ES2296857T3 - Procedimiento y dispositivo para controlar un motor de combustion interna al cambiar entre dos modos de funcionamiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para hacer funcionar un motor de combustión interna (1), en especial de un vehículo de motor, en el que se inyecta combustible, en un primer modo de funcionamiento (B_mag) durante una fase de compresión y en un segundo modo de funcionamiento (B_hom) durante una fase de aspiración, en una cámara de combustión (4) del motor de combustión interna (1), y en el que se conmuta entre los modos de funcionamiento (B_mag, B_hom), en donde para conmutar entre el segundo modo de funcionamiento (B_hom) y el primer modo de funcionamiento (B_mag) se aumenta una admisión de aire (risol) de la cámara de combustión (4) hasta un valor final (rimdhmms), caracterizado porque la admisión de aire (risol) de la cámara de combustión (4) durante la conmutación entre el segundo modo de funcionamiento (B_hom) y el primer modo de funcionamiento (B_mag) se aumenta primero hasta un valor intermedio (rimdmxh) todavía en el segundo modo de funcionamiento (B_hom) con una relación combustible-aire igual a uno, la admisión de aire (risol) se mantiene en el valor intermedio (rimdmxh) hasta la conmutación al primer modo de funcionamiento (B_mag) y la admisión de aire (risol) después, para conmutar al primer modo de funcionamiento (B_mag), se ajusta al valor final (rimdhmms).
Description
Procedimiento y dispositivo para controlar un
motor de combustión interna al cambiar entre dos modos de
funcionamiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para hacer funcionar un motor de combustión interna,
en especial de un vehículo de motor. Con ello se inyecta
combustible, en un primer modo de funcionamiento durante una fase
de compresión y en un segundo modo de funcionamiento durante una
fase de aspiración, en una cámara de combustión del motor de
combustión interna. Durante el procedimiento se conmuta entre dos
modos de funcionamiento. Para conmutar entre el segundo modo de
funcionamiento y el primer modo de funcionamiento se aumenta una
admisión de aire de la cámara de combustión hasta un valor
final.
La invención se refiere además a un elemento de
memoria para un aparato de control de un motor de combustión
interna, en especial de un vehículo de motor. En el elemento de
memoria está archivado un programa de ordenador que puede
procesarse en un aparato de cálculo, en especial en un
microprocesador. El elemento de memoria está configurado en
especial como una memoria de sólo lectura, como una memoria de
acceso aleatorio o como una memoria flash.
La presente invención se refiere asimismo a un
programa de ordenador que puede procesarse en un aparato de cálculo,
en especial en un microprocesador.
Además de esto, la invención se refiere a un
aparato de cálculo para un motor de combustión interna, en especial
de un vehículo de motor. El motor de combustión interna está dotado
al menos de una cámara de combustión en la que puede inyectarse
combustible, en un primer modo de funcionamiento durante una fase de
compresión y en un segundo modo de funcionamiento durante una fase
de aspiración. El aparato de control está previsto para conmutar
entre los modos de funcionamiento. Para conmutar entre el segundo
modo de funcionamiento y el primer modo de funcionamiento, el
aparato de control aumenta una admisión de aire de la cámara de
combustión hasta un valor final.
Por último la presente invención se refiere a un
motor de combustión interna, en especial para un vehículo de motor.
El motor de combustión interna está dotado de al menos una cámara de
combustión, en la que puede inyectarse combustible, en un primer
modo de funcionamiento durante una fase de compresión y en un
segundo modo de funcionamiento durante una fase de aspiración. El
motor de combustión interna comprende un aparato de control que
conmuta entre dos modos de funcionamiento. Para conmutar entre el
segundo modo de funcionamiento y el primer modo de funcionamiento,
el aparato de control aumenta una admisión de aire de la cámara de
combustión hasta un valor final.
Del documento DE 198 24 915 C1 se conoce un
procedimiento para hacer funcionar un motor de combustión interna,
en el que no se prefija el desarrollo del valor nominal para la
admisión de aire de las cámaras de combustión, sino más bien un
desarrollo del ángulo de la compuerta de estrangulación. Allí sin
embargo se describe una conmutación en dos etapas del ángulo de
compuerta de estrangulación, durante un cambio de modo de
funcionamiento, sólo del funcionamiento con mezcla pobre al
funcionamiento homogéneo. Del documento EP 0 893 596 A2 se describe
un procedimiento para hacer funcionar un motor de combustión
interna, en el que para conmutar el motor de combustión interna de
un funcionamiento homogéneo a un funcionamiento con mezcla pobre se
conmuta primero a un funcionamiento homogéneo con mezcla pobre. Un
funcionamiento homogéneo con mezcla pobre se diferencia de un
funcionamiento homogéneo puro por la mayor admisión de aire en las
cámaras de combustión, en donde el momento de inyección y las masas
de combustible a inyectar en las cámaras de combustión no se
modifican, sino que permanecen en un valor fundamentalmente
constante, correspondiente al funcionamiento homogéneo.
Los sistemas de medición de combustible para la
inyección directa de combustible en la cámara de combustión de un
motor de combustión interna son de conocimiento general. Para el
funcionamiento de motores de combustión interna, que están
equipados con sistemas de este tipo, se diferencia entre un primer
modo de funcionamiento, un llamado funcionamiento con mezcla pobre,
y un segundo modo de funcionamiento, un llamado funcionamiento
homogéneo. En el funcionamiento homogéneo reina en la cámara de
combustión una relación combustible-aire lambda de
aproximadamente uno; en un modo de funcionamiento con mezcla pobre
lambda es superior a uno, es decir, que reina un claro exceso de
aire. El funcionamiento con mezcla pobre se utiliza en especial con
cargas pequeñas, mientras que el funcionamiento homogéneo se
utiliza con cargas mayores, aplicadas al motor de combustión
interna. El funcionamiento con mezcla pobre comprende por ejemplo
un llamado funcionamiento estratificado, un funcionamiento con
mezcla pobre homogéneo entre otros modos de funcionamiento, en los
que lambda es superior a uno.
En el funcionamiento estratificado se inyecta de
tal modo el combustible durante la fase de compresión del motor de
combustión interna en la cámara de combustión, que en el momento del
encendido se encuentra una nube de combustible en el entorno
inmediato de una bujía. Esta inyección puede realizarse de
diferentes formas. De este modo es posible que la nube de
combustible inyectada se encuentre ya junto a la bujía durante o
justo después de la inyección y sea encendida por la misma. Es
igualmente posible que la nube de combustible inyectada sea guiada
hasta a bujía a causa de un movimiento de carga y sólo entonces sea
encendida. Durante el procedimiento de combustión no se dispone de
una distribución de combustible uniforme, sino de una carga
estratificada.
La ventaja del funcionamiento con mezcla pobre
estriba en que allí, con una masa de combustible muy reducida,
pueden ejecutarse las menores cargas aplicadas por el motor de
combustión interna. Sin embargo, las cargas mayores no pueden
cumplirse mediante el funcionamiento con mezcla pobre.
En el funcionamiento homogéneo, previsto para
cargas mayores de este tipo, se inyecta el combustible durante la
fase de aspiración del motor de combustión interna, de tal modo que
puede producirse todavía sin más un arremolinamiento y con ello una
distribución del combustible en la cámara de combustión. Llegado a
este punto, el funcionamiento homogéneo se corresponde
aproximadamente con el modo de funcionamiento de motor de combustión
internas, en los que de forma habitual se inyecta combustible en un
tubo de aspiración. En caso necesario puede usarse también el
funcionamiento homogéneo con cargas menores.
En el funcionamiento con mezcla pobre se abre
ampliamente la compuerta de estrangulación en el tubo de aspiración
que conduce a la cámara de combustión y la combustión se controla
y/o regula fundamentalmente mediante la masa de combustible
inyectada. En el funcionamiento homogéneo se abre o cierra la
compuerta de estrangulación en dependencia del momento exigido, y
la masa de combustible a inyectar se controla y/o regula en
dependencia de la masa de aire aspirada o del ángulo de compuerta de
estrangulación.
En ambos modos de funcionamiento, es decir en el
funcionamiento con mezcla pobre y en el funcionamiento homogéneo,
se controla y/o regula la masa de combustible a inyectar dependiendo
además de varias magnitudes de funcionamiento adicionales, hasta un
valor óptimo con relación al ahorro de combustible, a la reducción
de gases de escape, etc. El control y/o la regulación son con ello
diferentes en los dos modos de funcionamiento.
Durante el funcionamiento del motor de
combustión interna puede ser necesario conmutar el motor de
combustión interna entre los modos de funcionamiento. Mientras que
en el funcionamiento con mezcla pobre la compuerta de
estrangulación está muy abierta y el aire se alimenta con ello en
gran medida sin estrangulación, la compuerta de estrangulación en
el funcionamiento homogéneo está sólo parcialmente abierta y reduce
con ello la alimentación de aire. Sobre todo durante la conmutación
entre el funcionamiento con mezcla pobre al funcionamiento homogéneo
es con ello necesario tener en cuenta la capacidad del tubo de
aspiración, que conduce a la cámara de combustión, para almacenar
aire. Si esto no se tiene en cuenta, la conmutación puede conducir a
un aumento del momento entregado por el motor de combustión
interna.
En el caso de motores de combustión interna de
la clase citada al comienzo el objetivo es hacer funcionar los
motor de combustión internas en los modos de funcionamiento con
mezcla pobre en el estado lo más posible sin estrangulación.
Después de la conmutación del motor de combustión interna entre el
funcionamiento homogéneo y un modo de funcionamiento con mezcla
pobre se aumenta el valor nominal para la admisión de aire hasta un
valor final, para conseguir un estado sin estrangulación con una
admisión máxima. El objetivo es hacer funcionar el motor de
combustión interna en el límite lambda fino (lambda_max \may{2}
1).
La presente invención se ha impuesto la tarea
de, durante la conmutación entre el segundo modo de funcionamiento
y el primer modo de funcionamiento, mantener los saltos de momento
lo más pequeños posible y mantener en lo posible un momento nominal
deseado.
Para resolver esta tarea la presente invención
propone, partiendo del procedimiento de la clase citada al
comienzo, que la admisión de aire de la cámara de combustión durante
la conmutación entre el segundo modo de funcionamiento y el primer
modo de funcionamiento se aumente hasta un valor intermedio todavía
en el segundo modo de funcionamiento y después, para conmutar al
primer modo de funcionamiento, se ajuste al valor final. El
procedimiento conforme a la invención se define en la reivindicación
1.
El valor intermedio puede elegirse libremente
dependiendo de determinadas magnitudes de funcionamiento del motor
de combustión interna o del vehículo de motor, dentro de
determinados límites. Un límite viene dado por ejemplo por un salto
de momento real potencial resultante del aumento de la admisión de
aire, que no debería superar una magnitud prefijable. Otros límites
pueden venir dados por ejemplo por la dinámica de marcha del
vehículo de motor. Conforme a la invención se conmuta por lo tanto,
a través del valor intermedio adaptativo, entre una admisión de
aire prevista para el funcionamiento homogéneo y una admisión de
aire prevista para el funcionamiento con mezcla pobre, en donde el
valor intermedio naturalmente puede admitir también valores por
encima de la admisión de aire para el funcionamiento con mezcla
pobre.
Dicho más exactamente, el motor de combustión
interna se hace funcionar al conmutar entre funcionamiento homogéneo
y un modo de funcionamiento con mezcla pobre, en primer lugar,
continuando en el funcionamiento homogéneo con una relación
combustible-aire lambda igual a uno. Al mismo tiempo
se aumenta la admisión de aire hasta el valor intermedio. Un
aumento de la admisión de aire conduce a causa del funcionamiento de
lambda igual a uno a un aumento de la masa de combustible, a
inyectar en la cámara de combustión, y con ello a un aumento del
momento. Este aumento del momento real debe reducirse de forma
adecuada, en un caso ideal incluso compensarse. Una posibilidad de
una reducción del momento consiste por ejemplo en una graduación del
ángulo de encendido hacia retardo. A continuación se conmuta a un
modo de funcionamiento con mezcla pobre con lambda superior a uno,
en donde la masa de aire se eleva hasta el valor final. Un aumento
de momento a causa de un aumento de la admisión (de aire) en el
modo de funcionamiento con mezcla pobre puede compensarse a través
de un aumento de lambda.
Durante el funcionamiento homogéneo con mayor
admisión de aire se aprontan los nuevos parámetros para el próximo
funcionamiento con mezcla pobre del motor de combustión interna y se
activan de forma correspondiente los actuadores. Antes de que el
motor de combustión interna pueda conmutarse al funcionamiento con
mezcla pobre, transcurre un tiempo. Por este motivo la admisión de
aire no debe alcanzar el valor final con excesiva rapidez y debe
permanecer, dado el caso, algún tiempo en el valor intermedio, antes
de que se ajuste al valor final y el motor de combustión interna se
conmute al modo de funcionamiento con mezcla pobre. La admisión de
aire se aumenta ya en el funcionamiento homogéneo, para que la
admisión de aire alcance lo más rápidamente posible un valor límite
mínimo para la admisión de aire en el modo de funcionamiento con
mezcla pobre y el proceso de conmutación sea lo más corto
posible.
Mediante una elección adecuada del valor
intermedio puede influirse de forma específica en el proceso de
conmutación entre funcionamiento homogéneo y funcionamiento con
mezcla pobre. Mediante la presente invención se obtiene de este
modo una carga claramente menor del motor de combustión interna y
una capacidad de marcha mejorada del vehículo de motor.
Conforme a un perfeccionamiento ventajoso de la
presente invención se propone que el valor intermedio para la
admisión de aire de la cámara de combustión se elija dependiendo de
un ángulo de encendido, durante la conmutación, para una mezcla de
combustible-aire contenida en la cámara de
combustión. A través del ángulo de encendido puede influirse en un
momento entregado por el motor de combustión interna. Al graduar el
ángulo de encendido en dirección "retardo" puede destruirse
potencia del motor de combustión interna. Al graduar en dirección
"adelanto" puede conseguirse brevemente un aumento de potencia.
En el caso de un ángulo de encendido dado, por ejemplo el ángulo de
encendido mas retardado posible, puede elegirse el valor intermedio
para la admisión de la cámara de combustión con aire, de tal modo
que se minimice un salto de momento al conmutar el motor de
combustión interna entre el funcionamiento homogéneo y el
funcionamiento con mezcla pobre, con preferencia incluso se
compense. Naturalmente puede a la inversa determinarse también el
ángulo de encendido de tal modo, dependiendo del valor intermedio
para la admisión de aire, que se minimice el salto de momento con un
valor intermedio dado.
Conforme a una forma de ejecución preferida de
la invención se propone que el valor intermedio se elija dependiendo
del ángulo de encendido más retardado posible durante la
conmutación. Por ángulos de encendido lo más retardados posible se
entienden también ángulos de encendido muy retardados, en los que el
grado de eficacia de la combustión es bajo y la potencia del motor
se reduce mucho, y con los que un motor de combustión interna
normalmente nunca se haría funcionar durante un espacio de tiempo
prolongado. Sin embargo, puede pensarse sin más en hacer funcionar
el motor de combustión interna durante un espacio de tiempo corto
durante el proceso de conmutación entre funcionamiento homogéneo y
con mezcla pobre, que normalmente es de una fracción de segundo, con
un ángulo de encendido retardado de este tipo. Conforme a esta
forma de ejecución se elige el valor intermedio con una magnitud
tan elevada, que un aumento de la admisión de aire hasta el valor
intermedio conduce a un salto de momento real, que puede
compensarse precisamente todavía mediante graduación del ángulo de
encendido, pero que está todavía dentro de límites tolerables.
El valor intermedio se elige ventajosamente de
tal modo que, un salto de momento real potencial resultante del
aumento de la admisión de aire hasta el valor intermedio, puede
reducirse mediante una graduación del ángulo de encendido hacia
retardo, de tal modo que el salto de momento está situado dentro de
límites de tolerancia prefijables, y que es en un caso ideal igual
a cero. Los límites de tolerancia se corresponden con el salto de
momento real precisamente todavía tolerable. Pueden prefijarse a
voluntad. Puede pensarse por ejemplo en una prefijación fija o
también en una prefijación dependiendo de determinadas magnitudes de
funcionamiento del motor de combustión interna, por ejemplo de una
etapa de funcionamiento introducida momentáneamente, de una
velocidad del vehículo momentánea, característica de parachoques
ajustada momentáneamente, etc.
El valor intermedio se aumenta en una magnitud
para un salto de momento tolerable al conmutar el modo de
funcionamiento entre el segundo modo de funcionamiento y el primer
modo de funcionamiento. Esto se hace por los siguientes motivos:
El motor de combustión interna sólo puede
conmutarse de forma neutra en cuanto a momento, es decir sin un
salto de momento real resultante, entre funcionamiento homogéneo y
funcionamiento con mezcla pobre, si una primera región entre el
valor intermedio y la admisión de aire en el funcionamiento
homogéneo interfiere una segunda región entre la admisión de aire
máxima en el funcionamiento con mezcla pobre (límite lambda fino) y
la admisión de aire mínima en el funcionamiento con mezcla pobre
(límite lambda grueso). En otras palabras, una conmutación neutra
en cuanto a momento sólo es posible si el valor intermedio es mayor
que la admisión de aire mínima en el funcionamiento con mezcla
pobre.
Sin embargo, también puede pensarse en el caso
en que, aunque no puede conmutarse de forma neutra en cuanto a
momento, sin embargo el salto de momento real al conmutar sigue
estando dentro de límites tolerables (por ejemplo 10 Nm). Este
salto de momento se corresponde con una determinada cantidad de
aire, es decir que la cantidad de aire es una medida del salto de
momento tolerable. Si ahora el valor intermedio aumentado en la
cantidad de aire es mayor que la admisión de aire mínima en el
funcionamiento con mezcla pobre, es posible una conmutación del
motor de combustión interna con un salto de momento tolerable. Si el
valor intermedio ya era en sí mismo mayor que la admisión de aire
mínima en el funcionamiento con mezcla pobre, el valor intermedio
aumentado en la cantidad de aire es en cualquier caso mayor que la
admisión de aire mínima en el funcionamiento con mezcla pobre, y es
posible una conmutación neutra en cuanto a momento.
Con preferencia se prohíbe la conmutación entre
el segundo modo de funcionamiento y el primer modo de
funcionamiento, en el caso de que el valor intermedio, aumentado en
la magnitud para un salto de momento tolerable al conmutar el modo
de funcionamiento, no sea mayor que un valor mínimo para la admisión
de aire en el primer modo de funcionamiento.
Tiene especial importancia la materialización
del procedimiento conforme a la invención en forma de un elemento
de memoria, que está previsto para un aparato de control de un motor
de combustión interna en especial de un vehículo de motor. En el
elemento de memoria está archivado un programa de ordenador, que
puede procesarse en un aparato de cálculo, en especial en un
microprocesador, y es adecuado para ejecutar el procedimiento
conforme a la invención. En este caso se materializa por lo tanto la
invención mediante un programa archivado en el elemento de control,
de tal modo que éste con el elemento de control dotado del programa
representa la invención del mismo modo que el procedimiento, para
cuya ejecución es adecuado el programa. Como elemento de memoria
puede utilizarse en especial un medio de memoria eléctrico, por
ejemplo una memoria de sólo lectura, una memoria de acceso aleatorio
o una memoria flash.
La invención se refiere también a un programa de
ordenador, que puede procesarse en un aparato de cálculo, en
especial en un microprocesador. El programa de ordenador es adecuado
para ejecutar el procedimiento conforme a la invención, cuando se
procesa en el aparato de cálculo. El programa de ordenador está
archivado con preferencia en un elemento de memoria, en especial en
una memoria flash.
Como una solución adicional de la tarea de la
presente invención se propone, partiendo del aparato de control de
la clase citada al comienzo, que el aparato de control aumente
primero la admisión de aire de la cámara de combustión hasta un
valor intermedio, durante la conmutación entre el segundo modo de
funcionamiento y el primer modo de funcionamiento, todavía en el
segundo modo de funcionamiento, mantenga la admisión de aire en el
valor intermedio hasta la conmutación al primer modo de
funcionamiento y después ajuste al valor final la admisión de aire,
para conmutar al primer modo de funcionamiento.
Conforme a un perfeccionamiento ventajoso de la
invención se propone que el aparato de control presente medios para
ejecutar el procedimiento conforme a la invención, según una de las
reivindicaciones 2 a 7.
Como otra solución adicional de la tarea de la
presente invención se propone que el motor de combustión interna, a
través del aparato de control, aumente primero la admisión de aire
de la cámara de combustión hasta un valor intermedio, durante la
conmutación entre el segundo modo de funcionamiento y el primer modo
de funcionamiento, todavía en el segundo modo de funcionamiento,
mantenga la admisión de aire en el valor intermedio hasta la
conmutación al primer modo de funcionamiento y después ajuste al
valor final la admisión de aire, para conmutar al primer modo de
funcionamiento.
Conforme a un perfeccionamiento ventajoso de la
invención se propone que el motor de combustión interna presente
medios para ejecutar el procedimiento conforme a la invención, según
una de las reivindicaciones 2 a 7.
Se obtienen particularidades, posibilidades de
aplicación y ventajas adicionales de la invención de la siguiente
descripción de ejemplos de ejecución de la invención, que se han
representado en el dibujo. Con ello forman todas las
particularidades descritas o representadas por sí mismas o en
cualquier combinación el objeto de la invención, con independencia
de su recapitulación en las reivindicaciones o su retrotracción así
como independientemente de su formulación o representación en la
descripción o en el dibujo. Aquí muestran:
la figura 1 un esquema de conexiones en bloques
esquemático de un motor de combustión interna conforme a la
invención conforme a una forma de ejecución preferida;
la figura 2 un desarrollo en el tiempo de una
admisión nominal de una cámara de combustión del motor de combustión
interna con aire, conforme al procedimiento conforme a la invención
según un 1er caso;
la figura 3 un desarrollo en el tiempo de una
admisión nominal de una cámara de combustión del motor de combustión
interna con aire, conforme al procedimiento conforme a la invención
según un 2º caso; y
la figura 4 un diagrama de desarrollo de un
procedimiento conforme a la invención conforme a una forma de
ejecución preferida.
\newpage
En la figura 1 se ha representado un motor de
combustión interna 1 de un vehículo de motor, en el que un pistón 2
puede moverse en vaivén en un cilindro 3. El cilindro 3 está dotado
de una cámara de combustión 4, que entre otras cosas está limitada
por el pistón 2, una válvula de admisión 5 y una válvula de escape
6. El pistón 2 se pone en movimiento en vaivén mediante la
combustión de combustible en la cámara de combustión 4, que se
transmite a un eje de cigüeñal (no representado) y ejerce sobre el
mismo un momento de giro. A la válvula de admisión 5 está acoplado
un tubo de aspiración 7 y a la válvula de escape 6 está acoplado un
tubo de gases de escape 8.
En la región de la válvula de admisión 5 y de la
válvula de escape 6 penetran una válvula de inyección 9 y una bujía
10 en la cámara de combustión 4. A través de la válvula de inyección
9 puede inyectarse combustible en la cámara de combustión 4. Con la
bujía 10 puede encenderse el combustible en la cámara de combustión
4. El motor de combustión interna 1 puede comprender varios
cilindros 3 de la clase representada.
En el tubo de aspiración 7 está alojada una
compuerta de estrangulación 11 giratoria, a través de la cual puede
alimentarse aire al tubo de aspiración 7. La cantidad de aire
alimentado depende de la posición angular de la compuerta de
estrangulación 11.
Un aparato de control 18 recibe señales de
entrada 19 que representan magnitudes de funcionamiento medidas
mediante sensores del motor de combustión interna 1, de otros
conjuntos del vehículo de motor o del propio vehículo de motor. El
aparato de control 18 está unido por ejemplo a un sensor de masa de
aire, a un sensor lambda, a un sensor de número de revoluciones,
etc. Asimismo el aparato de control 18 está unido a un sensor del
pedal del acelerador, que genera una señal que indica la posición de
un pedal del acelerador accionable por un conductor del vehículo de
motor y de este modo el momento de giro exigido. El aparato de
control 18 genera señales de salida 20, con las que puede influirse
a través de actuadores o reguladores en el comportamiento del motor
de combustión interna 1. El aparato de control 18 está unido por
ejemplo a la válvula de inyección 19, a la bujía 10 y a la compuerta
de estrangulación 11, etc. y genera las señales necesarias para su
activación.
El aparato de control 18 está previsto entre
otras cosas para controlar y/o regular las magnitudes de
funcionamiento del motor de combustión interna 1. El aparato de
control 18 controla y/o regula por ejemplo la masa de combustible
inyectada por la válvula de inyección 9 en la cámara de combustión
4, en especial con vistas a un consumo de combustible reducido y/o
a una producción reducida de sustancias nocivas. Con este fin el
aparato de control 18 está dotado de un microprocesador 12 que
tiene archivado en un medio de memoria 13, en especial en una
memoria flash, un programa de ordenador que es adecuado para llevar
acabo el control y/o la regulación citados. Para procesar el
programa de ordenador en el microprocesador 12, el programa de
ordenador se transmite del medio de memoria 13 al microprocesador
12, ya sea en su totalidad o en caso necesario a través de un enlace
de transmisión de datos 14. A través de este enlace de transmisión
de datos 14 pueden transmitirse desde el microprocesador 12 al
medio de memoria 13 y archivarse allí también las magnitudes
obtenidas en el marco del control y/o de la regulación.
El motor de combustión interna 1 de la figura 1
puede hacerse funcionar en varios modos de funcionamiento
diferentes. De este modo es posible hacer funcionar el motor de
combustión interna 1 en un funcionamiento homogéneo, un
funcionamiento con mezcla pobre, un funcionamiento con mezcla pobre
homogéneo, etc.
En el funcionamiento homogéneo la válvula de
inyección 9 inyecta el combustible durante la fase de aspiración
directamente en la cámara de combustión 4 del motor de combustión
interna 1. El combustible se arremolina todavía por medio de esto
en gran medida hasta el encendido, de tal modo que en la cámara de
combustión 4 se produce una mezcla de
combustible-aire fundamentalmente homogénea. El
aparato de control 18 ajusta con ello el momento a generar,
fundamentalmente a través de la posición de la compuerta de
estrangulación 1. En el aparato de control 18 se calcula la masa de
combustible correspondiente, dependiendo de la admisión de aire de
la cámara de combustión 4, y se emite una señal de activación para
la válvula de inyección 9. En el funcionamiento homogéneo se
controlan y/o regulan las magnitudes de funcionamiento del motor de
combustión interna 1, de tal modo que la relación
combustible-aire lambda es igual a uno. El
funcionamiento homogéneo se utiliza en especial a plena carga.
El funcionamiento con mezcla pobre homogéneo se
corresponde en gran medida con el funcionamiento homogéneo, pero la
lambda se ajusta a un valor superior a uno.
En el funcionamiento con mezcla pobre la válvula
de inyección 9 inyecta el combustible directamente durante la fase
de compresión en la cámara de combustión 4 del motor de combustión
interna 1. De este modo durante el encendido mediante la bujía 10
no se dispone de ninguna mezcla homogénea en la cámara de combustión
4, sino de una estratificación de combustible. La compuerta de
estrangulación 11 puede abrirse por completo con excepción de
requisitos, por ejemplo de una retroalimentación de gases de escape
y/o de una ventilación del depósito, y con ello puede hacerse
funcionar el motor de combustión interna 1 sin estrangulación. El
momento a generar se ajusta en el funcionamiento con mezcla pobre
en gran medida a través de la masa de combustible inyectada. Con el
funcionamiento con mezcla pobre puede hacerse funcionar el motor de
combustión interna 1 en especial en marcha en vacío y con carga
parcial.
Entre los modos de funcionamiento citados del
motor de combustión interna 1 puede conmutarse. Las conmutaciones de
este tipo son llevadas a cabo por el aparato de control 18 en
dependencia de las señales de entrada 19.
En un motor de combustión interna 1 la finalidad
es hacer funcionar el motor de combustión interna 1 en los modos de
funcionamiento con mezcla pobre en un estado lo más sin
estrangulación posible. Durante la conmutación del motor de
combustión interna 1 entre el funcionamiento homogéneo y un modo de
funcionamiento con mezcla pobre se aumenta el valor nominal risol
para la admisión de aire hasta un valor intermedio rimdmxh. Al final
de la conmutación se aumenta el valor nominal risol hasta un valor
final rimdhmms, para alcanzar un estado sin estrangulación con una
admisión máxima rimdhmms. El objetivo es hacer funcionar el motor de
combustión interna 1 en el límite lambda fino (Lambda_max \may{2}
1).
El aumento del valor nominal risol de la
admisión de aire se realiza ya en el funcionamiento homogéneo, para
que el valor real rlist alcance lo antes posible una admisión de
aire mínima rimdhm_min para el funcionamiento con mezcla pobre y
pueda conmutarse al modo de funcionamiento con mezcla pobre. Para
mantener constante el momento entregado por el motor de combustión
interna 1 en el funcionamiento homogéneo, a pesar del aumento de la
admisión de aire risol hasta el valor intermedio rimdmxh, se
compensa hacia retardo el momento resultante del aumento de la
admisión de aire risol mediante una graduación del ángulo de
encendido.
Conforme a la presente invención se elige el
valor intermedio rimdmxh para la admisión de aire de la cámara de
combustión 4 dependiendo de un ángulo de encendido lo más retardado
posible para una mezcla de combustible-aire,
contenida en la cámara de combustión 4, o el ángulo de encendido
dependiendo del valor intermedio rimdmxh para la admisión de aire.
Esto tiene la ventaja de que pueden mantenerse lo más pequeños
posible los saltos de momento, que pueden producirse durante la
conmutación entre un modo de funcionamiento homogéneo y un modo de
funcionamiento con mezcla pobre, y de que puede mantenerse un
momento nominal deseado también durante la conmutación.
Al conmutar el motor de combustión interna 1
entre un modo de funcionamiento homogéneo y un modo de
funcionamiento con mezcla pobre se aumenta la admisión de aire de
la cámara de combustión 4, todavía durante el funcionamiento
homogéneo, hasta el valor intermedio rimdmxh a determinar
adaptativamente. Este valor intermedio rimdmxh se elige, entre
otras cosas, dependiendo de un ángulo de encendido lo más retardado
posible para una mezcla de combustible-aire situada
en la cámara de combustión 4. A través del ángulo de encendido puede
influirse en un momento entregado por el motor de combustión
interna 1. Durante la graduación del ángulo de encendido en la
dirección "retardo" se reduce la potencia del motor de
combustión interna 1. Durante la graduación en la dirección
"adelanto" puede conseguirse brevemente un aumento de potencia.
En el caso de un ángulo de encendido dado puede elegirse el valor
intermedio rimdmxh para la admisión de aire en la cámara de
combustión 4, de tal modo que se minimice un salto de momento al
conmutar el motor de combustión interna 1 entre el funcionamiento
homogéneo al funcionamiento con mezcla pobre, con preferencia
incluso se compense. Naturalmente puede a la inversa determinarse
también el ángulo de encendido de tal modo, dependiendo del valor
intermedio rimdmxh para la admisión de aire, que se minimice el
salto de momento con un valor intermedio rimdmxh dado. Mediante la
presente invención se obtiene una carga claramente menor del motor
de combustión interna 1 y una mejor capacidad de marcha de un
vehículo de motor.
La presente invención comprende dos casos; un
primer caso (figura 2) en el que al conmutar entre funcionamiento
homogéneo y funcionamiento con mezcla pobre no se produciría ningún
salto de momento real potencial, y un segundo caso (figura 3) en el
que al conmutar se produciría el salto de momento real
potencial.
En el primer caso de la figura 2 se hace
funcionar el motor de combustión interna 1 primero (región A) en el
modo de funcionamiento homogéneo (modo de funcionamiento homogéneo
B_hom en 1, modo de funcionamiento con mezcla pobre B_mag en 0,
requisito nominal modo de funcionamiento con mezcla pobre B_mags en
0). El valor nominal risol para la admisión de aire está en un
valor risolhom para el funcionamiento homogéneo. El desarrollo del
valor real para la admisión de aire se designa con rlist.
Después se pretende conmutar el motor de
combustión interna 1 a funcionamiento con mezcla pobre (región B).
Para esto se pasa primero la señal requisito nominal modo de
funcionamiento con mezcla pobre B_mags a 1. El valor nominal risol
para la admisión de aire se aumenta hasta el valor intermedio
rimdmxh. El valor intermedio rimdmxh está situado por encima de la
admisión de aire rimdhm_min, mínima exigida en el funcionamiento con
mezcla pobre. El valor intermedio rimdmxh está situado por lo tanto
entre el límite lambda grueso (Lambda_min > 1) y el límite lambda
fino rimdhmms (Lambda_max \may{2} 1).
En la región B se sigue haciendo funcionar el
motor de combustión interna 1 en el funcionamiento homogéneo, con
una relación combustible-aire lambda igual a uno. Al
mismo tiempo se aumenta la admisión de aire risol hasta el valor
intermedio rimdmxh. El aumento de la admisión de aire risol conduce,
a causa del funcionamiento lambda igual a uno, a un aumento de la
masa de combustible a inyectar en la cámara de combustión 4 y con
ello a un aumento de momento. Este aumento del momento real se
compensa mediante una graduación del ángulo de encendido hacia
retardo. El valor intermedio rimdmxh se elige de tal modo, que el
salto de momento resultante del aumento de la admisión de aire
risol puede compensarse en cualquier momento mediante un ángulo de
encendido lo más retardado posible. Con ello permanece constante el
momento real resultante de la mayor admisión y del menor grado de
eficacia del ángulo de encendido.
La transición al funcionamiento con mezcla pobre
(región C) se inicia mediante la señal modo de funcionamiento con
mezcla pobre B_mag en 1. El valor nominal risol se ajusta a la
admisión nominal rimdhmms sin estrangulación, exigida en el
funcionamiento con mezcla pobre. Un aumento de momento en el modo de
funcionamiento con mezcla pobre B_mag a causa de un aumento de
admisión (de aire) puede compensarse a través de un aumento de
lambda.
En la figura 2 se designa una primera región
entre el valor intermedio rimdmxh y la admisión de aire risolhom en
el funcionamiento homogéneo con el símbolo de referencia 22. Una
segunda región entre la admisión de aire máxima rimdhmms en el
funcionamiento con mezcla pobre B_mag (límite lambda fino Lambda_max
\may{2} 1) y la admisión de aire mínima rimdhm_min en el
funcionamiento con mezcla pobre (límite lambda grueso Lambda_min
> 1) se designa con el símbolo de referencia 23. La intersección
de estas dos regiones 22, 23 se designa con 24. En el caso de que
-como en la figura 2- se disponga de una intersección 24, puede
conmutarse el motor de combustión interna 1 de forma neutra en
cuanto a momento, es decir sin un salto de momento real resultante,
entre funcionamiento homogéneo y funcionamiento con mezcla pobre. En
otras palabras, una conmutación neutra en cuanto a momento sólo es
posible si el valor intermedio rimdmxh es mayor que a admisión de
aire mínima rimdhm_min en el funcionamiento con mezcla pobre
B_mag.
En el segundo caso de la figura 3 se procede
como en el primer caso de la figura para conmutar el modo de
funcionamiento entre funcionamiento homogéneo B_hom y funcionamiento
con mezcla pobre B_mag. El valor intermedio rimdmxh es
evidentemente menor que la admisión de aire mínima rimdhm_min
exigida en el funcionamiento con mezcla pobre B_mag.
Una intersección 24 no está disponible en este
caso y al conmutar el modo de funcionamiento se produciría un salto
de momento real, a pesar de una graduación a retardo del ángulo de
encendido. En el segundo caso se suma por ello una magnitud
delta_risol para un salto de momento tolerable al valor intermedio
rimdmxh. La magnitud delta_risol es una cantidad de aire
correspondiente al salto de momento tolerable (por ejemplo 10 Nm).
Por medio de esto se aumenta el valor intermedio rimdmxh hasta un
valor rimdmxh'. El valor real rlistse aproxima ahora
asintóticamente al nuevo valor rimdmxh'. La primera región se
aumenta hasta la región designada con 22'. En el segundo caso se
obtiene ahora una intersección 24' entre la región 22' y la segunda
región 23. Esto significa que en el ejemplo de ejecución de la
figura 3 el modo de funcionamiento del motor de combustión interna
1 puede conmutarse, con un salto de momento tolerable, entre
funcionamiento homogéneo y funcionamiento con mezcla pobre. También
en el primer caso de la figura 2 puede sumarse la magnitud
delta_risol al valor intermedio rimdmxh.
Si a pesar del aumento del valor intermedio
rimdmxh en la magnitud delta_risol no se obtiene ninguna
intersección 24' entre la región 22' y la segunda región 23, sólo
puede conmutarse con un salto de momento real que esté situado
fuera de límites tolerables. En un caso así puede prohibirse la
conmutación del modo de funcionamiento entre funcionamiento
homogéneo y un modo de funcionamiento con mezcla pobre.
Todo el procedimiento conforme a la invención se
ejecuta en el aparato de control 18 del motor de combustión interna
1, por medio de que se procesa un programa de ordenador adecuado en
el microprocesador 12. El programa de ordenador está archivado en
el elemento de memoria 13 y se transmite al microprocesador 12 para
procesarse a través del enlace de transmisión de datos 14.
En la figura 4 se ha representado un diagrama de
desarrollo del procedimiento conforme a la invención conforme al
segundo caso. El procedimiento comienza en un bloque de función 30.
En un bloque de función 31 se leen las magnitudes de entrada 19.
Con base en las magnitudes de entrada 19 se establece en un bloque
de función 32 el modo de funcionamiento en el que el motor de
combustión interna 1 debería hacerse funcionar desde el punto de
vista de un menor consumo de combustible, una menor emisión de
sustancias nocivas y una menor generación de ruidos. En el presente
ejemplo de ejecución se hace funcionar el motor de combustión
interna 1 en primer lugar en el funcionamiento homogéneo. En un
bloque de consulta 33 se comprueba si el modo de funcionamiento
debería conmutarse del funcionamiento homogéneo al funcionamiento
con mezcla pobre. En caso negativo se prosigue el procedimiento en
el bloque de función 31.
Sin embargo, en el caso de que se quiera
conmutar al funcionamiento con mezcla pobre, en un bloque de función
34 se pasa la señal B_mags a 1.En un bloque de función 35 se
aumenta el valor intermedio rimdmxh en la magnitud delta_risol para
un salto de momento tolerable. En un bloque de consulta 36 se
comprueba si se dispone de una intersección 24', es decir, si el
motor de combustión interna 1 puede conmutarse al funcionamiento con
mezcla pobre de forma neutra en cuanto a momento o con un momento
tolerable. Para esto se compara el valor intermedio rimdmxh',
aumentado en la magnitud delta_risol, con la masa de aire mínima
rimdhm_min exigida para el funcionamiento con mezcla pobre. En el
caso de que no se disponga de ninguna intersección 24', se parte de
un salto de momento real potencial excesivamente grande. En este
caso se prohíbe el funcionamiento con mezcla pobre en un bloque de
función 37. El motor de combustión interna 1 se sigue haciendo
funcionar en el funcionamiento homogéneo.
En el caso de que se determine en el bloque de
consulta 36 que existe una intersección 24', se deriva a un bloque
de función 38, en donde se conmuta al funcionamiento con mezcla
pobre y la señal B_hom se pasa a 0 y la señal B_mag a 1. En un
bloque de función 39 se aumenta el valor nominal risol de la
admisión de aire al valor máximo autorizado rimdhmms para el
funcionamiento en el límite lambda fino (Lambda_max \may{2} 1). De
este modo finaliza el proceso de conmutación y el procedimiento
conforme a la invención termina en un bloque de función 40.
Claims (14)
1. Procedimiento para hacer funcionar un motor
de combustión interna (1), en especial de un vehículo de motor, en
el que se inyecta combustible, en un primer modo de funcionamiento
(B_mag) durante una fase de compresión y en un segundo modo de
funcionamiento (B_hom) durante una fase de aspiración, en una cámara
de combustión (4) del motor de combustión interna (1), y en el que
se conmuta entre los modos de funcionamiento (B_mag, B_hom), en
donde para conmutar entre el segundo modo de funcionamiento (B_hom)
y el primer modo de funcionamiento (B_mag) se aumenta una admisión
de aire (risol) de la cámara de combustión (4) hasta un valor final
(rimdhmms), caracterizado porque la admisión de aire (risol)
de la cámara de combustión (4) durante la conmutación entre el
segundo modo de funcionamiento (B_hom) y el primer modo de
funcionamiento (B_mag) se aumenta primero hasta un valor intermedio
(rimdmxh) todavía en el segundo modo de funcionamiento (B_hom) con
una relación combustible-aire igual a uno, la
admisión de aire (risol) se mantiene en el valor intermedio
(rimdmxh) hasta la conmutación al primer modo de funcionamiento
(B_mag) y la admisión de aire (risol) después, para conmutar al
primer modo de funcionamiento (B_mag), se ajusta al valor final
(rimdhmms).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el valor intermedio (rimdmxh) para la
admisión de aire (risol) de la cámara de combustión (4) se elige
dependiendo de un ángulo de encendido, durante la conmutación, para
una mezcla de combustible-aire contenida en la
cámara de combustión (4).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el valor intermedio (rimdmxh) se elige
dependiendo del ángulo de encendido más retardado posible durante la
conmutación.
4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque el valor intermedio (rimdmxh) se elige
de tal modo que, un salto de momento real potencial resultante del
aumento de la admisión de aire (risol) hasta el valor intermedio
(rimdmxh), puede reducirse mediante una graduación del ángulo de
encendido hacia retardo, de tal modo que el salto de momento está
situado dentro de límites de tolerancia prefijables, y que es en un
caso ideal igual a cero.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el valor intermedio (rimdmxh) se elige
de tal modo, que el salto de momento real potencial resultante del
aumento de la admisión de aire (risol) hasta el valor intermedio
(rimdmxh) puede compensarse mediante una graduación del ángulo de
encendido hacia retardo.
6. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque el valor intermedio (rimdmxh) se aumenta
en una magnitud (delta_risol) para un salto de momento tolerable al
conmutar el modo de funcionamiento entre el segundo modo de
funcionamiento (B_hom) y el primer modo de funcionamiento
(B_mag).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque se prohíbe la conmutación entre el
segundo modo de funcionamiento (B_hom) y el primer modo de
funcionamiento (B_mag), en el caso de que el valor intermedio
(rimdmxh), aumentado en la magnitud (delta_risol), no sea mayor que
un valor mínimo (rimdhm_min) para la admisión de aire en el primer
modo de funcionamiento (B_mag).
8. Elemento de memoria (13), en especial memoria
de sólo lectura, memoria de acceso aleatorio o memoria flash, para
un aparato de control (18) de un motor de combustión interna (1), en
especial de un vehículo de motor, en el que está archivado un
programa de ordenador que ejecuta un procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, cuando se procesa en un aparato de
cálculo, en especial en un microprocesador (12).
9. Programa de ordenador que puede procesarse en
un aparato de cálculo, en especial en un microprocesador (12),
caracterizado porque el programa de ordenador ejecuta un
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a, cuando se
procesa en el aparato de cálculo.
10. Programa de ordenador según la
reivindicación 9, caracterizado porque el programa de
ordenador está archivado en un elemento de memoria (13), en especial
en una memoria flash.
11. Aparato de control (18) para un motor de
combustión interna (1), en especial de un vehículo de motor, en el
que el motor de combustión interna (1) está dotado al menos de una
cámara de combustión (4) en la que puede inyectarse combustible, en
un primer modo de funcionamiento (B_mag) durante una fase de
compresión y en un segundo modo de funcionamiento (B_hom) durante
una fase de aspiración, en donde el aparato de control (18) está
previsto para conmutar entre los modos de funcionamiento (B_mag,
B_hom) y para conmutar entre el segundo modo de funcionamiento
(B_hom) y el primer modo de funcionamiento (B_mag) se aumenta una
admisión de aire (risol) de la cámara de combustión (4) hasta un
valor final (rimdhmms), caracterizado porque el aparato de
control (18) aumenta la admisión de aire (risol) de la cámara de
combustión (4), durante la conmutación entre el segundo modo de
funcionamiento (B_hom) y el primer modo de funcionamiento (B_mag)
primero hasta un valor intermedio (rimdmxh), todavía en el segundo
modo de funcionamiento (B_hom) con una relación
combustible-aire lambda igual a uno, mantiene la
admisión de aire (risol) en el valor intermedio (rimdmxh) hasta la
conmutación al primer modo de funcionamiento (B_mag) y la admisión
de aire (risol) después, para conmutar al primer modo de
funcionamiento (B_mag), se ajusta al valor final (rimdhmms).
\newpage
12. Aparato de control (18) según la
reivindicación 1, caracterizado porque el aparato de control
(18) presenta medios para ejecutar un procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 a 7.
13. Motor de combustión interna (1), en especial
de un vehículo de motor, en donde el motor de combustión interna (1)
está dotado al menos de una cámara de combustión (4) en la que puede
inyectarse combustible, en un primer modo de funcionamiento (B_mag)
durante una fase de compresión y en un segundo modo de
funcionamiento (B_hom) durante una fase de aspiración, en donde el
motor de combustión interna (1) comprende un aparato de control (18)
que conmuta entre los modos de funcionamiento (B_mag, B_hom) y para
conmutar entre el segundo modo de funcionamiento (B_hom) y el primer
modo de funcionamiento (B_mag) aumenta una admisión de aire (risol)
de la cámara de combustión (4) hasta un valor final (rimdhmms),
caracterizado porque el motor de combustión interna (1) a
través del aparato de control (18) aumenta la admisión de aire
(risol) de la cámara de combustión (4), durante la conmutación entre
el segundo modo de funcionamiento (B_hom) y el primer modo de
funcionamiento (B_mag) primero hasta un valor intermedio (rimdmxh),
todavía en el segundo modo de funcionamiento (B_hom) con una
relación combustible-aire lambda igual a uno,
mantiene la admisión de aire (risol) en el valor intermedio
(rimdmxh) hasta la conmutación al primer modo de funcionamiento
(B_mag) y la admisión de aire (risol) después, para conmutar al
primer modo de funcionamiento (B_mag), se ajusta al valor final
(rimdhmms).
14. motor de combustión interna (1) según la
reivindicación 13, caracterizado porque el motor de
combustión interna (1) presenta medios para ejecutar un
procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 7.
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