etapa S12 se determina que existe definitivamente
una anormalidad en el sistema de admisión, y se enciende una señal
F3 de anormalidad real, completando una serie de procesos de
detección de anormalidades. Cuando el contador C2 de número de veces
no ha alcanzado un número predeterminado de veces, se prescinde de
la etapa S12 para completar una serie de procesos de detección de
anormalidades.
Cuando se enciende la señal F3 de anormalidad
real, se ejecuta una rutina diferente de la descrita anteriormente,
mediante la que se llevan a cabo unos procedimientos de doble
protección con respecto a la anormalidad en el sistema de admisión
del motor. En cuanto a los procedimientos de doble protección, se
suspenden el control de la válvula de remolino y el control de la
EGR. Además, con objeto de que el motor no se pueda hacer funcionar
en un intervalo de altas revoluciones por minuto y alta carga, se
efectúa una restricción de la aceleración, llevando a cabo un
seudocontrol con el fin de restringir la cantidad de inyección de
combustible con respecto a los datos del detector de apertura del
acelerador, o bien directamente restringiendo la cantidad de
combustible inyectada en la cámara de combustión.
Cuando se ha encendido la señal F3 de anormalidad
real, esta señal F3 de anormalidad real no se apaga exclusivamente
mediante la desconexión del interruptor de encendido del vehículo.
Solamente cuando se intercepte la línea que conecta eléctricamente
entre sí la ECU 16 y la batería del vehículo, se apagará la señal
F3 de anormalidad real.
De este modo, cuando existe alguna anormalidad en
el sistema de admisión y varía la resistencia de admisión, cambia
el valor obtenido restando la cantidad real GF de aire de admisión
detectada por el medidor de 17 de caudal de aire de la cantidad GP
de aire de admisión calculada a partir de la presión Pim de aire de
admisión detectada por el detector 14 de presión y de la
temperatura Tim. del aire de admisión detectada por el detector 15
de temperatura, es decir, el valor de GP - GF, de tal manera que,
mediante la comparación de este valor con el valor predeterminado á,
es posible detectar con mucha precisión una anormalidad en el
sistema de admisión.
Además, no hay necesidad de proporcionar una
función de interpolación por tabla para la corrección de valores
altos, y también en valores altos, es posible detectar una
anormalidad en el sistema de admisión del motor mediante el uso del
mismo dispositivo de detección de anormalidades de sistema de
admisión sin llevar a cabo ningún procedimiento particular en
relación con la corrección de presión atmosférica. Adicionalmente,
la capacidad de datos para la detección de una anormalidad en el
sistema de admisión podría ser pequeña.
Adicionalmente, puesto que no se trata de un
sistema en el que la cantidad de aire de admisión detectada por el
medidor 17 de caudal de aire se compare con un valor de referencia,
es posible establecer un dictamen de anormalidad con mucha precisión
incluso en los intervalos de velocidades baja y media de motor, en
los que la cantidad de aire de admisión aumenta marcadamente de
acuerdo con la velocidad del motor.
Cuando falla la condición de dictamen de
anormalidad provisional antes del que se haya satisfecho
continuamente la condición de dictamen de anormalidad provisional de
la etapa S5 durante un período predeterminado de tiempo, la señal
F1 de dictamen de anormalidad provisional se apaga, y se determina
que no existen anormalidades en el sistema de admisión, con lo que
no existe peligro de que se produzca un dictamen erróneo en la
detección de anormalidades. En particular, en un estado de
transición en el que la velocidad del motor varía enormemente o la
carga fluctúa en gran escala, como ocurre en el caso de la
aceleración del motor y en casos análogos, es posible eliminar un
dictamen erróneo en la detección de anormalidades.
Ejemplo
2
El dispositivo de detección de anormalidad en el
sistema de admisión de motor del Ejemplo 2 difiere del dispositivo
de detección de anormalidades en el sistema de admisión del Ejemplo
1 en que la válvula 13 de control de remolino está conectada a la
ECU 16. La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra el
funcionamiento de un dispositivo de detección de anormalidad del
sistema de admisión de acuerdo con este ejemplo.
Este diagrama de flujo difiere del diagrama de
flujo de la Figura 3 que ilustra el Ejemplo 1 en que se ha provisto
la etapa S1a después de la etapa S1 y en que se ha provisto la
etapa S12a en lugar de la etapa S12.
En la etapa S1, se establece un dictamen en
cuanto a sí se ha satisfecho o no la condición previa para la
detección de anormalidad en el sistema de admisión. Cuando se ha
satisfecho la condición previa, se establece un dictamen en la etapa
S1a en cuanto a sí la válvula 13 de control de remolino está
conectada o no como una condición previa adicional para realizar el
dictamen de detección de anormalidad. Cuando la válvula 13 de
control de remolino está desconectada, el procedimiento avanza hasta
la etapa S2. Cuando la válvula 13 de control de remolino no está
desconectada, el procedimiento avanza a la etapa S10, realizándose
en cada caso los mismos procedimientos que en el Ejemplo 1.
A continuación, cuando en la etapa S11 el
contador de número de veces ha alcanzado un número predeterminados
de veces, en la etapa S12a se determina que existe una anormalidad
definida en el sistema de admisión, y se enciende la señal F3 de
anormalidad real. Al mismo tiempo, se determina que la anormalidad
en el sistema de admisión es atribuible a una anormalidad en la
válvula 13 de control de remolino.
Cuando la válvula 13 de control de remolino está
desconectada, está válvula 13 está abierta, y el aire se suministra
a la cámara de combustión a través tanto de la lumbrera tangencial
4a como de la lumbrera helicoidal 4b, por lo que no debería
existir aumento en la resistencia de admisión en el conducto 13 de
admisión. Si, a pesar de ello, en la etapa S5 se determina que el
valor de GP - GF es mayor que el valor predeterminado \alpha, y
el procedimiento avanza hasta a la etapa S12a tras una serie de
procesos, se puede considerar la anormalidad en el sistema de
admisión como atribuible al cierre de la válvula 13 de control de
remolino.
Ejemplo
3
En el Ejemplo 1, la temperatura Tim del aire de
admisión se detecta mediante el uso del detector 15 de temperatura.
Sin embargo, si se puede predecir la temperatura Tim del aire de
admisión en una condición de funcionamiento del motor, se podría
ajustar la temperatura Tim del aire de admisión a un valor fijo en
la ECU 16, y se puede omitir el detector 15 de temperatura.
El funcionamiento del dispositivo de detección de
anormalidad en el sistema de admisión de motor de este ejemplo se
ilustrará con referencia al diagrama de flujo mostrado en la Figura
5. En este caso, la cantidad calculada GP de aire de admisión se
calcula exclusivamente como una función de la presión Pim del aire
de admisión, por lo que no existe ninguna correspondencia con la
etapa S3 del diagrama de flujo de la Figura 3 que ilustra el Ejemplo
1, y el procedimiento avanza desde la etapa S2 a la etapa S4.
Ejemplo
4
En el Ejemplo 1, la cantidad calculada GP de aire
de admisión se calcula basándose en la presión Pim del aire de
admisión y en la temperatura Tim del aire de admisión de las
etapas S2 y S3 del diagrama de flujo de la Figura 3. Sin embargo,
también es posible para la fórmula de cálculo de obtención de la
cantidad calculada GP de aire de admisión incluir un coeficiente que
use como un parámetro la velocidad del motor, por lo que es posible
determinar la cantidad calculada de aire de admisión con mucha
precisión, haciendo posible detectar anormalidades con mayor
exactitud.
Los dispositivos de detección de anormalidades en
los sistemas de admisión de motor de los Ejemplos 1 a 4 descritos
anteriormente son ampliamente aplicables a la detección de
anormalidad en un sistema de admisión, haciendo también posible
detectar el atascamiento de un enfriador intermedio y de un
depurador de aire. También son aplicables a la atención de
anormalidades en el sistema de admisión de un motor de gasolina.
Por ejemplo, son capaces de detectar el agarrotamiento de una
válvula de estrangulación. Adicionalmente, puesto que el valor de la
cantidad real GF de aire de admisión varía cuando el medidor 17 de
caudal de aire se deteriora con el tiempo, es posible detectar una
anormalidad en el medidor 17 de caudal de aire mediante la
comparación durante un largo período de tiempo de cambios en el
valor obtenido restando la cantidad real GF de aire de admisión de
la cantidad calculada GP de aire de admisión, es decir, GP - GF.
Además, en lugar del medidor de caudal de aire compuesto de un
detector de caudal y de un detector de temperatura, también es
posible usar un medidor de caudal de aire que consista solamente en
un detector de caudal.
Según se ha descrito anteriormente, el circuito
de dictamen de anormalidad compara la cantidad calculada de aire de
admisión cuyo cálculo se ha hecho basándose en la presión de aire de
admisión detectada por el detector de presión con la cantidad real
de aire de admisión que es la cantidad de aire de admisión
detectada por el medidor de caudal de aire, para de ese modo
realizar un dictamen de anormalidad en el sistema de admisión,
por lo cual es posible detectar una normalidad en el sistema de
admisión de motor con mucha precisión, y no hay necesidad de llevar
a cabo correcciones por los valores altos, haciendo posible mantener
la capacidad de datos para detección de anormalidades en un nivel
bajo.
Ejemplo
5
La Figura 6 muestra la configuración del
sistema cuando se aplica un dispositivo de detección de anormalidad
de sistema de admisión de motor de acuerdo con el Ejemplo 5 de este
invento a un vehículo en el que esté instalado un motor diesel.
En este sistema de detección de anormalidad en
el sistema de admisión de motor, se han provisto un detector 24 de
rotación de motor y una válvula 25 de inyección de combustible en
lugar del detector 14 de presión y del detector 15 de temperatura
del dispositivo de detección de anormalidad del sistema de admisión
del Ejemplo 1, y una ECU 26 en lugar de la ECU 16. Los componentes
que sean iguales o equivalentes a los del Ejemplo 1 se han indicado
por los mismos números de referencia, y se omitirá una descripción
detallada de dichos componentes.
La válvula 25 de inyección de combustible está
instalada en la culata 2, y está conectada a la ECU 26. Además, el
cuerpo principal 1 del motor está provisto del detector 24 de
rotación del motor, que está conectado a la ECU 26.
Adicionalmente, como en el Ejemplo 1, en el
conducto 3 de admisión en el lado de aguas abajo del depurador 7 de
aire está instalado un medidor 17 de caudal de aire para detectar la
cantidad de aire de admisión del sistema de admisión del motor
diesel 1, que está conectado a la ECU 26. El medidor 17 de caudal de
aire sirve para detectar la cantidad de aire de admisión
suministrada a la cámara de combustión a través del conducto 3 de
admisión. Por ejemplo, es del tipo de torbellino Karman o del tipo
de paleta móvil.
La ECU 26 constituye el circuito de dictamen de
anormalidad para el sistema de admisión y, al mismo tiempo,
constituye un circuito de cálculo de cantidad de inyección para
calcular la cantidad \Omega del combustible inyectado en la cámara
de combustión a través de la válvula 25 de inyección de combustible.
La ECU 26 calcula la cantidad \Omega de inyección de combustible
basándose en la apertura del acelerador, en la presión, etc.,
obtenidas mediante un detector de apertura de acelerador (no
mostrado), un detector de presión (no mostrado) instalado en el
colector 4 de admisión,
etc.
etc.
En el caso de un motor diesel, cuando no existe
anormalidad en el sistema de admisión, la cantidad g de aire de
admisión suministrada al conducto 3 de admisión es mayor que la
cantidad necesaria de aire para la combustión completa de
combustible en la cantidad \Omega de inyección de combustible.
Suponiendo que la relación entre el peso del aire y el peso de
combustible en el momento de la combustión completa es la relación
teórica c entre aire y combustible, la cantidad necesaria teórica g0
de aire se puede expresar de la forma siguiente: g0 = \Omega x
\rho x c, donde \Omega es la cantidad de inyección de
combustible; \rho es la densidad del petróleo ligero usado como
combustible, y c es la relación teórica entre aire y combustible
(que, por ejemplo, es 14,6). La relación entre la cantidad g de
aire de admisión y la cantidad teórica g0 de aire es tal que g no es
menor que g0. Suponiendo que la relación entre la cantidad g de aire
de admisión y la cantidad teórica g0 de aire es la relación de aire
en exceso \lambda, \lambda no es menor que 1.
Cuando existe una anormalidad en el sistema de
admisión que dé lugar a un aumento en la resistencia de admisión,
por ejemplo, al cierre persistente de la válvula 13 de control de
remolino, la cantidad g de aire de admisión disminuye. Cuando llega
a ser menor que la cantidad g0 teórica de aire, el valor de la
relación \lambda de aire en exceso es menor que uno. Además,
cuando la válvula 13 de control de torbellino está cerrada
persistentemente, la presión en el lado de aguas arriba de la
válvula aumenta, lo cual conduce a un aumento en la cantidad
\Omega de inyección de combustible calculada por la ECU 16, dando
lugar a una disminución en la relación \lambda de aire en
exceso.
exceso.
De este modo, en el dispositivo de detección de
anormalidad en el sistema de admisión de este ejemplo, se presta
atención al hecho de que cuando la resistencia de admisión aumenta
debido a alguna anormalidad en el conducto 3 de admisión, disminuye
la cantidad real GF de aire de admisión, que es la cantidad de
aire de admisión detectada por el medidor 17 de caudal de aire,
mientras que la cantidad \Omega de inyección de combustible
aumenta, y la relación de mezcla obtenida a partir de la cantidad
real GF de aire de admisión y de la cantidad \Omega de inyección
de combustible se compara con un valor de referencia para detectar
de ese modo cualquier anormalidad en el sistema de admisión.
Según se ha descrito anteriormente, la cantidad
\Omega de inyección de combustible es un valor relacionado con la
cantidad de aire de admisión, y la ECU 26 constituye el circuito de
cálculo de cantidad de inyección que funciona como una unidad de
detección para detectar un valor relacionado con la cantidad de aire
de admisión del sistema de admisión del motor.
En lo que sigue, se describirá el funcionamiento
del dispositivo de detección de anormalidad en el sistema de
admisión del motor de este ejemplo con referencia al diagrama de
flujo mostrado en la Figura 7.
La rutina de detección de anormalidad del
sistema de admisión mostrada en este diagrama de flujo se ejecuta
para cada periodo mediante la ECU 26.
En la etapa S21, se calcula un valor \lambdaS
de referencia de dictamen como un valor de referencia. El valor
\lambdaS de referencia de dictamen es una representación
unidimensional que utiliza la velocidad del motor como un parámetro;
se puede ajustar a un valor diferente de acuerdo con la velocidad
del motor.
A continuación, en la etapa S22, la ECU 26
establece un dictamen en cuanto a sí se ha satisfecho o no la
condición previa para detección de anormalidad del sistema de
admisión. Por ejemplo, la unidad comprueba si el medidor 17 de
caudal de aire, el detector 24 de rotación del motor, etc., están
funcionando o no adecuadamente. Es decir, la ECU 26 establece un
dictamen en cuanto a sí se ha satisfecho o no la condición previa
para una detección apropiada de anormalidad. Cuando se ha satisfecho
la condición previa, el procedimiento avanza a la etapa S23, donde
se enciende la señal F de condición previa, y el procedimiento
avanza a la etapa S25. Cuando no se ha satisfecho la condición
previa, la señal F de condición previa se apaga en la
etapa S24, y el procedimiento avanza a la etapa S25.
etapa S24, y el procedimiento avanza a la etapa S25.
A continuación, en la etapa S25, se establece un
dictamen en cuanto a si la señal F de condición previa esté
encendida o no. Cuando la señal F de condición previa está
entendida, el procedimiento avanza a la etapa S26. Cuando la señal F
de condición previa no está encendida, se completa la serie de
procesos.
En la etapa S26, la relación real \lambdaF de
aire en exceso, que es la relación entre la cantidad real GF de
aire de admisión y la cantidad teórica g0 de aire, se calcula
basándose en la cantidad real GF de aire de admisión detectada por
el medidor 17 de caudal de aire mediante la fórmula siguiente:
\lambda F =
GF / (\Omega x \rho x
c)
En la etapa S27, se establece un dictamen en
cuanto a si la relación real \lambdaF de aire en exceso no es
mayor que el valor \lambdaS de referencia de dictamen (por
ejemplo, \lambdaS igual a uno). Cuando la relación real
\lambdaF de aire en exceso no es mayor que el valor \lambdaS de
referencia de dictamen, se determina en la etapa S 28 que existe
alguna anormalidad en el sistema de admisión, y el contador CNG de
dictamen de anormalidad inicialmente puesto a cero se incrementa,
avanzando el procedimiento a la etapa S29. Cuando la relación real
\lambdaF de aire en exceso es mayor que el valor \lambdaS de
referencia de dictamen, el procedimiento avanza a la etapa S31.
En la etapa S29, se establece un dictamen en
cuanto a sí el contador CNG de dictamen de anormalidad indica un
valor no inferior a un tiempo predeterminado TNG de continuación de
dictamen de anormalidad. Es decir, se establece un dictamen en
cuanto a si el estado en el que la relación real \lambdaF de aire
en exceso no es mayor que el valor \lambdaS de referencia de
dictamen ha continuado durante el tiempo TNG de continuación de
dictamen de anormalidad.
Cuando el contador CNG de dictamen de
anormalidad indica un valor no inferior al tiempo TNG de
continuación de dictamen de anormalidad, en la etapa S30 se
determina que existe cierta anormalidad y se enciende la señal F1 de
anormalidad. Además, un contador COK de restablecimiento de
anormalidad se ajusta a un valor predeterminado TOK de tiempo de
continuación de dictamen de restablecimiento. El contador COK de
restablecimiento de anormalidad es un contador de sustracción. Si
el dictamen de anormalidad establecido en la etapa S27 muestra que
la relación real \lambdaF de aire en exceso es mayor que el valor
\lambdaS de referencia de dictamen, la señal F1 de anormalidad no
se apaga inmediatamente. La señal F1 de anormalidad se apaga
solamente cuando no se ha satisfecho la condición de dictamen de
anormalidad de la etapa S27 continuamente durante el tiempo TOK de
continuación de dictamen de restablecimiento.
Cuando el contador CNG de dictamen de
anormalidad no indica un valor no inferior que el tiempo TNG de
continuación de dictamen de anormalidad, se prescinde de la etapa
S70, y se completa la serie de procesos.
Cuando en la etapa S27 se determina que la
relación real \lambdaS de aire en exceso es mayor que el valor
\lambdaS de referencia de dictamen, se ejecutan los
procedimientos de restablecimiento de anormalidades de las etapas
S31 a S33.
En primer lugar, en la etapa S31, se establece un
dictamen en cuanto a si el valor del contador COK de
restablecimiento de anormalidad ha alcanzado el valor cero o no. Es
decir, se establece un dictamen en cuanto a si la condición de
dictamen de anormalidad de la etapa S27 ha cesado de satisfacerse
continuamente durante el tiempo TOK de continuación de dictamen de
restablecimiento. Cuando el valor del contador COK de
restablecimiento de anormalidad es cero, en la etapa S32 se
determina que la anormalidad se ha eliminado, y la señal F1 de
anormalidad se apaga y el contador CNG de dictamen de anormalidad se
pone a cero para completar la serie de procesos. Debido a esta
disposición, si la condición de dictamen de anormalidad de la etapa
S27 no se vuelve a satisfacer durante el tiempo TNG de continuación
de dictamen de anormalidad, no se enciende la señal F1 de
anormalidad.
Cuando el valor del contador COK de
restablecimiento de anormalidad no es cero, en la etapa S33, el
contador COK de restablecimiento de anormalidad se decrementa para
completar la serie de procesos.
Cuando se enciende la señal F1 de anormalidad, se
ejecuta una rutina diferente de la descrita anteriormente, mediante
la cual se lleva a cabo un procedimiento de doble protección con
respecto a la anormalidad en el sistema de admisión del motor
diesel. En el procedimiento de doble protección, se suspenden las
acciones del control de la válvula de remolino y del control de la
EGR. Además con el fin de que el motor no pueda hacerse funcionar en
el intervalo de altas revoluciones por minuto y de alta carga, se
lleva cabo un control del acelerador, restringiendo de una forma
ficticia la cantidad de inyección de combustible de acuerdo con los
datos del detector de apertura de acelerador, o bien directamente
restringiendo la cantidad de combustible inyectado en la cámara de
combustión.
De este modo, cuando existe alguna anormalidad en
el sistema de admisión y varía la resistencia de admisión, la
cantidad real GF de aire de admisión detectada por el medidor 17
de caudal de aire instalado en el conducto 3 de admisión y la
cantidad \Omega de inyección de combustible varían para causar una
fluctuación en la relación real \lambdaF de aire en exceso. De
este modo, mediante la comparación de la relación real \lambdaF
de aire en exceso con el valor \lambdaS de referencia de
dictamen, es posible detectar una anormalidad en el sistema de
admisión. En este caso, es posible realizar la detección de
anormalidad con una precisión mayor comparaba con el caso en el que
la detección de anormalidad se realiza simplemente basándose en
cambios en la cantidad real GF de aire de admisión.
Ejemplo
6
En el Ejemplo 5, se estableció un dictamen en la
etapa S22 del diagrama de flujo de la Figura 7 en cuanto a si se
había satisfecho o no la condición previa para la detección de
anormalidad en el sistema de admisión. También es posible conectar
la válvula 13 de control de remolino a la ECU 26, y para añadir la
condición previa podría requerirse también que la válvula 13 control
de remolino esté desconectada.
En el caso en que la válvula 13 control de
remolino este en la condición normal, cuando la válvula 13 de
control de remolino se conecte para que esté totalmente abierta, se
cierra la lumbrera tangencial 4a, y se suministra aire a la cámara
de combustión solamente a través de la lumbrera helicoidal 4b, de
tal manera que la resistencia de admisión en el colector 4 de
admisión aumenta, y la cantidad real GF de aire de admisión es
pequeña. Cuando la válvula 13 de control de remolino está
desconectada, la válvula 13 de control de remolino está abierta, y
el aire se suministra a la cámara de combustión a través de la
lumbrera tangencial 4a y de la lumbrera helicoidal 4b, de tal manera
que la resistencia de admisión del conducto 3 de admisión no
aumenta, y la cantidad real GF de aire de admisión no disminuye.
Sin embargo, si la válvula 13 de control de remolino persiste en el
estado de totalmente cerrada mientras la válvula 13 de control de
remolino está desconectada, el aire se suministra a la cámara de
combustión exclusivamente a través de la lumbrera helicoidal 4b,
estando cerrada la lumbrera tangencial 4a, con lo que la
resistencia de admisión del colector 4 de admisión aumenta, y
disminuye la cantidad real GF de aire de admisión.
Por tanto, la relación real \lambdaF de aire
en exceso calculada en la etapa S26 no es mayor que el valor
\lambdaS de referencia de dictamen de la etapa S27, y, si
después de la serie de procesos, en la etapa S30 se enciende la
señal F1 de anormalidad, se puede considerar que la anormalidad en
el sistema de admisión es atribuible al cierre persistente de la
válvula 13 de control de remolino.
Ejemplo
7
Mientras que en el Ejemplo 5, una representación
unidimensional que usa la velocidad del motor como un parámetro
constituye el valor \lambdaS de referencia de dictamen en la
etapa S21 del diagrama de flujo de la Figura 7, también es posible
que la ECU 26 calcule el valor \lambdaS de referencia de dictamen
mediante una representación bidimensional que use la velocidad del
motor y la cantidad de inyección de combustible como parámetros.
Esto hace posible variar el valor de referencia para cada
combinación de velocidad del motor y de cantidad de inyección de
combustible, de tal manera que, si la combustión se realiza bajo
diferentes condiciones en los diversos intervalos de funcionamiento
del motor, es posible realizar un dictamen de anormalidad del
sistema de admisión con mucha precisión.
El dispositivo de detección de anormalidad en el
sistema de admisión anteriormente descrito para motores diesel de
los Ejemplos 5 a 7 es ampliamente aplicable a la detección de
anormalidad en sistemas de admisión, haciendo también posible que se
detecte una obstrucción en el enfriador intermedio 9 y el
atascamiento del depurador 7 de aire. Además, también es posible
realizar la detección de anormalidad en sistemas de admisión del
motor en los valores altos con el mismo dispositivo de detección de
anormalidades en sistemas de admisión, sin tener que realizar
ningún procedimiento especial con respecto a la corrección por
presión atmosférica. La relación real \lambdaF de aire en exceso
calculada a partir del valor de la cantidad real GF de admisión
varía al deteriorarse con el tiempo el medidor 17 de caudal de aire.
Esto se puede solucionar mediante la comparación de la relación real
\lambdaF de aire en exceso con el valor \lambdaS de referencia
de dictamen durante un largo período de tiempo, haciendo posible
detectar anormalidades en el medidor 17 de caudal de aire.
El presente invento es aplicable no sólo a un
sistema de detección de anormalidad en el sistema de admisión,
cuyo sistema implica un aumento en la resistencia de admisión, sino
también a un sistema de detección de anormalidad de admisión que
implica una disminución en la resistencia de admisión, como en el
caso de una apertura persistente de la válvula 13 control de
remolino. Además, aparte de la relación de aire en exceso, también
es posible usar la relación de aire y combustible o la relación
equivalente como la relación de mezcla.
Según se ha descrito en los Ejemplos 2 y 6, de
acuerdo con el presente invento, la relación de mezcla entre la
cantidad de inyección de combustible y la cantidad real de aire de
admisión se calcula a partir de la cantidad de inyección de
combustible y la cantidad real de admisión detectada por el medidor
de caudal de aire, y la relación de mezcla se compara con un valor
de referencia, por lo cual un circuito de dictamen de anormalidad
determina que existe cierta anormalidad en la válvula de control de
remolino del sistema, haciendo posible detectar una anormalidad en
la válvula de control de remolino a un bajo coste, sin tener que
utilizar un detector caro de O_{2}.
Claims (11)
1. Un dispositivo de detección de anormalidad
en el sistema de admisión de un motor para detectar una anormalidad
en una válvula (13) de control de remolino de un sistema de admisión
de un motor, que comprende:
un medidor (17) de caudal de aire para detectar
una cantidad (GF) de aire de admisión del sistema de admisión; y
un circuito (16; 26) de dictamen de anormalidad
que compara la cantidad (GF) de aire de admisión detectada por el
medidor (17) de caudal de aire o una relación (\lambdaF) de
mezcla de una cantidad de inyección de combustible del motor
calculada mediante un circuito (26) de cálculo de cantidad de
inyección y la cantidad (GF) de aire de admisión detectada por el
medidor (17) de caudal de aire con un valor de referencia (GP;
\lambdaS) para de ese modo establecer un dictamen en cuanto a sí
existe una anormalidad en la válvula (13) de control de
remolino,
caracterizado porque
el circuito (16;26) de dictamen de anormalidad
establece el dictamen cuando la válvula (13) de control de remolino
está desconectada.
2. Un dispositivo de detección de anormalidad
en el sistema de admisión de un motor de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el circuito (16) de dictamen de
anormalidad compara la cantidad (GF) de aire de admisión detectada
por el medidor (17) de caudal de aire con el valor de referencia
(GP).
3. Un dispositivo de detección de anormalidad
en un sistema de admisión de un motor de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que el valor de referencia (GP) es una
cantidad calculada de aire de admisión que se calcula basándose en
una presión (Pin) de aire de admisión del sistema de admisión
detectada por un detector (14) de presión.
4. Un dispositivo de detección de anormalidad en
el sistema de admisión de un motor de acuerdo con la reivindicación
3, en el que el circuito (16) de dictamen de anormalidad corrige la
cantidad calculada de aire de admisión (GP) basándose en una
temperatura (Tim) del sistema de admisión detectada por un detector
(15) de temperatura.
5. Un dispositivo de detección de anormalidad en
el sistema de admisión de un motor de acuerdo con las
reivindicaciones 3 ó 4, en el que el circuito (16) de dictamen de
anormalidad determina que existe una anormalidad en la válvula (13)
de control de remolino si un valor obtenido mediante la
sustracción de la cantidad detectada de aire de admisión (GF) de
la cantidad calculada de aire de admisión (GP) es continuamente
mayor que un valor (\alpha) durante un período predeterminado de
tiempo.
6. Un dispositivo de detección de anormalidad
en el sistema de admisión de un motor de acuerdo con la
reivindicación uno, en el que el circuito (26) de dictamen de
anormalidad compara la relación (\lambdaF) de mezcla con el
valor (\lambdaS) de referencia.
7. Un dispositivo de detección de anormalidad
en el sistema de admisión de un motor de acuerdo con la
reivindicación 6, en el que la relación (\lambdaF) de mezcla es
una relación de aire en exceso calculada basándose en la relación
teórica de aire y combustible.
8. Un dispositivo de detección de anormalidad en
el sistema de admisión de un motor de acuerdo con las
reivindicaciones 6 ó 7, en el que el circuito (26) de dictamen de
anormalidad determina el valor (\lambdaS) de referencia en
correspondencia con la velocidad del motor detectada por un
detector (24) de rotación de motor.
9. Un dispositivo de detección de anormalidad
en el sistema de admisión de un motor de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que el valor (\lambdaS) de referencia se
calcula mediante una representación unidimensional con la velocidad
del motor como un parámetro.
10. Un dispositivo de detección de anormalidad
en el sistema de admisión de un motor de acuerdo con las
reivindicaciones 6 ó 7, en el que el circuito (26) de dictamen de
anormalidad determina el valor (\lambdaS) de referencia en
correspondencia con la velocidad del motor detectada por un detector
(24) de rotación de motor y con la cantidad de inyección de
combustible calculada por el circuito (26) de cálculo de la
cantidad de inyección.
11. Un dispositivo de detección de anormalidad en
un sistema de admisión de motor de acuerdo con la reivindicación 10,
en el que valor (\lambdaS) de referencia se calcula mediante una
representación bidimensional con la velocidad del motor y la
cantidad de inyección de combustible como parámetros.
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