ES2262952T3 - Sistema de determinacion de la masa de gas admitida en un motor de combustion interna de un vehiculo automovil. - Google Patents
Sistema de determinacion de la masa de gas admitida en un motor de combustion interna de un vehiculo automovil.Info
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Abstract
Sistema de determinación de la masa de gas admitida en un motor de combustión interna (1) de vehículo automóvil, caracterizado porque incluye: -medios (8a) de medida del régimen de rotación del motor; -medios (9) de medida de la presión y de la temperatura de los gases admitidos en el motor; -medios (10) de medida de la masa de gas admitida en el motor; y -una unidad de tratamiento de las informaciones (8) controlada por medios que desencadenan el cambio de funcionamiento de esta entre un primer estado llamado de aprendizaje y un segundo estado llamado de rechazo, según los cuales en el primer estado, la unidad de tratamiento de las informaciones (8) está adaptada para calcular y memorizar en medios almacenamiento correspondientes (8c), informaciones del rendimiento volumétrico del motor en función de las condiciones de funcionamiento del motor, según la relación: donde: representa el rendimiento volumétrico calculado;, la masa de aire admitida medida por los medios de medida correspondientes (10); N, el régimen de rotación del motor medido por los medios de medida correspondientes (8a); P¿2, la presión de los gases medida por los medios de medida correspondientes (10); R, la constante de los gases perfectos; y T¿2, la temperatura de los gases medida por los medios de medida correspondientes (9); y en el segundo estado, la unidad de tratamiento de las informaciones está adaptada para calcular una masa de aire admitido según la relación: donde: representa la masa de gas admitida calculada; N, el régimen de rotación del motor medido por los medios de medida correspondientes (8a); P¿2, la presión de los gases admitidos medida por los medios de medida correspondientes (9); R, la constante de los gases perfectos; T¿2, la temperatura de los gases admitidos medida por los medios de medida correspondientes (9); y el rendimiento volumétrico del motor adquirido por esta unidad en los medios de almacenamiento correspondientes (8c) para las condiciones correspondientes de funcionamientodel motor, y porque la unidad de tratamiento de las informaciones (8) está adaptada para comparar esta masa de gas calculada con una masa de aire medida suministrada por los medios de medida correspondientes (10), para determinar un desfase entre estos valores y permitir rechazar las informaciones de masa de aire suministradas por los medios de medida correspondientes (10).
Description
Sistema de determinación de la masa de gas
admitida en un motor de combustión interna de un vehículo
automóvil.
El presente invento se refiere a un sistema de
determinación de la masa de gas admitida en un motor de combustión
interna de un vehículo automóvil.
Ya existen en el estado de la técnica actual
dispositivos que permiten medir la cantidad de aire fresco que entra
en un motor de combustión interna utilizando por ejemplo un
caudalímetro de película caliente.
Este último está constituido por elementos
sensibles calentados, sometidos al enfriamiento provocado por el
paso del aire fresco que entra en el motor.
El caudalímetro proporciona entonces una
información del caudal de aire entrante en función de la cantidad de
energía que debe suministrar a los elementos sensibles para
mantenerlos a su temperatura de funcionamiento.
Éste valor de caudal de aire es una magnitud
utilizada por medios de control del funcionamiento del motor, tales
como por ejemplo un calculador de control del motor igualmente
llamado "calculador CMM", con el fin de poder controlar el
funcionamiento de este.
En particular, para los motores diesel,
equipados con un sistema de recirculación de los gases de escape en
la entrada del motor, igualmente llamado "sistema EGR", el
calculador de control del motor utiliza la información del caudal de
aire entrante en este, para dosificar la cantidad de gas a
recircular en el motor y esto, en función generalmente del régimen y
de la carga de este.
El caudalímetro está en general situado aguas
abajo de un filtro de aire, en la entrada del motor, es decir del
lado del aire limpio de este.
Sin embargo, este caudalímetro se ensucia
progresivamente por depósitos sobre sus elementos sensibles, por
ejemplo de partículas u otros, en suspensión en el aire y no
retenidos por el filtro de aire.
El poder de aislamiento térmico de estas
partículas, así como las perturbaciones al paso del aire que
provocan, son entonces el origen de desviaciones en la lectura y la
determinación del caudal de aire por este caudalímetro.
Estas desviaciones pueden ser positivas o
negativas, en función del perfil de rodadura del vehículo, de la
cantidad de aire encontrada, etc., y alcanzan unos niveles en valor
absoluto que pueden ser superiores a 10%.
Se concibe entonces que el flujo de aire fresco
admitido en el motor tal y como es entregado por este caudalímetro
puede ser erróneo y tener, en consecuencia, una mala dosificación de
los gases a recircular en el motor.
Dicha mala dosificación se traduce entonces por
ejemplo en un desplazamiento del compromiso
NO_{x}-partículas (derivado de las emisiones) del
vehículo, traduciéndose por ejemplo por una reducción de uno de los
contaminantes en perjuicio del otro y pudiendo conducir a sobrepasar
uno de los dos umbrales de emisión fijados por ejemplo de manera
reglamentaria.
El objetivo del invento es pues resolver estos
problemas.
A este efecto, el invento tiene como objeto un
sistema de determinación de la masa de gas admitida en un motor de
combustión interna de vehículo automóvil, caracterizado porque
incluye:
- medios de medida del régimen de rotación del
motor;
- medios de medida de la presión y de la
temperatura de los gases admitidos en el motor;
- medios de medida de la masa de gas admitida en
el motor;
y
- una unidad de tratamiento de las informaciones
controlada por medios que desencadenan el cambio del funcionamiento
de esta entre un primer estado llamado de aprendizaje y un segundo
estado llamado de rechazo, según los cuales en el primer estado, la
unidad de tratamiento de las informaciones está adaptada para
calcular y memorizar en medios de almacenaje correspondientes,
informaciones de rendimiento volumétrico del motor en función de las
condiciones de funcionamiento del motor, según la relación:
\eta_{vol} =
M_{airm}|\frac{N}{2} x \ Cilindrada \ x
\frac{P'_{2}}{RxT'_{2}}
donde:
\eta_{vol} representa el rendimiento
volumétrico calculado;
M_{airm}, la masa de aire admitida medida por
los medios de medida correspondientes;
N, el régimen de rotación del motor medido por
los medios de medida correspondientes;
P'_{2}, la presión de los gases medida por los
medios de medida correspondientes;
R, la constante de los gases perfectos; y
T'_{2}, la temperatura de los gases medida por
los medios de medida correspondientes;
y en el segundo estado, la unidad de tratamiento
de las informaciones está adaptada para calcular una masa de aire
admitida según la relación:
M_{airc} =
\eta_{vol} \ x \frac{N}{2} \ x \ Cilindrada \ x \
\frac{P'_{2}}{RxT'_{2}}
donde:
M_{airc} representa la masa de gas admitida
calculada;
N, el régimen de rotación del motor medido por
los medios de medida correspondientes;
P'_{2}, la presión de los gases admitidos
medida por los medios de medida correspondientes;
R, la constante de los gases perfectos;
T'_{2}, la temperatura de los gases admitidos
medida por los medios de medida correspondientes;
Y \eta_{vol} el rendimiento volumétrico del
motor adquirido por esta unidad en los medios de almacenamiento
correspondientes para las condiciones correspondientes de
funcionamiento del motor, y porque la unidad de tratamiento de las
informaciones está adaptada para comparar esta masa de gas calculada
con una masa de aire medida suministrada por los medios de medida
correspondientes, para determinar un desfase entre estos valores y
permitir rechazar las informaciones de la masa de aire suministrada
por los medios de medida correspondientes.
Según otras características:
- los medios que desencadenan el cambio de
funcionamiento de la unidad de tratamiento de las informaciones
incluyen medios de adquisición del kilometraje recorrido por el
vehículo y medios de comparación de este kilometraje con un umbral
predeterminado para hacer cambiar la unidad de tratamiento de
informaciones de su primer estado hacia su segundo estado;
- la unidad de tratamiento de informaciones está
adaptada para calcular las informaciones de rendimiento volumétrico
y de desfase, una vez por rodaje del vehículo y por punto de
funcionamiento determinado.
Se comprenderá mejor el invento con la lectura
de la descripción siguiente, dada únicamente a modo de ejemplo y
realizada haciendo referencia a los dibujos anexos, en los que:
- la Fig.1 representa un esquema sinóptico que
ilustra la estructura general de un motor de combustión interna de
un vehículo automóvil equipado con un sistema de determinación según
el invento; y
- la Fig.2 representa un organigrama que ilustra
el funcionamiento de este.
En efecto, se ha representado en la figura 1 un
motor de combustión interna designado por la referencia general 1 en
esta figura, siendo por ejemplo este motor un motor Diesel, asociado
con un circuito 2 de recirculación de gases de escape en la entrada
de este, en el que está interpuesta una válvula 3 llamada "válvula
de reciclaje o EGR".
Este sistema permite asegurar la recirculación
de los gases de escape entre la salida de escape de motor designada
por la referencia general 4 y la entrada de este designada por la
referencia general 5.
Esta entrada de gases está igualmente asociada a
una admisión designada por la referencia general 6, en la que está
integrado un filtro de aire designado por la referencia general
7.
\newpage
Una unidad de tratamiento de informaciones
designada por la referencia general 8, formada por ejemplo por un
calculador de control del motor igualmente llamado "calculador
CMM", está asociada a este motor y recibe como entrada
informaciones del régimen y de la carga del motor que provienen de
los captadores correspondientes, 8a y 8b, respectivamente.
Este calculador de control del motor está
entonces adaptado por ejemplo para regular la cantidad de gas
recirculado en el motor actuando sobre la válvula EGR 3.
Este calculador está igualmente conectado en la
entrada a medios designados por la referencia general 9 de medida de
la presión y de la temperatura de los gases admitidos en el motor y
a medios 10 de medida de la masa de gas admitida en el motor.
Estos diferentes medios están integrados por
ejemplo en los medios de admisión de gases en el motor.
En efecto, el calculador CMM 8 constituye un
unidad de tratamiento de las informaciones que está controlada, como
se describirá más en detalle en lo que sigue, por medios que
desencadenan el cambio de su funcionamiento, entre un primer estado
llamado de aprendizaje y un segundo estado llamado de rechazo.
En el primer estado, esta unidad de tratamiento
de informaciones está en efecto adaptada para calcular y memorizar
en los medios de almacenamiento correspondientes, por ejemplo 8c,
las informaciones del rendimiento volumétrico del motor en función
de las condiciones de funcionamiento de motor y según la
relación:
\eta_{vol} =
M_{airm}|\frac{N}{2} \ x \ Cilindrada \ x \
\frac{P'_{2}}{RxT'_{2}}
donde:
\eta_{vol} representa el rendimiento
volumétrico calculado;
M_{airm}, la masa de aire admitida medida por
los medios de medida correspondientes 10;
N, el régimen de rotación del motor medido por
los medios de medida correspondientes 8a;
P'_{2}, la presión de los gases medida por los
medios de medida correspondientes 9;
R, la constante de los gases perfectos; y
T'_{2}, la temperatura de los gases medida por
los medios de medida correspondientes 9;
Se sabe en efecto que es posible determinar la
información del caudal de aire fresco que entra en el motor, con la
ayuda de diferentes informaciones y relación mencionadas
anteriormente, en la medida en que determinados términos de esta
relación son constantes y conocidos, tales como por ejemplo la
cilindrada y la constante de los gases perfectos.
Otros términos son medidos con ayuda de
captadores correspondientes, tales como el régimen, la presión y la
temperatura de los gases, mientras que el término de rendimiento
volumétrico no es ni constante (función del motor, del régimen y de
la carga principalmente), ni medible, pero puede ser determinado
mediante cálculo.
En efecto, los medios que desencadenan el cambio
de funcionamiento de la unidad de tratamiento de las informaciones 8
entre el primer y el segundo estado pueden por ejemplo incluir
medios de adquisición de kilometraje recorrido por el vehículo y
medios de comparación de este kilometraje con un umbral
predeterminado para hacer cambiar de estado la unidad de tratamiento
de informaciones, desde su primer estado hacia su segundo estado en
función del resultado de esta comparación.
En efecto, cuando el vehículo presenta poco
kilometraje, el caudalímetro no ha derivado todavía, en la medida en
que todavía no se ha ensuciado u obstruido y suministra pues una
información de la masa de aire admitida relativamente fiable.
Esto permite entonces explotar la relación
anterior con el valor de caudal de aire tal como es suministrado por
este caudalímetro 10 para calcular el rendimiento volumétrico del
motor durante la fase de aprendizaje.
Este rendimiento es entonces almacenado en los
medios correspondientes 8c de esta unidad 8 para las condiciones
correspondientes de funcionamiento del motor.
Una vez que el vehículo ha alcanzado el umbral
kilométrico predeterminado, los medios de desencadenamiento hacen
cambiar el funcionamiento de la unidad de tratamiento de
informaciones 8 hacia su segundo estado de funcionamiento en el que
esta calcula una masa de aire admitida según la relación:
M_{airc} =
\eta_{vol} \ x \ \frac{N}{2} \ x \ Cilindrada \ x
\frac{P'_{2}}{RxT'_{2}}
donde:
M_{airc} representa la masa de gas admitida
calculada;
N, el régimen de rotación del motor medido por
los medios de medida correspondientes 8a;
P'_{2}, la presión de los gases admitidos
medida por los medios de medida correspondientes 9;
R, la constante de los gases perfectos;
T'_{2}, la temperatura de los gases admitidos
medida por los medios de medida correspondientes 9;
Y \eta_{vol} el rendimiento volumétrico del
motor adquirido por esta unidad 8 en los medios de almacenamiento
correspondientes 8c para las condiciones correspondientes de
funcionamiento del motor, como se ha determinado en la fase de
aprendizaje.
En este segundo estado, es decir una vez que el
vehículo ha recorrido un kilometraje predeterminado, se utiliza la
ecuación anterior y los valores de rendimiento volumétrico
calculados y almacenados para determinar el caudal de aire fresco
que entra en el motor y comparar esta masa de gas calculada con la
masa de aire medida entregada por los medios de medida
correspondientes 10, para determinar un desfase entre estos valores
y permitir rechazar las informaciones de masa de aire entregadas por
los medios de medida correspondientes.
Se concibe que esto presenta un determinado
número de ventajas respecto de los sistemas del estado de la técnica
actual, en la medida en que las informaciones suministradas son
mucho más precisas.
Por otra parte, la fase de aprendizaje permite
tener en cuenta el funcionamiento de cada motor, lo que permite
igualmente mejorar la fiabilidad de las informaciones adaptando las
condiciones de determinación a cada motor.
Se ha ilustrado en la figura 2, un organigrama
que representa este funcionamiento.
Durante la primera etapa ilustrada en esta
figura y designada con la referencia general 11, se determina si las
condiciones son propicias a la activación de la estrategia descrita.
Si es este el caso, el calculador de control del motor 8 corta la
función de la EGR durante la etapa 12, es decir corta la
recirculación de los gases de escape cerrando la válvula EGR 3.
Durante la etapa 13, la unidad de tratamiento de
las informaciones 8 toma el kilometraje recorrido por el vehículo y
lo compara con el valor de umbral predeterminado, para saber si el
kilometraje recorrido por el vehículo es inferior a este umbral.
Si es este el caso, durante la etapa 14, la
unidad de tratamiento de las informaciones asegura la adquisición de
la masa de aire o del caudal de aire a partir del caudalímetro 10
integrado en la línea de admisión del motor.
En 15, la unidad de tratamiento de las
informaciones asegura la adquisición de las informaciones de régimen
de rotación del motor, de la presión de los gases admitidos y de la
temperatura de los gases admitidos, a partir de captadores
correspondientes 8a y 9 para permitir, en 16, el cálculo del
rendimiento volumétrico correspondiente según la ecuación descrita
anteriormente y el almacenamiento de estas diferentes informaciones
en unos medios de memorización correspondientes 8c.
En 17, la función de recirculación es
reactivada.
Esto corresponde pues al primer estado llamado
de aprendizaje de funcionamiento de la unidad de tratamiento de
informaciones 8.
Si el test efectuado en 13 muestra que el
vehículo ha recorrido un kilometraje superior al valor de umbral, la
unidad de tratamiento de las informaciones 8 cambia a su segundo
estado de funcionamiento llamado de rechazo.
A este efecto, durante la etapa 18, la unidad de
tratamiento de las informaciones recupera en los medios de
memorización 8c, un valor del rendimiento volumétrico tal como se
determinó durante la fase de aprendizaje para las condiciones
correspondientes de funcionamiento del motor.
En 19, la unidad mide el caudal de aire
suministrado por el caudalímetro 10.
Durante la etapa 20, esta unidad mide el régimen
de rotación del motor y la presión y la temperatura de los gases
admitidos, lo que permite a esta unidad durante la etapa 21 calcular
el caudal de aire admitido a partir de la relación descrita
anteriormente.
Durante la etapa 22, la unidad de tratamiento de
las informaciones compara la masa de gas calculada con la masa de
aire medida, tal y como es entregada por los medios de medida
correspondientes, para determinar un desfase entre estos valores y
permitir el almacenamiento de este desfase y el rechazo de las
informaciones de la masa de aire suministrada por los medios de
medida correspondientes.
Los cálculos de rendimiento volumétrico y de
desfase realizados durante las fases de aprendizaje y de rechazo
sólo pueden ser ejecutados por la unidad de tratamiento de las
informaciones una vez por rodaje del vehículo por punto de
funcionamiento determinado.
Se concibe entonces que esto permite asegurar
una determinación extremadamente fiable y precisa de la masa de gas
admitido en el motor, lo que permite mejorar las condiciones de
funcionamiento de este y en particular el control del nivel de las
emisiones contaminantes ligadas a funcionamiento de este, evitando
cualquier derivación ligada al ensuciamiento de los medios de medida
de caudal.
Claims (3)
1. Sistema de determinación de la masa de gas
admitida en un motor de combustión interna (1) de vehículo
automóvil, caracterizado porque incluye:
- medios (8a) de medida del régimen de rotación
del motor;
- medios (9) de medida de la presión y de la
temperatura de los gases admitidos en el motor;
- medios (10) de medida de la masa de gas
admitida en el motor; y
- una unidad de tratamiento de las informaciones
(8) controlada por medios que desencadenan el cambio de
funcionamiento de esta entre un primer estado llamado de aprendizaje
y un segundo estado llamado de rechazo, según los cuales en el
primer estado, la unidad de tratamiento de las informaciones (8)
está adaptada para calcular y memorizar en medios almacenamiento
correspondientes (8c), informaciones del rendimiento volumétrico del
motor en función de las condiciones de funcionamiento del motor,
según la relación:
\eta_{vol} =
M_{airm}|\frac{N}{2} \ x \ Cilindrada \ x \
\frac{P'_{2}}{RxT'_{2}}
donde:
\eta_{vol} representa el rendimiento
volumétrico calculado;
M_{airm}, la masa de aire admitida medida por
los medios de medida correspondientes (10);
N, el régimen de rotación del motor medido por
los medios de medida correspondientes (8a);
P'_{2}, la presión de los gases medida por los
medios de medida correspondientes (10);
R, la constante de los gases perfectos; y
T'_{2}, la temperatura de los gases medida por
los medios de medida correspondientes (9);
y en el segundo estado, la unidad de tratamiento
de las informaciones está adaptada para calcular una masa de aire
admitido según la relación:
M_{airc} =
\eta_{vol} \ x \ \frac{N}{2} \ x \ Cilindrada \ x \
\frac{P'_{2}}{RxT'_{2}}
donde:
M_{airc} representa la masa de gas admitida
calculada;
N, el régimen de rotación del motor medido por
los medios de medida correspondientes (8a);
P'_{2}, la presión de los gases admitidos
medida por los medios de medida correspondientes (9);
R, la constante de los gases perfectos;
T'_{2}, la temperatura de los gases admitidos
medida por los medios de medida correspondientes (9);
y \eta_{vol} el rendimiento volumétrico del
motor adquirido por esta unidad en los medios de almacenamiento
correspondientes (8c) para las condiciones correspondientes de
funcionamiento del motor, y porque la unidad de tratamiento de las
informaciones (8) está adaptada para comparar esta masa de gas
calculada con una masa de aire medida suministrada por los medios de
medida correspondientes (10), para determinar un desfase entre estos
valores y permitir rechazar las informaciones de masa de aire
suministradas por los medios de medida correspondientes (10).
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de desencadenamiento del
cambio de funcionamiento de la unidad de tratamiento de las
informaciones (8) incluyen medios de adquisición del kilometraje
recorrido por el vehículo y medios de comparación de este
kilometraje con un umbral predeterminado para hacer cambiar la
unidad de tratamiento de las informaciones de su primer estado hacia
su segundo estado.
3. Sistema según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la unidad de tratamiento de las
informaciones (8) está adaptada para calcular las informaciones de
rendimiento volumétrico y de desfase, una vez por rodaje del
vehículo y por punto de funcionamiento determinado.
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