ES2266552T3 - Procedimiento para el funcionamiento de un motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el funcionamiento de un motor de combustión interna (1), en el que se inyecta combustible en un primer tipo de funcionamiento, en el que en el primer tipo de funcionamiento el combustible a inyectar es dividido en dos inyecciones individuales, la primera de las cuales se inyecta en una fase de aspiración y la segunda se inyecta en una fase de compresión del motor de combustión interna (1), en el que se inyecta combustible en al menos otro tipo de funcionamiento en la cámara de combustión (4), en el que en el otro tipo de funcionamiento se inyecta combustible en la fase de aspiración del motor de combustión interna (1), en el que un regulador (21) controla / regula el motor de combustión interna, y en el que se conmuta entre los tipos de funcionamiento, en el que durante la conmutación desde / hacia el primer tipo de funcionamiento se tiene en cuenta en el regulador un factor de división, que caracteriza al primer tipo de funcionamiento, caracterizado porque el factor de división indica la relación a partir del combustible inyectado en la segunda inyección con respecto al combustible inyectada en total, y porque en una derivación teórica del regulador (21), se corrige la variable teórica del par motor (milsol) con un grado de actuación de la división (etaaufte)dependiente del factor de división.
Description
Procedimiento para el funcionamiento de un motor
de combustión interna.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el funcionamiento de un motor de combustión
interna, especialmente de un automóvil, en el que se inyecta
combustible, en un primer tipo de funcionamiento, de una manera
preferida para el calentamiento de un catalizador y al menos en otro
tipo de funcionamiento se inyecta combustible en una cámara de
combustión, en el que un regulador controla / regula el motor de
combustión interna y en el que se conmuta entre los tipos de
funcionamiento.
Además, la presente invención se refiere a un
motor de combustión interna, especialmente para un automóvil, en el
que se puede inyectar combustible, en un primer tipo de
funcionamiento, de una manera preferida para el calentamiento de un
catalizador y al menos en otro tipo de funcionamiento se puede
inyectar combustible en una cámara de combustión, en el que el
motor de combustión interna puede ser controlado / regulado por un
regulador y en el que se puede conmutar entre los tipos de
funcionamiento.
Además, la invención se refiere a un aparato de
control para un motor de combustión interna, especialmente de un
automóvil, en el que se puede inyectar combustible, en un primer
tipo de funcionamiento, de una manera preferida para el
calentamiento de un catalizador y al menos en otro tipo de
funcionamiento se puede inyectar combustible en una cámara de
combustión, en el que el motor de combustión interna puede ser
controlado / regulado por un regulador y en el que se puede
conmutar entre los tipos de funcionamiento.
Un procedimiento / aparato de control de este
tipo y un motor de combustión interna de este tipo se conocen, por
ejemplo, a partir de una llamada inyección directa de gasolina. Allí
se inyecta combustible en un funcionamiento homogéneo durante la
fase de aspiración o en un funcionamiento de capas durante la fase
de compresión en la cámara de combustión del motor de combustión
interna.
De la misma manera se conoce (ver, por ejemplo,
el documento EP 1 081 364 A2) un tipo de funcionamiento del motor
de combustión interna, designado de forma abreviada como
"HOSP", especialmente para el calentamiento rápido de un
catalizador, en el que la masa de combustible a inyectar se divide
en dos inyecciones individuales, la primera de las cuales se
realiza en la fase de aspiración y la segunda se lleva a cabo en la
fase de compresión del motor de combustión interna. La relación a
partir de la masa de combustible inyectada en la segunda inyección
con respecto a la masa de combustible inyectada en total se designa
también como factor de división e influye sobre el par motor
derivado del motor de combustión interna.
El cometido de la presente invención es mejorar
un procedimiento para el funcionamiento de un motor de combustión
interna, en el sentido de que la conmutación desde / hacia el tipo
de funcionamiento "HOSP" se lleva a cabo de una manera lo más
neutral posible del par motor, de manera que no es perceptible para
un conductor del automóvil.
Este cometido se soluciona en un procedimiento
del tipo mencionado al principio, de acuerdo con la invención
porque durante la conmutación desde / hacia el primer tipo de
funcionamiento "HOSP" se tiene en cuenta en el regulador un
factor de división que caracteriza al primer tipo de funcionamiento
"HOSP".
De acuerdo con el factor de división
seleccionado, el par motor del motor de combustión interna en el
tipo de funcionamiento "HOSP" se desvía hasta un 30% del par
motor que puede suministrar el motor de combustión interna, por
ejemplo, en el funcionamiento homogéneo. La consideración de la
dependencia del par motor del factor de división posibilita
calcular una modificación del par motor, que se lleva a cabo
posiblemente en la conmutación desde / hacia el tipo de
funcionamiento "HOSP", por ejemplo hacia / desde el
funcionamiento homogéneo, ya antes del instante de la conmutación.
De esta manera es posible calcula ya antes de la conmutación nuevos
parámetros de inyección y similares, que se ajustan en el instante
de la conmutación de los tipos de funcionamiento, con el fin de
evitar la modificación del par motor mencionada.
Es especialmente ventajoso realizar la
consideración del factor de división de acuerdo con la invención en
una derivación real y/o en una derivación teórica del regulador del
motor de combustión interna, lo que reduce al mínimo el gasto de
cálculo, puesto que se pueden utilizar modelos de par motor
existentes del regulador y es posible de una manera especialmente
sencilla una incorporación del factor de división en la estructura
del par motor ya existente.
Una forma de realización del procedimiento de
acuerdo con la invención prevé que en la derivación real del
regulador se corrija una variable de referencia del par motor con un
grado de actuación de la división dependiente del factor de
división. La derivación real del regulador sirve, entre otras cosas,
para el cálculo del par real del motor de combustión interna, a
partir de la variable de referencia del par motor, que se basa en
un estado de referencia del motor de combustión interna, que está
caracterizado por una mezcla estequiométrica de aire y combustible
así como por un ángulo de encendido óptimo.
La corrección de acuerdo con la invención de la
variable de referencia del par motor adapta la variable de
referencia del par motor a las diferentes relaciones reales, que se
diferencian con frecuencia del estado de referencia, de manera que
se suministra el regulador, en función del factor de división, un
valor correcto para el par real.
También es muy ventajosa una variante del
procedimiento de acuerdo con la invención, en la que en la
derivación teórica del regulador se corrige una variable teórica del
par motor con el grado de actuación de la división dependiente del
factor de división, de manera que para el cálculo siguiente, por
ejemplo, de una cantidad de combustible a inyectar en función de la
variable teórica del par motor, se pueden utilizar campos
característicos relacionados con el estado de referencia. De una
manera muy conveniente, se calcula el grado de actuación de la
división a partir de una curva característica / un campo
característico.
Especialmente importante es la realización del
procedimiento de acuerdo con la invención en la forma de un
programa de ordenador, que está previsto para un aparato de control
de un motor de combustión interna, especialmente de un automóvil.
El programa de ordenador presenta un código de programa, que es
adecuado para realizar el procedimiento de acuerdo con la
invención, cuando se ejecuta en un ordenador. Además, el código de
programa puede estar memorizado en un soporte de datos legible por
ordenador, por ejemplo en una llamada memoria Flash. Por lo tanto,
en estos casos se lleva a cabo la invención a través del programa de
ordenador, de manera que este programa de ordenador representa a la
invención de la misma manera que el procedimiento, para cuya
ejecución es adecuado el programa de ordenador.
Como otra solución del cometido de la presente
invención se indica un motor de combustión interna de acuerdo con
la reivindicación 8. Todavía una solución del cometido de la
presente invención se indica a través de un aparato de control de
acuerdo con la reivindicación 9.
Otras características, posibilidades de
aplicación y ventajas de la invención se deducen a partir de la
siguiente descripción de ejemplos de realización de la invención,
que están representados en las figuras del dibujo. Allí todas las
características descritas o representadas forman por sí mismas o en
combinación discrecional el objeto de la invención, de una manera
independiente de su redacción en las reivindicaciones de la patente
o sus interacciones así como de una manera independiente de su
formulación o bien representación en la descripción o bien en el
dibujo.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques
esquemático de un ejemplo de realización de un motor de combustión
interna de acuerdo con la invención.
La figura 2a muestra un fragmento de la
derivación real del regulador (21).
La figura 2b muestra un fragmento de la
derivación teórica del regulador (21).
En la figura 1 se representa un motor de
combustión interna 1 de un automóvil, en el que un pistón 2se puede
mover en vaivén en un cilindro 3. El cilindro 3 está provisto con
una cámara de combustión 4, que está delimitada entre otras cosas,
por el pistón 2, por una válvula de entrada 5 y por una válvula de
salida 6. Con la válvula de entrada 5 está acoplado un tubo de
aspiración 7 y con la válvula de salida 6 está acoplado un tubo de
escape de gases 8.
En la zona de la válvula de entrada 5 y de la
válvula de salida 6 se proyectan una válvula de inyección 9 y una
bujía de encendido 10 en la cámara de combustión 5. A través de la
válvula de inyección 9 se puede inyectar combustible en la cámara
de combustión 4. Con la bujía de encendido 10 se puede encender el
combustible en la cámara de combustión 4.
En el tubo de aspiración 7 está alojada una
trampilla de regulación giratoria 11, a través de la cual se puede
alimentar aire al tubo de aspiración 7. La cantidad del aire
alimentado está en función de la posición angular de la trampilla
de regulación 11. En el tubo de escape de gases 8 está alojado un
catalizador 12, que sirve para la purificación de los gases de
escape que se producen a través de la combustión del
combustible.
Desde el tubo de escape de gases 8 conduce un
tubo de retorno de gases de escape 13de retorno al tubo de
aspiración 7. En el tubo de retorno de gases de escape 13 está
alojada una válvula de retorno de gases de escape 14, con la que se
puede ajustar la cantidad de los gases de escape retornados al tubo
de aspiración 7.
Desde el depósito de combustible 15 conduce un
conducto de ventilación del depósito 16 hacia el tubo de aspiración
7. En el conducto de ventilación del depósito 16 está alojada una
válvula de ventilación del depósito 17, con la que se puede regular
la cantidad del vapor del combustible alimentado al tubo de
aspiración 7 desde el depósito de combustible 15.
El pistón 2 es desplazado a través de la
combustión del combustible en la cámara de combustión 4 en un
movimiento de vaivén, que se transmite sobre un árbol de cigüeñal no
representado y que ejerce de esta manera un par motor.
Un aparato de control 18 es impulsado por las
señales de entrada 19, que representan variables de funcionamiento
del motor de combustión interna 1 que son medidas por medio de
sensores. Si, por ejemplo, el aparato de control 18 está conectado
con un sensor de masas de aire, con un sensor Lambda, con un sensor
del número de revoluciones y similares. Por lo demás, el aparato de
control 18 está conectado con el sensor del pedal del acelerador,
que genera una señal, que indica la posición de un pedal del
acelerador que puede ser activado por un conductor y que indica,
por lo tanto, el par motor requerido. El aparato de control 18
genera señales de salida 20, con las que se puede ejercer una
influencia a través de actuadores sobre el comportamiento del motor
de combustión interna 1. Por ejemplo, el aparato de control 18 está
conectado con la válvula de inyección 9, la bujía de encendido 10 y
la trampilla de regulación 11 y similares y genera las señales que
son necesarias para su activación.
Entre otras cosas, el aparato de control 18 está
previsto para controlar y/o regular las variables de funcionamiento
del motor de combustión interna 1, lo que está simbolizado por medio
del regulador 21. Por ejemplo, la masa de combustible inyectada por
la válvula de inyección 9 a la cámara de combustión 4 es controlada
y/o regulada por el aparato de control 18 especialmente en lo que se
refiere a un consumo reducido de combustible y/o a un desarrollo
reducido de substancias contaminantes. Con este fin, el aparato de
control 18 está provisto con un microprocesador, que tiene
memorizado en un medio de memoria, especialmente en una memoria sólo
de lectura un programa, que es adecuado para llevar a cabo el
control y/o la regulación mencionados.
En un primer tipo de funcionamiento, el
denominado tipo de funcionamiento "HOSP", se divide una masa
de combustible a inyectar en la cámara de combustión en dos
inyecciones individuales, la primera de las cuales se lleva a cabo
en la fase de aspiración y la segunda se realiza en la fase de
compresión del motor de combustión interna 1. De esta manera, se
realiza un calentamiento rápido del catalizador 12, lo que es
importante, por ejemplo, en el caso de un arranque en frío del
motor de combustión interna 1. La relación a partir de la masa de
combustible inyectada en la segunda inyección con respecto a la masa
de combustible inyectada en total se designa como factor de
división.
En un segundo tipo de funcionamiento, un llamado
funcionamiento homogéneo del motor de combustión interna 1, se abre
o bien se cierra parcialmente la trampilla de regulación 11 en
función del par motor deseado. El combustible es inyectado desde la
válvula de inyección 9 durante una fase de aspiración, provocada a
través del pistón 2, a la cámara de combustión 4. A través del aire
aspirado al mismo tiempo a través de la trampilla de regulación 11
se provoca la turbulencia del combustible inyectado y de esta manera
se distribuye de un modo esencialmente uniforme en la cámara de
combustión 4. A continuación se comprime la mezcla de combustible y
aire durante la fase de compresión con el fin de que sea encendida
entonces por la bujía de encendido 10. A través de la dilatación
del combustible encendido se acciona el pistón 2. El par motor
generado depende en el funcionamiento homogéneo esencialmente de la
posición de la trampilla de regulación 11. Con relación a un
desarrollo reducido de substancias contaminantes se ajusta la mezcla
de combustible y aire ser posible a Lambda = 1 o Lambda <
1.
Entre los tipos de funcionamiento descritos del
motor de combustión interna 1 se puede conmutar en vaivén. Tales
conmutaciones son realizadas por el aparato de control 18. Por
ejemplo, después de un arranque en frío se puede ajustar el primer
tipo de funcionamiento, a saber, el tipo de funcionamiento
"HOSP", con el que se calienta el catalizador 12 de una manera
rápida a una temperatura de funcionamiento. De acuerdo con el
factor de división, el par motor del motor de combustión interna 1
en el tipo de funcionamiento "HOSP" es hasta un 30% menor que
en el funcionamiento homogéneo.
Tan pronto como el catalizador 12 ha alcanzado
su temperatura de funcionamiento, el aparato de control 18 conmuta
el motor de combustión interna 1 al funcionamiento homogéneo. Para
conseguir una conmutación neutra en cuanto al par motor, se tiene
en cuenta la influencia del factor de división sobre el par motor
del motor de combustión interna 1 en el tipo de funcionamiento
"HOSP" de la manera que se explica a continuación.
La figura 2a muestra un fragmento de la
derivación real del regulador 21, que presenta en el lado de
entrada una variable de referencia del par motor mioptl1. Esta
variable de referencia del par motor mioptl1 representa el par
motor máximo, que puede suministrar el motor de combustión interna 1
(figura 1) con una mezcla estequiométrica de combustible y aire, es
decir, con Lambda = 1, y con un ángulo de encendido ajustado de una
manera óptima. La variable de referencia del par motor mioptl1 se
calcula, por ejemplo, en un banco de pruebas y sirve como variable
de referencia para todas las curvas características / campos
característicos utilizados en el regulador 21.
En el lado de salida, el fragmento mostrado en
la figura 2aa presenta el par motor real mibas, que se calcula a
partir de la variable de referencia del par motor mioptl1.
El motor de combustión interna 1 no siempre es
accionado con Lambda = 1 y con el ángulo de encendido óptimo, de
manera que el par motor disponible realmente, es decir, el par motor
real mibas, se desvía des la variable de referencia del par motor
máximo posible mioptl1. Esta desviación se tiene en cuenta en el
cálculo en el regulador 21.
A tal fin, se multiplica la variable de
referencia del par motor mioptl1 en primer lugar por un grado de
actuación Lambda etalab1, que indica cómo se modifica el par motor
del motor de combustión interna 2 en función de Lambda. En el caso
se que se aplique Lambda = 1, resulta para el grado de actuación
Lambda etalab 1 un valor de 100%. De una manera correspondiente
resulta para un valor de Lambda
< > 1, para el que el par motor del motor de combustión interna 1 es, por ejemplo, solamente el 80% de la variable de referencia del par motor, un grado de actuación Lambda de 80%.
< > 1, para el que el par motor del motor de combustión interna 1 es, por ejemplo, solamente el 80% de la variable de referencia del par motor, un grado de actuación Lambda de 80%.
De una manera similar a ello, se tiene en cuenta
la dependencia del par motor del motor de combustión interna 1 con
respecto al factor de división, siendo multiplicado el producto del
grado de actuación Lambda etalab 1y la variable de referencia del
par motor mioptl1 por un grado de actuación de división
etaaufte.
El grado de actuación de división etaaufte
indica, de una manera similar a etalabl, la dependencia del par
motor con respecto al factor de división y se deposita de una manera
más ventajosa en la forma de una curva característica en el aparato
de control 18, con preferencia en una memoria que se puede escribir
de nuevo, como por ejemplo en una memoria Flash.
Las investigaciones han mostrado que el grado de
actuación de la división etaaufte depende también del número de
revoluciones del motor de combustión interna 1, de manera que es
posible una consideración especialmente exacta del factor de
división con la ayuda de una curva característica, que contiene,
además del factor de división, también el número de
revoluciones.
Por último, se lleva a cabo otra etapa de
multiplicación por el grado de actuación del ángulo de encendido.
El producto que resulta representa el par motor real mibas, que es
procesado adicionalmente por el regulador 21 para el control /
regulación del motor de combustión interna 1.
La formulación de las dependencias del par motor
de las variables Lambda, factor de visión y ángulo de encendido
como grado de actuación es muy ventajosa, porque de esta manera es
posible un enlace de multiplicación de los diferentes factores de
influencia. Por lo tanto, también es posible multiplicar en primer
lugar todos los grados de actuación entre sí con el fin de obtener
un grado de actuación total.
La figura 2b muestra un fragmento de la
derivación teórica del regulador 21, en cuya entrada se encuentra,
un par deseado por el conductor milsol que está derivado, por
ejemplo, de una posición del pedal del acelerador. El par deseado
por el conductor milsol no está relacionado con el estado Lambda = 1
y, por lo tanto, se prepara por cálculo para el procesamiento
siguiente en la derivación teórica del regulador 21.
El par motor teórico milsopl1 atribuido a Lambda
= 1 se obtiene, a la inversa del cálculo del par motor real mibas
en la derivación real, a través de la división consecutiva del par
motor deseado por el conductor milsol por el grado de actuación
Lambda etalabl, el grado de actuación de división etaaufte y a
través del grado de actuación del ángulo de encendido.
El par motor teórico misopl1 es alimentado,
además de otras variables, como por ejemplo el número de
revoluciones del motor (no se muestra), a un campo característico
KFMIRL, que proporciona la variable de salida rl del fragmento
representado en la figura 2b de la derivación teórica.
La variable de salida rl es una medida para el
valor teórico del relleno de aire relativo de la cámara de
combustión 4, a partir de la cual se puede calcular, con Lambda
dada, la cantidad de combustible a inyectar.
La inclusión descrita del grado de actuación de
la división etaaufte en la derivación real y en la derivación
teórica del regulador 21 posibilita una conmutación neutral con
respecto al par motor desde / hacia el primer tipo de
funcionamiento "HOSP", siendo calculado de una manera correcta
el par motor que se ajusta realmente.
Además de la comodidad de la marcha, a través
del procedimiento descrito se incrementa también en una medida
enorme la seguridad del tráfico. Especialmente en el caso de
conmutación desde el primer tipo de funcionamiento "HOSP" al
funcionamiento homogéneo, en el que el motor de combustión interna 1
suministra habitualmente un par motor mayor hasta un 30%, es
importante evitar una modificación del par motor para impedir una
aceleración imprevista repentina del automóvil.
Aunque el primer tipo de funcionamiento
"HOSP" se ajusta habitualmente durante el arranque en frío del
motor de combustión interna 1, puede suceder que también después de
un tiempo de funcionamiento prolongado se conmute, por ejemplo,
desde el funcionamiento homogéneo al primer tipo de funcionamiento
"HOSP", de manera que es ventajosa la consideración del factor
de división también después del arranque en frío del motor de
combustión interna 1.
Claims (7)
1. Procedimiento para el funcionamiento de un
motor de combustión interna (1), en el que se inyecta combustible
en un primer tipo de funcionamiento, en el que en el primer tipo de
funcionamiento el combustible a inyectar es dividido en dos
inyecciones individuales, la primera de las cuales se inyecta en una
fase de aspiración y la segunda se inyecta en una fase de
compresión del motor de combustión interna (1), en el que se inyecta
combustible en al menos otro tipo de funcionamiento en la cámara de
combustión (4), en el que en el otro tipo de funcionamiento se
inyecta combustible en la fase de aspiración del motor de combustión
interna (1), en el que un regulador (21) controla / regula el motor
de combustión interna, y en el que se conmuta entre los tipos de
funcionamiento, en el que durante la conmutación desde / hacia el
primer tipo de funcionamiento se tiene en cuenta en el regulador un
factor de división, que caracteriza al primer tipo de
funcionamiento, caracterizado porque el factor de división
indica la relación a partir del combustible inyectado en la segunda
inyección con respecto al combustible inyectada en total, y porque
en una derivación teórica del regulador (21), se corrige la
variable teórica del par motor (milsol) con un grado de actuación de
la división (etaaufte)dependiente del factor de
división.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en una derivación real
del regulador (21) se corrige una variable de referencia del par
motor (mioptil) con el grado de actuación de la división
(etaaufte).
3. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el grado de
actuación de la división (etaaufte) se calcula a partir de una
curva característica / un campo característico.
4. Programa de ordenador para un aparato de
control (18) de un motor de combustión interna (1), especialmente
de un automóvil, con código de programa, que está programado para
realizar el procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, cuando se ejecuta en un ordenador.
5. Programa de ordenador de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que el código de programa está memorizado
en un soporte de datos legible por ordenador.
6. Aparato de control (18) para un motor de
combustión interna (1), especialmente de un automóvil con medios
para la ejecución del procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3.
7. Motor de combustión interna (1) especialmente
para un automóvil con un aparato de control (18), que está
instalado para ejecutar el procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3.
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