ES2276340T3 - Procedimiento de determinacion en tiempo real de la caracteristica de flujo de inyector de carburante. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de determinación en tiempo real, y en función de la duración de accionamiento de inyección, de la característica de flujo de por lo menos un inyector (2) de carburante de accionamiento eléctrico, que alimenta un motor (1) de combustión interna, y montado en un circuito de alimentación de carburante de dicho motor (1), comprendiendo dicho circuito por lo menos una bomba (8), alimentada desde un depósito de carburante (12) y conectada a una rampa (3) común de alimentación con carburante de los inyectores (2) del motor (1), estando accionado cada inyector (2) por una unidad (5) de control del motor, que comprende por lo menos un calculador y por lo menos una memoria, de tal manera que en cada ciclo del motor (1), cada inyector (2) entrega a dicho motor (1) una masa de carburante determinada por dicha característica de flujo de inyector, que expresa la masa inyectada (Mi) según una función creciente de la duración de accionamiento de inyección (t) de dicho inyector (2), accionadopor dicha unidad (5) de control del motor.
Description
Procedimiento de determinación en tiempo real de
la característica de flujo de inyector de carburante.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de determinación en tiempo real, y en función de la
duración de accionamiento de inyección, de la característica de
flujo de por lo menos un inyector de carburante, de tipo por
accionamiento eléctrico, que alimenta un motor de combustión
interna, y montado en un circuito de alimentación de carburante del
motor, comprendiendo este circuito por lo menos una bomba,
alimentada desde un depósito de carburante y conectada a una rampa
común de alimentación con carburante de los inyectores del motor,
estando accionado cada inyector por una unidad de control del motor,
que comprende por lo menos un calculador y por lo menos una
memoria, generalmente realizada en forma de una unidad electrónica
de accionamiento y control del motor, de manera que en cada ciclo
del motor, cada inyector entrega a dicho motor una masa de
carburante determinada por la característica de flujo de inyector,
que expresa la masa inyectada según una función creciente de la
duración de accionamiento de inyección de dicho inyector, accionado
por la unidad de control del motor, pudiendo tenerse en cuenta
igualmente otros parámetros que presentan una influencia sobre
dicha característica, tal como la presión del carburante o la
tensión eléctrica de alimentación.
Los inyectores de este tipo presentan una
característica de flujo que comprende una zona sensiblemente lineal,
en los valores de la duración de accionamiento de inyección
superiores a un tiempo mínimo, y que se define por una ganancia,
correspondiente a su inclinación, y por un desfase en el origen, o
desviación (offset), correspondiente a una duración de
accionamiento mínima para una masa inyectada nula, y obtenida en la
inserción de la prolongación de la zona lineal, hacia el origen de
las duraciones de accionamiento de inyección, con el eje de
abscisas, que expresa las duraciones de accionamiento de inyección,
sobre un diagrama plano en el que las masas inyectadas se indican
según el eje de ordenadas, así como una zona no lineal de la
característica, en los valores débiles de las duraciones de
accionamiento de inyección, entre la desviación y la zona lineal.
La ganancia local corresponde así a la inclinación local en
cualquier punto de la curva que representa la característica de
flujo del inyector.
Los inyectores de este tipo se califican
generalmente por su fabricante por una característica de flujo
teórica o nominal cuyas zonas lineal y no lineal teóricas nominales
se memorizan inicialmente en la unidad de control del motor, por
ejemplo en forma de una desviación teórica y una ganancia teórica
para la zona lineal y por lo menos una cartografía o tabla teórica
o relación matemática para la zona no lineal.
Los inyectores de carburante por accionamiento
eléctrico de este tipo pueden equipar motores diesel o de encendido
controlado, y montarse en circuitos de alimentación de inyección
directa o indirecta, con o sin retorno de carburante de abajo hacia
arriba de la bomba.
Se sabe que los inyectores utilizados para
realizar la inyección de una cantidad de carburante predeterminada
por una unidad de control del motor presentan dispersiones y
evoluciones en el tiempo de sus características de flujo, lo que
tiene como consecuencia que la inyección de una masa dada de
carburante necesita un accionamiento de duración de inyección
diferente según el inyector accionado y el envejecimiento de este
último. En efecto, las dispersiones de las características de los
inyectores son resultado de las tolerancias de fabricación de los
compuestos físicos de los inyectores, y por tanto de sus
dispersiones dimensionales y de las características físicas,
concretamente el número y diámetro(s) de orificios de
inyección de los inyectores, sus orientaciones, la características
elástica de sus resortes, etc., y la evolución en el tiempo de las
características de flujo de los inyectores es resultado
especialmente del envejecimiento de los componentes físicos de los
inyectores.
Por otra parte, la gran mayoría de los sistemas
de accionamiento y control de la inyección, directa o indirecta,
que equipan los motores de combustión interna de vehículos
automóviles, garantiza un control de riqueza de bucle cerrado, y de
manera continua durante el funcionamiento del motor, con ayuda de
una sonda llamada sonda \lambda, que detecta la cantidad de
oxígeno de los gases de escape del motor, y conectada a la unidad de
control del motor, de manera que garantiza la dosificación de la
mezcla de aire/carburante ideal, en particular en el caso de
utilizar catalizadores trifuncionales para los que se requiere una
dosificación estequiométrica. Este control de riqueza de bucle
cerrado permite compensar de forma satisfactoria las dispersiones de
todos los componentes que intervienen en la determinación de la
dofisicación de aire/carburante, y que tendrían un impacto sobre el
rendimiento en términos de control de las emisiones en los gases de
escape del motor, si las dispersiones anteriormente mencionadas no
se compensaran. Los componentes en cuestión se aquellos que
permiten calcular el flujo de aire de admisión en el motor y
controlar el flujo de carburante inyectado en el motor, de manera
que estos componentes comprenden los inyectores. No obstante, salvo
estrategias particulares, los controles de riqueza de bucle cerrado
no permiten identificar las características de cada uno de los
componentes en cuestión, ya sea de forma global o individual. Dicho
de otro modo, la dosificación de la mezcla de aire/carburante
consiste en controlar un flujo de aire de admisión al motor y un
flujo de carburante correspondiente, y los controles de riqueza de
bucle cerrado permiten compensar la relación del flujo de aire con
respecto al flujo de carburante, sin identificar la parte de
corrección que ha de aportarse al flujo de aire o al flujo de
carburante y, además, estos controles de riqueza no permiten
calcular una corrección individualizada para cada cilindro, y por
tanta para cada inyector.
El problema que está en la base de la invención
consiste por tanto, a partir del aprendizaje de una característica
teórica o nominal del flujo de inyector, determinar en tiempo real,
y en función de la duración de accionamiento de inyección, la
evolución de esta característica de por lo menos un inyector de
carburante de un motor, con el fin de conocer la relación que
existe entre la masa de carburante inyectada y la duración de
accionamiento de inyección del por lo menos un inyector
considerado, en el transcurso de las fases de aprendizaje que se
realizan regularmente, en el transcurso del funcionamiento del
motor, sobre puntos de funcionamiento que no están necesariamente
en régimen estabilizado, y durante periodos de aprendizaje
suficientemente cortos para no generar una degradación
significativa de las emisiones contaminantes ni una molestia
sensible para los ocupantes del vehículo.
Este aprendizaje puede referirse no solamente a
la característica de flujo de cada uno de los inyectores utilizados
en un mismo motor sino también a la característica media o global
del conjunto de inyectores de un motor en cuestión, a partir de una
característica global teórica o nominal, definida por una ganancia
global teórica o nominal y una desviación global teórica o nominal,
así como por una zona no lineal global teórica o nominal.
El objetivo de la invención es por tanto
permitir un mejor conocimiento de la característica de flujo de por
lo menos un inyector de un motor en funcionamiento mediante una
determinación en tiempo real de la desviación del inyector
considerado suponiendo su ganancia conocida y la parte no lineal de
su característica, con el fin de obtener un seguimiento de la
evolución de la característica individual de flujo de cada inyector,
así como poder seguir la evolución de la característica global de
todos los inyectores de un motor.
Con el fin de solucionar los inconvenientes
anteriormente mencionados, el procedimiento según la invención de
determinación en tiempo real, y en función de la duración de
accionamiento de inyección, de la característica de flujo de por lo
menos un inyector de carburante por accionamiento eléctrico, que
alimenta un motor de combustión interna y está montado en un
circuito de alimentación con carburante del tipo anteriormente
presentado, se caracteriza porque comprende por lo menos las etapas
que consisten en considerar que la ganancia es igual a la ganancia
teórica o a una ganancia actualizada a partir de la ganancia teórica
y, para cada inyector del que se quiere determinar la
característica, sustituir cada una de por lo menos una inyección de
referencia, de una duración de accionamiento de inyección accionada
por la unidad de control del motor según la característica
memorizada, por una inyección múltiple que comprende una sucesión de
por lo menos dos inyecciones cuyas duraciones de accionamiento de
inyección se supone que provocan la misma masa de carburante que la
inyección de referencia sustituida, determinar la diferencia de
masa de carburante entre la inyección de referencia sustituida y la
inyección múltiple, deducir un error de determinación de dicha
característica, y modificar la ganancia y/o desviación de la zona
lineal o por lo menos una tabla o relación matemática de la zona no
lineal para compensar dicho error, y memorizar la nueva
característica así determinada.
Según la invención, se considera por tanto que
la ganancia individual del inyector considerado o la ganancia
global de todos los inyectores se supone conocida, porque este
parámetro está levemente sujeto a desvíos y/o porque se ha
procedido ya a un aprendizaje de este parámetro, por ejemplo
poniendo en práctica una estrategia conocida para ello, o el
procedimiento dado a conocer en la solicitud de patente francesa FR
03 02468 del solicitante.
La sustitución de cada una de las inyecciones de
una duración de accionamiento de inyección dada por una sucesión de
dos o más inyecciones, cuya suma se supone que provoca la inyección
de la misma cantidad de carburante, para provocar una diferencia de
flujo entregado entre inyección simple e inyección múltiple y
representativa de un error de determinación de la característica de
flujo de uno o los inyector(es) que está memorizada en una
unidad de control del motor es un procedimiento utilizado en
ocasiones actualmente, pero únicamente para determinar la
desviación y en las fases de puesta a punto del sistema de
inyección, mientras que el procedimiento según la invención se
caracteriza por la puesta en práctica de una estrategia análoga pero
en tiempo real, en condiciones de autorización o exigencias
impuestas por la unidad de control del motor, y para determinar
igualmente otro(s) parámetro(s) y/o zona(s) de
la característica de flujo.
La puesta en práctica del procedimiento de la
invención proporciona la ventaja de permitir, sin tener que
realizar los inyectores, y por tanto sus componentes, con
tolerancias muy estrechas, y de esta manera sin aumentar el coste
del sistema de inyección, garantizar una mayor exactitud de la masa
de carburante inyectada en cada cilindro del motor, y, como
consecuencia, garantizar la exactitud de la dofisicación de
aire-carburante y el par desarrollado por el motor.
De ello se deriva un buen control de las emisiones en los gases de
escape y una mejor comodidad en la conducción del vehículo
automóvil. De este modo puede ser suficiente equipar un motor con
inyectores de menos rendimiento, ya que la puesta en práctica del
procedimiento según la invención permite compensar las dispersiones
en el nivel de los componentes físicos de los inyectores.
En una forma de realización preferida, el
procedimiento según la invención comprende por lo menos las etapas
que consisten en determinar en primer lugar la desviación real Or de
la zona lineal de la característica, individual para un solo
inyector o global para el conjunto de los inyectores del motor,
sustituyendo cada una de por lo menos una inyección de referencia
de duración de accionamiento de inyección T por una inyección
múltiple que
comprende una sucesión de un número n \geq 2 de inyecciones de una misma duración de accionamiento de inyección \frac{T - Oy}{n} + Ot, superior al tiempo mínimo, y siendo Ot la desviación teórica o nominal, individual o global según se considere un inyector o el conjunto de inyectores del motor, y en determinar que la desviación real Or se obtiene por la fórmula Or = \frac{Mr - Mr'}{(n-1).G} + Ot, en la que Mr y Mr' son las masas de carburante inyectadas respectivamente durante las aplicaciones de las inyecciones de referencia y múltiples, n es el número de inyecciones de cada inyección múltiple, G es la ganancia del inyector o los inyectores considerados suponiendo que la ganancia real es igual a la ganancia nominal o teórica (individual o global) memorizada en la unidad de control del motor, en la que se memoriza también la desviación teórica o nominal Ot.
comprende una sucesión de un número n \geq 2 de inyecciones de una misma duración de accionamiento de inyección \frac{T - Oy}{n} + Ot, superior al tiempo mínimo, y siendo Ot la desviación teórica o nominal, individual o global según se considere un inyector o el conjunto de inyectores del motor, y en determinar que la desviación real Or se obtiene por la fórmula Or = \frac{Mr - Mr'}{(n-1).G} + Ot, en la que Mr y Mr' son las masas de carburante inyectadas respectivamente durante las aplicaciones de las inyecciones de referencia y múltiples, n es el número de inyecciones de cada inyección múltiple, G es la ganancia del inyector o los inyectores considerados suponiendo que la ganancia real es igual a la ganancia nominal o teórica (individual o global) memorizada en la unidad de control del motor, en la que se memoriza también la desviación teórica o nominal Ot.
De este modo puede efectuarse el aprendizaje de
la desviación de la zona lineal de la característica individual o
global, respectivamente, de un inyector o de todos los inyectores de
un mismo motor.
Como la diferencia de la masa de carburante
entre las inyecciones de referencia sustituida(s) y
múltiple(s), es decir la diferencia entre Mr y Mr', es
proporcional a n-1, el hecho de sustituir una
inyección de referencia por una inyección múltiple que comprende un
mayor número de inyecciones de duración de accionamiento más
limitada hace el procedimiento de aprendizaje más sensible a la
diferencia de flujo mensurable entre los dos modos de inyección. No
obstante, este aumento de n llega rápidamente a su límite, en la
medida en que cada una de las n inyecciones debe presentar una
duración de accionamiento suficientemente importante para ser
superior al valor del tiempo mínimo, y estar en la zona lineal.
Sin embargo, es evidente que el uso de un número
n de inyecciones lo mayor posible es particularmente interesante
para las inyecciones múltiples utilizadas para la determinación de
la desviación de la característica de un inyector individual,
puesto que para dicha determinación una pérdida de sensibilidad
procede de que la diferencia de masa de carburante inyectada es
entonces mucho más débil (en una razón de m, siendo m el número de
inyectores del motor) que la diferencia de masa de carburante
determinada cuando los dos modos de inyección (inyecciones de
referencia e inyecciones múltiples) se aplican a todos los
inyectores de un mismo motor, para la determinación de sus
características globales.
La diferencia de masa de carburante
anteriormente mencionada puede determinarse, ya sea el motor de tipo
diesel o de encendido controlado, ya sea el sistema de inyección de
inyección directa o indirecta, y ya sea el circuito de alimentación
de carburante con o sin retorno permanente de carburante de abajo
hacia arriba de la bomba, teniendo en cuenta el flujo de aire
admitido en el motor, y que se conoce siempre por la unidad de
control del motor, y la señal procedente de una sonda \lambda de
detección del oxígeno en los gases de escape del motor, cuando el
sistema de inyección del motor está controlado en bucle cerrado y
comprende una sonda \lambda de este tipo dispuesta en la salida
de escape del motor.
En consecuencia, de manera conocida, la medición
de la masa de carburante inyectada puede efectuarse, en cada uno de
los dos modos de inyección (inyecciones de referencia e inyecciones
múltiples) a partir de la señal proporcionada por la sonda
\lambda y el conocimiento de la masa de aire admitida en el motor,
para cada punto de funcionamiento de este último, incluso si el
sistema no es estable durante este procedimiento.
De este modo, la diferencia de masa de
carburante inyectada puede determinarse teniendo en cuenta la
variación de riqueza de la mezcla de aire/carburante, basándose en
una señal proporcionada a la unidad de control del motor por una
sonda \lambda, que detecta la cantidad de oxígeno en los gases de
escape del motor, y en la masa de aire admitida en el motor. En
particular, esta diferencia de masa de carburante inyectada puede
calcularse por la unidad de control del motor a partir de la señal
de la sonda \lambda y una masa objetivo de carburante que se va a
inyectar, estableciéndose dicha masa objetivo teniendo en cuenta la
masa de aire admitida en el motor y una señal de riqueza
objetivo.
objetivo.
No obstante, cuando el procedimiento según la
invención se pone en práctica sobre un circuito de alimentación de
carburante del motor que es un circuito de inyección directa en el
que una rampa común se alimenta por una bomba de alta presión,
alimentada a su vez por una bomba de cebado conectada al depósito, y
el circuito de alimentación es de tipo de volumen fijo y sin
retorno permanente de carburante desde abajo hacia arriba de la
bomba a alta presión, de flujo controlado, y en el que la unidad de
control del motor presenta en memoria un modelo de comportamiento
del circuito, es posible determinar la diferencia de masa de
carburante inyectada basándose en el modelo de comportamiento del
circuito, según la evolución de la presión en el circuito de
carburante, tras una perturbación impuesta al funcionamiento de la
bomba, tal como se indica en la patente FR 2 803 875.
En este caso, resulta ventajoso que la
perturbación en el accionamiento de la bomba a alta presión consista
en provocar una parada de esta bomba, y la diferencia de masa de
carburante inyectada se determina entonces ventajosamente según las
caídas de presión en el circuito de alimentación, consecuencia de la
parada de la bomba de alimentación, por una parte, durante la
aplicación de por lo menos una inyección de referencia, y, por otra
parte, durante la aplicación de la o las inyecciones múltiples de
sustitución, haciendo corresponder el modelo de comportamiento del
circuito, a cada caída de presión, una masa de carburante
inyectada.
Después de haber determinado la característica
de flujo para las duraciones de accionamiento de inyección
superiores al tiempo mínimo, es decir, después de haber efectuado el
aprendizaje de la zona lineal de esta característica, el
procedimiento según la invención comprende por lo menos las etapas
que consisten en determinar la zona no lineal y, para ello,
sustituir cada una de por lo menos una inyección de referencia de
duración de accionamiento de inyección T en dicha zona lineal, y a
la que corresponde una masa inyectada M, por una inyección múltiple
que comprende una sucesión de n\geq2 inyecciones que se supone que
dan la misma masa de carburante inyectada M que la inyección de
referencia sustituida y que presentan una misma duración de
accionamiento de inyección Tn situada en la zona no lineal, de modo
que se identifica la característica de flujo en el punto
correspondiente de su zona no lineal, para el que a la duración de
accionamiento de cada inyección de una inyección múltiple Tn =
\frac{T - Or}{n} + Or, corresponde una masa de carburante
inyectada \frac{M}{n}, y en variar n y/o Tn para identificar por
lo menos un parte de la zona no lineal.
En este caso también es posible realizar el
aprendizaje de la zona no lineal individual, de un solo inyector
considerado, o global si se consideran todos los inyectores, según
si se tiene en cuenta la ganancia, la desviación y la zona no
lineal teórica o nominal individuales, o la ganancia, la desviación
y la zona no lineal teórica o nominal globales.
Como variante, para determinar la zona no lineal
después de haber determinado la zona lineal, el procedimiento según
la invención puede consistir en imponer una duración de
accionamiento de inyección T2 en la zona no lineal y para la que se
quiere determinar la característica, y en sustituir cada una de por
lo menos una inyección de referencia de duración de accionamiento
de inyección T en la zona lineal y a la que corresponde una masa
inyectada M, por una inyección múltiple de n\geq2 inyecciones, que
se supone que dan la misma masa de carburante inyectada M que la
inyección de referencia sustituida, y de las que una presenta una
duración de accionamiento de inyección T1 situada en la zona lineal
y a la que corresponde una masa inyectada M1, y de las que las otras
n-1 inyecciones presentan cada una la misma
duración de accionamiento de inyección T2 impuesta, y a cada una de
las cuales corresponde una masa inyectada M2 tal como M2 =
\frac{M - M1}{n - 1}, y en variar T2, inferior al tiempo mínimo
y/o n, para determinar por lo menos una parte de la zona no
lineal.
En esta variante, la zona no lineal también
puede determinarse globalmente, para todos los inyectores de un
mismo motor, o individualmente, para uno cada uno de ellos, aunque,
en este caso, con menos sensibilidad.
Igualmente, en los dos modos de puesta en
práctica del procedimiento según la invención para determinar la
zona no lineal, la determinación de la diferencia de masa de
carburante inyectada Mr-Mr' o M-M1,
tal como se ha mencionado anteriormente, puede obtenerse ya sea a
partir del flujo de aire de admisión en el motor y una señal
procedente de la sonda \lambda, ya sea, en el caso particular de
un circuito sin retorno del carburante desde abajo hacia arriba de
la bomba, en un sistema de inyección directa en el que la unidad de
control del motor conoce un modelo de comportamiento del circuito, y
controla la bomba en cuanto al flujo, accionando la parada de la
bomba y midiendo las caídas de presión durante la aplicación,
respectivamente, de las inyecciones de referencia y las inyecciones
múltiples, para deducir de ello las masas de carburante inyectadas,
por medio del modelo de comportamiento del circuito.
Tal como se ha mencionado anteriormente, el
procedimiento de la invención puede aplicarse o bien a la totalidad
de los inyectores de un motor, o bien a un solo inyector cada vez,
en cuyo caso el procedimiento se aplica ventajosamente de manera
sucesiva a cada uno de los inyectores del motor, de manera que se
realiza el aprendizaje de sus características individuales.
Otras ventajas y características de la invención
se pondrán de manifiesto a partir de la descripción proporcionada
a continuación, a título no limitativo, de los ejemplos de formas de
realización descritos en referencia a los dibujos adjuntos en los
que:
- la figura 1 es un esquema de un
circuito de alimentación de carburante a un motor de combustión
interna de vehículo automóvil por inyección directa, para la puesta
en práctica del procedimiento de la invención,
- la figura 2 representa una
característica de flujo, que puede ser una característica global de
todos los inyectores del circuito de la figura 1 o una
característica individual de un solo inyector,
- la figura 3 representa la evolución
de la presión en la rampa común del circuito de la figura 1, en
función del tiempo, en el caso de dos caídas de presión provocadas
por la parada de la bomba del circuito de la figura 1, y de las que
cada una se obtiene para uno, respectivamente, de dos regímenes
diferentes de inyección, accionados para un cierto número de
inyecciones sobre todos los inyectores o uno solo de ellos,
- la figura 4 es un conjunto de tres
características que esquematizan la sustitución de una inyección de
referencia (figura 4a), en la zona lineal, por una inyección
múltiple de dos inyecciones consecutivas de las que una está en la
zona lineal (figura 4b) y la otra en la zona no lineal (figura
4c),
- la figura 5 representa un conjunto
de cuatro características, de las que una es para una inyección de
referencia en la zona lineal (figura 5a), y las otras tres para una
inyección múltiple de tres inyecciones sucesivas, de las que una
está en la zona lineal (figura 5b) y las otras dos en el mismo punto
de la zona no lineal (figuras 5c y 5d), y
- la figura 6 es una figura análoga a
las figuras 4 y 5 que representa un conjunto de cuatro
características, de las que una corresponde a una inyección de
referencia en la zona lineal (figura 6a) y las otras tres a una
inyección múltiple de tres inyecciones sucesivas en el mismo punto
de la zona no lineal (figuras 6b, 6c y 6d).
En la figura 1 se representa esquemáticamente un
motor 1 de combustión interna para vehículo automóvil. Por ejemplo,
el motor 1 considerado es un motor de cuatro cilindros en línea, de
encendido controlado y con ciclo motor de cuatro tiempos,
alimentado con carburante por inyección denominada directa, si bien
el procedimiento de la invención puede aplicarse a un motor de
inyección indirecta y/o de tipo diesel.
La inyección de carburante se garantiza en cada
cilindro del motor 1 por uno, respectivamente, de los cuatro
inyectores 2.
Estos inyectores 2 se alimentan con carburante a
alta presión por una rampa 3 común de carburante, en el que la
presión del carburante se determina, por lo menos en ciertos
instantes del ciclo motor, mediante medición por un detector 4 de
presión que transmite la señal de presión medida a una unidad 5 de
control del motor, o mediante el cálculo en esta unidad 5 a partir
de ciertas mediciones efectuadas por el detector 4 en ciertos
instantes del ciclo motor, tal como propone la patente FR 2 803
875.
La unidad 5 de control del motor es una unidad
electrónica que acciona la inyección del carburante en el motor 1,
accionando mediante el haz 6 de conductores eléctricos de
accionamiento los instantes y las duraciones de accionamiento de
inyección de los inyectores 2, así como el encendido en los
cilindros del motor 1, en el ejemplo considerado de un motor de
encendido controlado, y, eventualmente, otras funciones tales como
el accionamiento de admisión de aire en el motor, por medio de un
cuerpo de mariposa motorizado, en función especialmente del
hundimiento del pedal del acelerador, y otras funciones de
seguridad, tales como el antiderrapado, antipatinado y/o
antibloqueo de las ruedas del vehículo. Esta unidad 5 electrónica
comprende, de manera ampliamente conocida, por lo menos un
calculador con circuitos de cálculo, circuitos de memoria y
circuitos de comparación especialmente y, en su función de
accionamiento de la inyección, la unidad 5 acciona y controla la
cantidad de carburante inyectada por cada uno de los inyectores 2
en el cilindro correspondiente del motor 1, en función de los
tiempos del motor en cada uno de los cilindros, de los parámetros y
condiciones de funcionamiento del motor, en particular su régimen,
su carga o incluso su temperatura, y de la solicitud de carburante,
en función especialmente del flujo de admisión de aire en el motor
1 y el par que debe desarrollar el motor, introduciéndose estos
parámetros en 7 en la unidad 5 de control del motor.
En este ejemplo, la rampa 3 común se alimenta
con carburante a alta presión por una bomba de alta presión 8, de
flujo controlado y conectada a la rampa 3 por un tubo 9, en el que
el carburante discurre en el sentido de la flecha F1, y la unidad 5
de control del motor controla la bomba de alta presión 8 por el
enlace lógico 10 y determina así la masa de carburante enviada por
la bomba de alta presión 8 en la rampa 3, en cada ciclo del motor
1.
La bomba de alta presión 8 se activa en rotación
por el motor 1 mediante un enlace mecánico esquematizado por 11, de
manera conocida en sí misma. La bomba de alta presión 8 se alimenta
a su vez de carburante por un circuito de cebado que comprende, de
arriba hacia abajo, un depósito 12 de carburante, una bomba de
cebado o bomba de baja presión 13, sumergida en el depósito 12 y
alimentada a través de un filtro (no representado), y un regulador
14 de presión de carburante, del que una salida permite devolver
carburante en exceso al depósito 12 y otra salida está conectada a
la admisión de la bomba de alta presión 8, en cuyo nivel se instala
una válvula de solenoide (no representada) accionada en todo o nada
desde la unidad 5 por el enlace lógico 10, de tal manera que el
flujo de carburante de la bomba de alta presión 8 se conoce por la
unidad 5 de control, que puede accionar esta válvula de solenoide
de entrada para imponer a la bomba de alta presión 8 un flujo
nulo.
El circuito de alimentación del motor 1 con
carburante por inyección directa es por tanto un circuito de alta
presión que comprende la bomba de alta presión 8 y los elementos
aguas abajo de esta última, es decir, el tubo 9 y la rampa 3 común,
y este circuito de alta presión, que es un circuito de volumen
fijado y sin retorno permanente de carburante o sin recirculación
de carburante de abajo hacia arriba de la bomba de alta presión 8,
se alimenta por un circuito de cebado de baja presión, aguas arriba
de la bomba de alta presión 8, y que comprende el depósito 12, la
bomba 13 y el regulador 14.
Así, la masa de carburante presente en el
circuito de alta presión sólo es resultado de las acciones de
llenado por la bomba de alta presión 8 y la inyección de carburante
en el motor 1 por los inyectores 2, estando estas acciones
controladas por la unidad 5.
La característica de flujo de un inyector 2, que
expresa la masa de carburante inyectada Mi en función de la
duración de accionamiento de inyección Tinj, determinada por la
unidad 5, corresponde a una función creciente cuya curva,
representada en la figura 2, presenta una inclinación igual a la
ganancia local G del inyector, que se asocia a cualquier valor de
la duración de inyección y se define por la razón entre una
variación de masa inyectada tras una pequeña variación de duración
de inyección y esta misma variación de duración de inyección. Esta
curva comprende una zona sensiblemente lineal 15 en la que la
ganancia G es constante y una zona no lineal 16, en los valores
débiles de la duración de accionamiento de inyección (valores
inferiores a un tiempo mínimo correspondiente al límite inferior de
linealidad TinfL) y en la que la ganancia local es rápidamente
variable.
La zona lineal 15 de la característica se
determina no sólo por su inclinación o ganancia G constante del
inyector en esta zona, sino también por un desfase en el origen o
desviación Ot, en la intersección de la prolongación de la parte
lineal 15 de la curva hacia el origen con el eje de abscisas
indicando las duraciones de accionamiento de inyección Tinj.
Se sabe que la masa MinfL que se inyecta para
una duración de accionamiento de inyección igual al límite inferior
TinfL de la zona lineal 15 es igual a la suma de las masas
inyectadas durante las fases transitorias correspondientes a las
fases, respectivamente, de establecimiento y corte del flujo
instantáneo de un inyector 2, provocadas, respectivamente, por la
apertura y el cierre del inyector 2, como resultado de los
desplazamientos de un obturador de este inyector, respectivamente,
en el establecimiento y el corte de una corriente de excitación en
una bobina del inyector de accionamiento electromagnético, y que
sigue respectivamente al inicio y al final de una orden lógica de
accionamiento de inyección elaborada en la unidad 5 y transmitida
por ésta última al inyector 2 considerado por el conductor
correspondiente del haz 6.
En general, los inyectores 2 de un mismo tipo se
califican por una característica teórica de flujo del inyector,
determinada, por una parte, por una ganancia teórica Gt y una
desviación teórica Ot, para definir la zona lineal 15 teórica de la
curva, y, por otra parte, por una zona no lineal 16 teórica, que es
resultado de la aplicación de una o varias relaciones matemáticas
y/o está memorizada en la unidad 5 en forma de tablas o de
cartografías que indican la masa inyectada Mi para una duración de
accionamiento de inyección Tinj comprendida entre el límite
inferior de linealidad TinfL y la desviación teórica Ot y en el
intervalo de duración de accionamiento de inyección correspondiente
a la zona no lineal 16.
Partiendo de esta característica teórica que es
individual (para un inyector 2) o global (para todos los inyectores
2), el procedimiento de la invención pretende determinar en tiempo
real (motor 1 en funcionamiento) esta característica individual
(para uno, y preferiblemente cada uno en sucesión, de los inyectores
2) o global (para todos los inyectores 2 del motor 1) empezando por
realizar el aprendizaje de la zona lineal de la característica y,
para ello, se considera que la ganancia G es constante y se mantiene
igual a la ganancia teórica Gt, o a una ganancia actualizada a
partir de la ganancia teórica, por ejemplo mediante la puesta en
práctica del procedimiento dado a conocer en la solicitud de
patente francesa FR 03 02468 del solicitante. La ganancia G puede
considerarse constante porque su valor está levemente sujeta los
desvíos.
En consecuencia, el aprendizaje de la zona
lineal de la característica corresponde a garantizar el aprendizaje
de la desviación real Or de esta zona lineal.
Para ello, durante un intervalo de tiempo de
aprendizaje, la unidad 5 de control del motor acciona la
sustitución, por ejemplo en todos los inyectores 2, si se quiere
determinar la desviación real global de la zona lineal de la
característica de flujo global de los inyectores 2, de un cierto
número de inyecciones denominadas de referencia, que presentan
duraciones de accionamiento de inyección situadas en la zona lineal
15 de la característica teórica nominal, y que corresponden a las
necesidades del motor 1 para estos puntos de funcionamiento del
motor, tal como se determinan por la unidad 5, por un mismo número
de inyecciones múltiples, constituidas cada una por una sucesión de
por lo menos dos inyecciones, cuya duración de accionamiento de
inyección, de cada una, es superior al tiempo mínimo, y por tanto
igualmente situada en la zona lineal de la característica de
partida. Normalmente, cada inyección de referencia se sustituye por
una inyección múltiple de dos inyecciones sucesivas, cuya duración
efectiva de inyección de cada una, es decir su duración de
accionamiento de inyección menos la desviación de la que se
dispone, es decir la desviación teórica Ot, es igual a la mitad de
la duración efectiva de inyección de la inyección de referencia, de
tal manera que se supone que las dos inyecciones sucesivas de la
inyección múltiple inyectan en el motor la misma masa de carburante
que la inyección de referencia sustituida.
En otras palabras, en este caso, cada inyección
de referencia de una duración de accionamiento de inyección igual a
T (en la zona lineal y por tanto superior al tiempo mínimo) se
sustituye por una inyección múltiple de dos inyecciones
consecutivas que presentan, cada una, una duración de accionamiento
de inyección igual a \frac{T - Ot}{2} + Ot, mientras que la masa
de carburante Mr realmente inyectada por la inyección de referencia,
o masa de inyección de referencia, viene dada por la fórmula
Mr=Gx(T-Or), en la que Or es la desviación
real buscada, y mientras que la masa inyectada Mr' por las dos
inyecciones sucesivas de una inyección múltiple puede expresarse por
la fórmula siguiente:
Mr' = 2 . G .
\left(\frac{T - Ot}{2} + Ot - Or
\right),
en la
que
Mr y Mr' son las masas inyectadas
respectivamente durante la inyección de referencia y durante la
inyección múltiple (doble en este caso),
G es la ganancia global de los inyectores 2
(suponiendo que esta ganancia es igual a la ganancia global
teórica),
Or es la desviación real global de la
característica global de los inyectores 2,
Ot es la desviación teórica global memorizada en
la unidad 5 y
T es, como ya se ha dicho, la duración de
accionamiento de inyección de la inyección de referencia escogida
en zona lineal.
\newpage
A partir de las fórmulas anteriores que expresan
Mr y Mr', se obtiene que la desviación real Or y la ganancia G
están relacionadas por la fórmula siguiente:
Or = Ot +
\frac{Mr -
Mr'}{G}
De manera más general, si cada inyección de
referencia (de duración de accionamiento de inyección T en la zona
lineal) aplicada sobre los inyectores 2 durante el tiempo de
aprendizaje se sustituye por una inyección múltiple de n\geq2
inyecciones, cuya duración de accionamiento de inyección de cada una
es suficientemente grande para ser superior al tiempo mínimo TinfL,
cada una de las n inyecciones de la inyección múltiple presenta
entonces una duración de accionamiento de inyección igual a
\frac{T- Ot}{n} + Ot. La masa de carburante inyectada por cada
inyección múltiple es entonces igual a Mr' = n.G. \left(\frac{T -
Ot}{n} + Ot\ Or \right).
La desviación real se calcula entonces por la
fórmula siguiente: Or = \frac{Mr - Mr'}{(n-1).G} +
Ot
Como la diferencia entre Mr y Mr' es
proporcional a (n-1), el hecho de sustituir cada
inyección de referencia por una inyección múltiple constituida por
un número mayor de inyecciones más cortas hace el procedimiento de
aprendizaje más sensible a la diferencia de masa de carburante
inyectada mensurable entre los dos modos de inyecciones
(inyecciones de referencia e inyecciones múltiples).
El procedimiento de determinación de la
desviación real, tal como se ha descrito anteriormente, puede
aplicarse sólo a uno de los inyectores 2, teniendo en cuenta la
desviación teórica individual y la ganancia individual de este
inyector 2, de tal manera que se determina la desviación real
individual. Pero se entiende que esta determinación se realiza con
una cierta pérdida de sensibilidad, porque la diferencia entre las
masas de carburante inyectadas, por una parte por la aplicación de
inyecciones de referencia y por otra parte por la aplicación de
inyecciones múltiples de sustitución sobre el inyector considerado,
será más débil que para la determinación de la desviación real
global y, como primera aproximación, puede estimarse que la
diferencia de masa inyectada entre los dos modos de inyecciones
sobre un único inyector 2 es igual a la razón de esta diferencia
calculada para definir la desviación real global con respecto al
número m de inyectores, efectuando el aprendizaje con el mismo
número de inyecciones de referencia y de sustitución y las mismas
inyecciones múltiples de sustitución.
Por tanto, para conocer la desviación real
global o individual, queda determinar la diferencia de masa de
carburante inyectada Mr-Mr'.
Esta determinación de la diferencia de masa de
carburante inyectada puede realizarse según la variación de riqueza
de la mezcla de aire/carburante y el conocimiento de la masa de aire
admitida en el motor 1, en prácticamente todos los sistemas de
inyección, ya sean directos o indirectos, en los motores de gasolina
o diesel, y con circuitos de alimentación de carburante que no son
necesariamente del tipo específico descrito anteriormente, es decir
de volumen fijado, con bomba de flujo controlado y sin retorno de
carburante de abajo hacia arriba de la bomba, y de los que se
conoce un modelo de comportamiento del circuito por la unidad 5 de
control del motor, a condición de que estos sistemas de inyección
comprendan un control de riqueza de bucle cerrado, garantizado con
ayuda de una sonda 17 \lambda, dispuesta en la línea de escape 18
del motor 1 y que detecta la cantidad de oxígeno de los gases de
escape, estando conectada esta sonda \lambda a la unidad 5 para
transmitir a la misma sus señales.
De manera conocida, la evaluación de la masa de
carburante inyectada, durante cada uno de los dos regímenes de
inyección anteriormente mencionados, puede consistir en dividir la
masa de aire, admitida en el motor durante cada una de estas fases
y medida por la unidad 5 de control, por un término proporcional al
coeficiente \lambda, medido a su vez por la sonda 17 \lambda o
calculado según la señal de esta sonda, según la fórmula:
\lambda =
\frac{A/F}{(A/F)s}
en la que A y F son las mediciones,
respectivamente, de aire y carburante y el índice s corresponde al
valor estequiométrico de la razón A/F. Se sabe que el coeficiente
\lambda puede medirse directamente, si el motor 1 está equipado
por una sonda 17 \lambda proporcional en su salida de escape 18 y
que, por el contrario, este coeficiente \lambda puede deducirse
mediante el valor de la corrección que realiza el bucle cerrado de
riqueza si el sistema comprende una sonda 17 \lambda de tipo todo
o nada (encendido-apagado,
on-off).
De una manera que conoce bien el experto en la
materia, la masa de carburante inyectada puede calcularse por la
unidad 5 a partir, por una parte, de la señal de la sonda \lambda
y, por otra parte, de una cantidad o masa objetivo de carburante
que se va a inyectar, establecida en sí misma teniendo en cuenta una
señal de riqueza objetivo y una masa de aire objetivo calculadas
por la unidad 5.
A modo de ejemplo, en funcionamiento nominal
estabilizado, es decir, después de que el control de la inyección
de bucle cerrado por la unidad 5 y la sonda 17 \lambda haya vuelto
a centrar el valor de la masa de carburante inyectada sobre la masa
objetivo determinada en la unidad 5 y de que una corrección
autoadaptativa haya vuelto a centrar el valor medio del coeficiente
correctivo \lambda del bucle cerrado, cualquier desvío del
coeficiente \lambda consecutivo a la aplicación del accionamiento
específico de la inyección, es decir, a la aplicación de las
inyecciones múltiples en lugar de las inyecciones de referencia, es
representativo de una variación de la masa de carburante inyectada
igual a
Mr'\ rr = M.
\frac{\lambda' -
\lambda}{\lambda},
en la
que:
- Mr' es la masa de carburante inyectada durante la aplicación de las inyecciones múltiples,
- Mr es la masa de carburante inyectada, en el mismo punto de funcionamiento del motor, durante la aplicación de las inyecciones de referencia (sin aplicación de accionamiento específico),
- M es el valor de la masa de carburante objetivo, que se ha calculado por la unidad 5 de control del motor para el punto de funcionamiento del motor considerado,
- \lambda es el valor del coeficiente \lambda esperado antes de la aplicación de las inyecciones múltiples (midiéndose eventualmente este valor, si las condiciones de estabilidad lo permiten), y
- \lambda' es el valor del coeficiente \lambda medido después de la aplicación de las inyecciones múltiples.
Esta determinación de la diferencia de masa de
carburante inyectada puede efectuarse incluso si el sistema
"circuito de alimentación-motor de inyección"
no es estable durante el procedimiento de determinación.
No obstante, como el circuito de la figura 1 es
un circuito particular, de volumen fijado y sin retorno permanente
de carburante de abajo hacia arriba de la bomba 8, de flujo
controlado, y en el que la unidad 5 de control del motor presenta
en memoria un modelo de comportamiento del circuito, puede medirse
la diferencia entre las masas de carburante inyectadas durante los
dos regímenes de aplicación de inyecciones de referencia y
múltiples de sustitución de otra manera, según la evolución de la
presión en el circuito de carburante, consecutivamente a una
perturbación introducida sobre el funcionamiento de la bomba de
alimentación 8, y en particular tras la parada de la bomba de
alimentación 8, por una parte, durante la aplicación de las
inyecciones de referencia y, por otra parte, durante la aplicación
de las inyecciones múltiples, basándose en el modelo de
comportamiento del circuito que hace corresponder, a cada caída de
presión medida, una masa de carburante inyectada, según las
enseñanzas de la patente FR 2 803 875.
Según esta patente, la correspondencia entre una
caída de presión en la rampa 3 y una masa de carburante inyectada
en el motor 1 se garantiza en la unidad 5 por un módulo 18 de
comportamiento del circuito de alimentación de alta presión,
comprendiendo este módulo una memoria en la que se memoriza, en
forma de tablas o de cartografías, una ley que facilita la
variación de masa de carburante en el circuito de alta presión en
función de la caída de presión determinada en el circuito durante
la parada de la bomba 8.
Esta medición de la diferencia entre las masas
de carburante inyectadas durante los dos regímenes de aplicación de
inyección anteriormente mencionados (inyecciones de referencia e
inyecciones múltiples de sustitución) puede realizarse de la manera
descrita ahora en referencia a la figura 3, que representa la
evolución de la presión P en función del tiempo t en la rampa 3
común.
A partir de un estado en el que el motor 1
funciona mientras que la presión P0 reina en la rampa 3 en el
instante t0, la unidad 5 acciona la parada de la bomba 8 mientras
que se aplican las inyecciones de referencia de una duración de
accionamiento de inyección situada en la zona lineal 15 de la
característica de flujo a los inyectores 2. La presión P cae desde
P0, a partir del instante t0 de parada de la bomba 8, hasta la
presión P1 en el instante t1, que corresponde al final del periodo
de bloqueo del flujo de la bomba 8, y tras un número suficiente de
inyecciones de referencia aplicadas a los inyectores 2 para que la
caída de presión de valor DP1 = P0-P1 pueda medirse
con una precisión suficiente por el detector 4, siendo esta caída de
presión DP1 resultado de la alimentación de los cilindros del motor
1 por los inyectores 2 a partir de la rampa 3 mientras que ya no se
alimenta esta rampa 3 por la bomba 8.
Gracias al modelo de comportamiento del circuito
de alta presión, memorizado en el módulo 18 de la unidad 5, y
apoyándose por ejemplo en la masa de carburante que entra en la
rampa 3 e impuesta por la bomba de alta presión 8 que se determina
por el calculador 17 de la unidad 5, y en la masa que sale de la
rampa 3 que se inyecta en el motor 1, y determinada igualmente por
la unidad 5, así como en la rigidez del circuito de alta presión, a
la diferencia de presión DP1 así determinada le corresponde una
primera masa de carburante inyectada en el motor 1 por todos los
inyectores 2, y que corresponde a la masa Mr anteriormente
mencionada.
Tras la supresión de la perturbación del
funcionamiento de la bomba de alta presión 8, y la reanudación de
un funcionamiento normal del motor 1 en el punto de funcionamiento
considerado, se inicia una segunda fase de medición de masa, y
consiste en reintroducir la misma perturbación que anteriormente en
el funcionamiento de la bomba de alta presión 8, es decir cortar su
flujo durante un intervalo de tiempo t1-t0 en el
transcurso del cual se aplica el mismo número de inyecciones
múltiples de sustitución que el número de inyecciones de referencia
aplicadas durante el mismo intervalo de tiempo t1-t0
que ha conducido a la caída de presión DP1. La aplicación de estas
inyecciones múltiples de sustitución mientras que el flujo de la
bomba 8 es nulo conduce, a partir de la presión inicial P0, a una
caída de presión DP2 hasta una presión P2 en el instante t1. Gracias
al módulo 18 de la unidad 5, en el que se graba y memoriza el
modelo de comportamiento del circuito de alimentación de alta
presión, a la caída de presión DP2 le corresponde una segunda masa
de carburante que ha abandonado el circuito de alta presión y se ha
inyectado por los inyectores 2 en el motor 1, siendo esta segunda
masa de carburante la masa Mr' anteriormente mencionada.
La unidad 5 puede así calcular la diferencia de
masa de carburante inyectada Mr-Mr', lo que permite
el cálculo de la desviación real Or.
La zona lineal de la característica de flujo
global puede actualizarse así y memorizarse en la unidad 5.
Para actualizar y memorizar la zona lineal de
una característica de flujo individual de un inyector 2, es
suficiente reproducir el procedimiento descrito anteriormente
aplicando las mismas inyecciones normales y/o de referencia durante
las dos fases de aplicación de inyecciones en todos los inyectores 2
salvo aquel para el que quiere determinarse la característica,
siendo este inyector 2 el único sobre el que se aplican inyecciones
de referencia durante la primera fase, y luego inyecciones múltiples
de sustitución durante la segunda fase. Por supuesto, en este caso,
para obtener la misma sensibilidad que anteriormente, el número
igual de inyecciones de referencia y de inyecciones múltiples de
sustitución aplicadas será superior, para tener en cuenta el hecho
de que la diferencia de masa de carburante inyectada sólo será
resultado de la contribución de un único inyector 2.
Debe observarse que las dos fases pueden
invertirse, determinándose la masa inyectada Mr' que resulta de la
aplicación de inyecciones múltiples de sustitución antes que la masa
inyectada Mr, que resulta de la aplicación de inyecciones de
referencia o normales, o incluso puede repetirse la sucesión no
adyacente de las dos fases un cierto número de veces alternando el
orden de las fases. Sin embargo, para lograr un buen aprendizaje de
la desviación real Or y de la zona lineal de la característica de
flujo, global o individual, este procedimiento de aprendizaje debe
renovarse para diferentes puntos de funcionamiento del motor, para
un número suficiente de valores de la duración de accionamiento de
inyección en la zona lineal de las inyecciones de referencia y,
eventualmente, para diferentes números de inyección de inyecciones
múltiples de sustitución.
Habiéndose actualizado y memorizado la zona
lineal de la característica de flujo, global o individual, mediante
el conocimiento de la desviación real Or o de la ganancia G, queda
realizar el aprendizaje de la zona no lineal de esta
característica.
Se supone que se conoce una zona no lineal
teórica o nominal de la característica de flujo teórica o nominal,
y que está memorizada en la unidad 5. Para realizar el aprendizaje
de la zona no lineal, global o individual, el procedimiento de la
invención propone, tras haber realizado el aprendizaje de la zona
lineal de la característica de este flujo, es decir para duraciones
de accionamiento de inyección superiores al tiempo mínimo,
identificar condiciones de utilización de todos los inyectores 2
(aprendizaje de la característica global) o de un solo inyector 2
(aprendizaje de la característica individual) en la zona lineal,
luego subdividir cada inyección de referencia, en la zona lineal
actualizada memorizada, en un número n, por lo menos igual a dos, de
inyecciones de una inyección múltiple de sustitución, de manera que
la suma de estas n inyecciones se supone que da la misma masa de
carburante inyectada que una inyección de referencia.
Se describen tres ejemplos de formas de
realización a continuación, respectivamente en las figuras 4, 5 y
6, correspondiendo los dos ejemplos de las figuras 4 y 5 a un primer
modo de realización, y el ejemplo de la figura 6, a un segundo modo
de realización.
Según el primer modo de realización (figuras 4 y
5), si quiere imponerse en principio un valor de duración del
accionamiento de inyección T2 seleccionado en la zona no lineal, y
para el que se quiere aprender el punto correspondiente de la zona
no lineal real o actualizada de la característica de flujo, se
sustituye cada una de un cierto número de inyecciones de referencia
que presentan una duración de accionamiento de inyección en la zona
lineal real o actualizada, por una inyección múltiple de
sustitución, constituida por una sucesión de n inyecciones, de las
que un número de n-1 inyecciones presentan una
duración de accionamiento de inyección idéntica e igual a T2, y de
las que la inyección enésima presenta una duración de accionamiento
de inyección T1 (o T'1) en la zona lineal de la característica real
o actualizada, y de tal manera que la suma de las
(n-1) inyecciones de duración de accionamiento T2
más la inyección de duración de accionamiento T1 (o T'1) se supone
que provoca la inyección de la misma masa de carburante que la
inyección de referencia única de duración de accionamiento de
T.
Si, por ejemplo en el caso de la característica
global, el conjunto de inyectores 2 presenta una característica de
flujo nominal, el hecho de dividir cada duración de accionamiento de
inyección en n inyecciones tal como se indicó anteriormente no debe
afectar a la masa total de carburante inyectada. Pero si la masa
inyectada mediante la aplicación de las inyecciones múltiples de
sustitución es diferente de la que se espera, es decir la obtenida
mediante la aplicación de las inyecciones de referencia, la
diferencia con respecto a este valor esperado es representativa del
error de flujo del conjunto de los inyectores 2 para el punto
correspondiente a la duración de accionamiento de inyección T2
seleccionada en la zona no lineal, con respecto al valor previsible,
en referencia a la zona no lineal teórica o nominal. Realizando de
nuevo la operación para varios valores predeterminados de la
duración de accionamiento de inyección T2 en la zona no lineal,
puede reconstruirse la zona no lineal de la característica global
de los inyectores, en todo el intervalo de duraciones de
accionamiento de inyección que son inferiores al tiempo mínimo.
En la figura 4, la curva 4a representa la zona
lineal 15', cuyo aprendizaje se ha realizado, de la característica
de flujo en la que la zona no lineal 16 es teórica o nominal, y una
inyección de referencia de duración de accionamiento T en la zona
lineal 15' actualizada garantiza la inyección de una masa de
carburante M. Esta inyección de referencia se sustituye por una
inyección múltiple constituida por la sucesión de dos inyecciones,
de las que una, representada en la curva 4c, presenta la duración de
accionamiento de inyección T2 seleccionada en la zona no lineal 16
teórica o nominal, y a la que corresponde una masa de carburante
inyectada M2 que quiere determinarse para conocer precisamente el
punto correspondiente sobre la zona no lineal actualizada. La otra
inyección (véase la curva 4b) de la inyección múltiple de
sustitución corresponde a una duración de accionamiento de
inyección T1 en la zona lineal 15' actualizada, y a la que
corresponde una masa de carburante inyectada M1 determinada con
precisión gracias al aprendizaje realizado de esta parte lineal 15'
de la característica. La duración de accionamiento T1 se selecciona
para que la suma de las dos inyecciones de duraciones de
accionamiento T1 y T2 se suponga que provoque la inyección de la
misma masa de carburante M que la inyección de referencia de
duración de accionamiento T de la curva 4a. Por tanto, en principio,
M = M1 + M2. De donde M2 = M-M1. Al conocerse los
valores de M y M1 con precisión, ya que se determinan a partir de la
zona lineal 15' actualizada de la característica, se obtiene un
valor preciso de la masa M2, de manera que se determina con
precisión el punto (T2, M2) de la zona no lineal real.
El ejemplo representado en la figura 5 sólo se
distingue del descrito anteriormente con referencia a la figura 4
por el hecho de que la inyección de referencia de duración de
accionamiento T en la zona lineal actualizada, a la que corresponde
la masa de carburante inyectada M, representada sobre la curva 5a,
se sustituye por una inyección múltiple constituida por la sucesión
de tres inyecciones, de las cuales dos, representadas sobre las
curvas 5c y 5d, presentan cada una la duración de accionamiento T2
seleccionada en la zona no lineal 16 teórica o nominal, y a las que
corresponde la masa inyectada M2, mientras que la tercera inyección
se representa sobre la curva 5b y corresponde a una duración de
accionamiento T'1 en la zona lineal 15' actualizada de la
característica, y a la que corresponde la masa inyectada M'1. Ya que
se supone que la suma de las tres inyecciones de las curvas 5b, 5c
y 5d proporciona la inyección de la misma masa de carburante M que
la inyección de referencia única de duración de accionamiento T de
la curva 5a, se obtiene por tanto que M = M'1 + 2M2, de donde M2 =
\frac{M - M1'}{2}
En el caso más general, si la inyección múltiple
de sustitución está constituida por la sucesión de n inyecciones,
de las cuales (n-1) presentan la duración de
accionamiento T2, y la última, la duración de accionamiento en la
zona lineal actualizada y a la que corresponde una masa inyectada
M1, la masa inyectada M2 para cada una de las (n-1)
inyecciones es: M2 = \frac{M - M1'}{(n-1)}
Según el segundo modo de realización, del cual
se da a conocer ahora un ejemplo con referencia a la figura 6, las
n inyecciones de cada inyección múltiple de sustitución presentan
una misma duración de accionamiento de inyección Tn seleccionada en
la zona no lineal 16 teórica o nominal, y de tal manera que se
supone que su suma proporciona la inyección de la misma masa de
carburante que una única inyección de referencia sustituida, que
presenta una duración de accionamiento de inyección T en la zona
lineal 15' actualizada de la característica, y a la que corresponde
la masa de carburante inyectada M conocida con precisión. Así, puede
identificarse la zona no lineal actualizada de la característica de
flujo en el punto correspondiente, ya que corresponde a la duración
de accionamiento de inyección Tn de la masa de carburante inyectada
m igual a M/n.
El ejemplo de la figura 6 es aquel en el que
cada inyección de referencia de duración de accionamiento T en la
zona lineal 15' actualizada, y correspondiente a una masa inyectada
M, se sustituye por una inyección múltiple constituida por la
sucesión de tres inyecciones idénticas de igual duración de
accionamiento T3 en la zona no lineal 16 teórica o nominal, y a la
que corresponde una masa de carburante inyectada m, y de manera que
la suma de estas tres inyecciones sucesivas de inyección múltiple de
sustitución proporciona la inyección de una masa igual a M. Por
tanto M = 3m, de donde m = M/3. Esto permite determinar con
precisión este punto (T3, m) de la zona no lineal actualizada, que
puede reconstituirse haciendo variar T3, y eventualmente n (igual a
3 en el ejemplo de la figura 6).
Se entiende que, en este caso, la duración de
accionamiento de inyección Tn de cada una de las inyecciones de la
inyección múltiple de sustitución es igual a \frac{T - Or}{n} +
Or, ya que n(Tn-Or) = T-Or,
si quiere considerarse que las n inyecciones de una inyección
múltiple de sustitución inyectarán la misma masa de carburante que
una inyección única de referencia, siempre que la ganancia G sea
constante y la misma para las diferentes inyecciones.
Para confirmar los valores de las masas
inyectadas leídas sobre las zonas lineares de las características,
o para la comparación con los valores leídos, o incluso en lugar de
estas lecturas, pueden determinarse las masas inyectadas o las
diferencias de masa inyectadas mediante aplicación del procedimiento
descrito anteriormente haciendo intervenir el coeficiente \lambda
de riqueza y la masa de aire admitida en el motor, o, si la
estructura del circuito de alta presión lo permite, mediante el
procedimiento que hace intervenir el módulo de comportamiento del
circuito, que hace corresponder masas de carburante inyectadas con
caídas de presión medidas en la rampa 3 de carburante mientras que
se anula temporalmente el flujo de la bomba 8 durante la aplicación
de los dos regímenes de inyecciones de referencia y múltiples de
sustitución.
La zona no lineal actualizada puede determinarse
así y completar el aprendizaje de la característica de flujo en
tiempo real, global o individual, ya que la desviación real Or se ha
determinado previamente, y se supone que la ganancia G es constante
e igual a la ganancia teórica, o puede actualizarse mediante
cualquier otra estrategia adaptada para ello.
Claims (10)
1. Procedimiento de determinación en tiempo
real, y en función de la duración de accionamiento de inyección, de
la característica de flujo de por lo menos un inyector (2) de
carburante de accionamiento eléctrico, que alimenta un motor (1) de
combustión interna, y montado en un circuito de alimentación de
carburante de dicho motor (1), comprendiendo dicho circuito por lo
menos una bomba (8), alimentada desde un depósito de carburante
(12) y conectada a una rampa (3) común de alimentación con
carburante de los inyectores (2) del motor (1), estando accionado
cada inyector (2) por una unidad (5) de control del motor, que
comprende por lo menos un calculador y por lo menos una memoria, de
tal manera que en cada ciclo del motor (1), cada inyector (2)
entrega a dicho motor (1) una masa de carburante determinada por
dicha característica de flujo de inyector, que expresa la masa
inyectada (Mi) según una función creciente de la duración de
accionamiento de inyección (t) de dicho inyector (2), accionado por
dicha unidad (5) de control del motor, comprendiendo dicha
característica de flujo una zona sensiblemente lineal (15), en los
valores de la duración de accionamiento de inyección superiores a
un tiempo mínimo (TinfL), y que se define por una ganancia (G),
correspondiente a su inclinación, y por un desfase en el origen, o
desviación (Or), en la inserción de la prolongación de la zona
lineal (15), hacia el origen de las duraciones de accionamiento de
inyección, con el eje de duraciones de accionamiento de inyección,
así como una zona no lineal (16), en los valores débiles de las
duraciones de accionamiento de inyección, entre la desviación (Or)
y dicha zona lineal (15), memorizándose inicialmente la zona lineal
(15) y la zona no lineal (16) teóricas nominales en la unidad (5)
de control del motor, en forma de una desviación teórica (Ot) y de
una ganancia teórica para la zona lineal (15), y de por lo menos una
tabla o relación matemática para la zona no lineal (16),
caracterizado porque comprende por lo menos las etapas que
consisten en considerar que la ganancia (G) es igual a la ganancia
teórica o a una ganancia actualizada a partir de la ganancia teórica
y, para cada inyector (2) del que se quiere determinar la
característica, sustituir cada una de por lo menos una inyección de
referencia, de una duración de accionamiento de inyección (T)
accionada por la unidad (5) de control del motor según la
característica memorizada, por una inyección múltiple que comprende
una sucesión de por lo menos dos inyecciones cuyas duraciones de
accionamiento de inyección se supone que provocan la inyección de
la misma masa de carburante que la inyección de referencia
sustituida, determinar la diferencia de masa de carburante entre la
inyección de referencia sustituida y la inyección múltiple, deducir
un error de determinación de dicha característica, y modificar la
ganancia (G) y/o la desviación (Or) de la zona lineal (15) o por lo
menos una tabla o relación matemática de la zona no lineal (16) para
compensar dicho error, y memorizar la nueva característica
determinada de este modo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende por lo menos las etapas que
consisten en determinar en primer lugar la desviación real Or de
dicha zona lineal (15) de dicha característica, sustituyendo cada
una de por lo menos una inyección de referencia de duración de
accionamiento de inyección T por un número n \geq 2 de
inyecciones de una misma duración de accionamiento de inyección
\frac{T- Ot}{n} + Ot, superior al tiempo mínimo (TinfL), y siendo
Ot la desviación teórica o nominal, y en determinar que la
desviación real Or se obtiene por la fórmula
Or = \frac{Mr - Mr'}{(n 1).G} + Ot, siendo Mr y Mr' las masas de carburante inyectadas respectivamente durante las aplicaciones de las inyecciones de referencia y múltiples, n es el número de inyecciones de cada inyección múltiple, G es la ganancia del inyector (2) o de los inyectores (2) considerados suponiendo que la ganancia real es igual a la ganancia nominal o teórica memorizada en la unidad (15) de control del motor, en la que se memoriza también la desviación teórica o nominal Ot.
Or = \frac{Mr - Mr'}{(n 1).G} + Ot, siendo Mr y Mr' las masas de carburante inyectadas respectivamente durante las aplicaciones de las inyecciones de referencia y múltiples, n es el número de inyecciones de cada inyección múltiple, G es la ganancia del inyector (2) o de los inyectores (2) considerados suponiendo que la ganancia real es igual a la ganancia nominal o teórica memorizada en la unidad (15) de control del motor, en la que se memoriza también la desviación teórica o nominal Ot.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende por lo menos las etapas que
consisten en determinar dicha zona no lineal (16) tras haber
determinado dicha zona lineal (15') y en sustituir cada una de por
lo menos una inyección de referencia de duración de accionamiento de
inyección T en dicha zona lineal (15'), y a la que corresponde una
masa inyectada M, por una inyección múltiple que comprende una
sucesión de n\geq2 inyecciones que se supone que dan la misma masa
de carburante inyectada M que la inyección de referencia sustituida
y presentando una misma duración de accionamiento de inyección (Tn)
situada en la zona no lineal (16), de tal modo que se identifica la
característica de flujo en el punto correspondiente de su zona no
lineal (16), para el que, a la duración de accionamiento de cada
inyección de una inyección múltiple Tn = \frac{T - Or}{n} + Or,
corresponde una masa de carburante inyectada \frac{M}{n}, y en
variar n y/o Tn para identificar por lo menos un parte de la zona
no lineal (16).
4. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende por lo menos las etapas que
consisten en determinar la zona no lineal (16) tras haber
determinado la zona lineal (15'), y en imponer una duración de
accionamiento de inyección T2 en la zona no lineal (16), y para la
que se quiere determinar la característica, y en sustituir cada una
de por lo menos una inyección de referencia de duración de
accionamiento de inyección T en la zona lineal y a la que
corresponde una masa inyectada M, por una inyección múltiple de
n\geq2 inyecciones, que se supone que dan la misma masa de
carburante inyectada M que la inyección de referencia sustituida, y
de las que una presenta una duración de accionamiento de inyección
T1 situada en la zona lineal (15') y a la que corresponde una masa
inyectada M1, y de las que las otras n-1 inyecciones
presentan cada una la misma duración de accionamiento de inyección
T2 impuesta, y a cada una de las cuales corresponde una masa
inyectada M2 tal como M2 = \frac{M - M1}{n 1}, y en variar T2,
inferior al tiempo mínimo (TinfL), y/o n, para determinar por lo
menos una parte de la zona no lineal (16).
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha diferencia
de masa carburante inyectada se determina teniendo en cuenta la
variación de riqueza de la mezcla de aire/carburante, basándose en
una señal proporcionada a la unidad (5) de control del motor por una
sonda (17) \lambda, que detecta la cantidad de oxígeno en los
gases de escape (18) del motor (1), y la masa de aire admitida en el
motor (1).
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicha diferencia de masa carburante
inyectada se calcula por la unidad (5) de control del motor a
partir de la señal de la sonda (17) \lambda y de una masa
objetivo de carburante que se va a inyectar, estableciéndose dicha
masa objetivo teniendo en cuenta la masa de aire admitida en el
motor (1) y una señal de riqueza objetivo.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque, en el caso en
el que el circuito de alimentación de carburante sea de tipo de
volumen fijado y sin retorno permanente de carburante desde abajo
hacia arriba de dicha bomba (8), de flujo controlado, y en el que la
unidad (5) de control del motor presenta en memoria un modelo (18)
de comportamiento del circuito, dicha diferencia de masa de
carburante inyectada se determina basándose en dicho modelo (18) de
comportamiento del circuito, según la evolución de la presión (P)
en el circuito de carburante, tras una perturbación impuesta al
funcionamiento de la bomba (8).
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicha diferencia de masa de carburante
inyectada se determina según las caídas de presión (DP1, DP2) en el
circuito de alimentación, consecuencia de la parada de dicha bomba
(8) de alimentación, por una parte, durante la aplicación de dicha
por lo menos una inyección de referencia, y, por otra parte,
durante la aplicación de la o las inyecciones múltiples de
sustitución, haciendo corresponder el modelo (18) de comportamiento
del circuito, a cada caída de presión (DP1, DP2), una masa de
carburante inyectada (Mr, Mr').
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se aplica o bien
a la totalidad de los inyectores (2) de un motor (1), o bien a un
solo inyector (2) cada vez.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque se aplica sucesivamente sobre cada uno
de los inyectores (2) del motor (1), de manera que se realiza el
aprendizaje de sus características individuales.
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