ES2858752T3 - Procedimiento para la identificación combinada de una diferencia de fase de la carrera del pistón, de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de un motor de combustión interna - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la identificación combinada de una diferencia de fase de la carrera del pistón, de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de un cilindro de un motor de combustión interna de serie en funcionamiento, - midiéndose durante el funcionamiento las oscilaciones de presión dinámicas, que se pueden asignar al cilindro, del aire de admisión en el tracto de admisión de aire y/o del gas de escape en el tracto de escape de gas de escape del motor de combustión interna de serie correspondiente, generándose a partir de las mismas una señal de oscilación de presión correspondiente y determinándose al mismo tiempo una señal de ángulo de fase del cigüeñal, - determinándose a partir de la señal de oscilación de presión con la ayuda de una transformada discreta de Fourier las posiciones de fase de más de dos frecuencias de señal seleccionadas de las oscilaciones de presión medidas con respecto a la señal de ángulo de fase del cigüeñal, caracterizado por los siguientes pasos adicionales: - determinación, sobre la base de las posiciones de fase determinadas de las respectivas frecuencias de señal seleccionadas, de más de dos líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape con la ayuda de las líneas de referencia de posiciones de fase iguales almacenadas en campos característicos de líneas de referencia o determinadas mediante una función de modelo algebraica respectiva; - determinación de un único punto de intersección común de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas mediante la proyección en un plano común, formado por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape y mediante el desplazamiento de fase, dependiente de la frecuencia de señal, de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales; - determinación de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape a partir del único punto de intersección común determinado de las líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas, y - determinación de la diferencia de fase de la carrera del pistón a partir de los valores del desplazamiento de fase realizado hasta el único punto de intersección común de las líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la identificación combinada de una diferencia de fase de la carrera del pistón, de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de un motor de combustión interna

La presente invención se refiere a un procedimiento con el que durante el funcionamiento se pueden identificar de forma combinada las diferencias de fase de la carrera del pistón y de la carrera de válvula de las válvulas de admisión y de las válvulas de escape de un motor de combustión interna de pistón alternativo mediante la evaluación de las oscilaciones de presión dinámicas del aire de admisión y/o del gas de escape que se miden en el tracto de admisión de aire y en el tracto de escape de gas de escape.

Los motores de combustión interna de pistón alternativo, que en adelante también se denominan simplemente motores de combustión interna, presentan uno o varios cilindros en los que se dispone respectivamente un pistón alternativo. A continuación, para ilustrar el principio de un motor de combustión interna de pistón alternativo se hace referencia a la figura 1 que representa a modo de ejemplo un cilindro de un motor de combustión interna, en su caso también de varios cilindros, con las unidades funcionales más importantes.

El respectivo pistón alternativo 6 se dispone de forma linealmente móvil en el respectivo cilindro 2 y forma con el cilindro 2 una cámara de combustión 3. El respectivo pistón alternativo 6 está unido a un pasador de manivela respectivo 8 de un cigüeñal 9 a través de una así llamada biela 7, disponiéndose el pasador de manivela 8 excéntricamente con respecto al eje de giro del cigüeñal 9a. Mediante la combustión de una mezcla de combustible y aire en la cámara de combustión 3 se acciona el pistón alternativo 6 linealmente "hacia abajo". El movimiento de carrera de traslación del pistón alternativo 6 se transmite al cigüeñal 9 por medio de las bielas 7 y de los pasadores de manivela 8, convirtiéndose en un movimiento de rotación del cigüeñal 9 que, después de superar un punto muerto inferior en el cilindro 2, mueve el pistón alternativo 6 de nuevo en la dirección opuesta "hacia arriba" a un punto muerto superior. Para permitir un funcionamiento continuo del motor de combustión interna 1, la cámara de combustión 3 debe llenarse en primer lugar, durante un así llamado ciclo de trabajo de un cilindro 2, con la mezcla de combustible y aire, a continuación la mezcla de combustible y aire debe comprimirse en la cámara de combustión 3, acto seguido debe inflamarse y quemarse para el accionamiento del pistón alternativo 6 y finalmente el gas de escape que queda después de la combustión debe expulsarse de la cámara de combustión 3. Gracias a la repetición continua de este proceso resulta un funcionamiento continuo del motor de combustión interna 1, suministrando un trabajo proporcional a la energía de combustión.

Dependiendo del diseño del motor, un ciclo de trabajo del cilindro 2 se divide en dos ciclos distribuidos en una revolución de cigüeñal (360°) (motor de dos tiempos) o en cuatro ciclos distribuidos en dos revoluciones de cigüeñal (720°) (motor de cuatro tiempos).

Hasta la fecha, el motor de cuatro tiempos se ha impuesto como accionamiento para los vehículos de motor. En una carrera de admisión, con un movimiento descendente del pistón alternativo 6, la mezcla de combustible y aire o también sólo el aire fresco (en caso de una inyección directa de combustible) se introducen desde el tracto de admisión de aire 20 en la cámara de combustión 3. En la siguiente carrera de compresión, durante el movimiento ascendente del pistón alternativo 6, la mezcla de combustible y aire o el aire fresco se comprimen en la cámara de combustión 3 y, en su caso, se inyecta combustible por separado directamente en la cámara de combustión 3 mediante una válvula de inyección 5 que forma parte de un sistema de aportación de combustible. En el siguiente ciclo de trabajo, la mezcla de combustible y aire se inflama por medio de una bujía de encendido 4, se quema de forma expansiva y, cuando el pistón alternativo 6 se mueve hacia abajo, se expande proporcionando trabajo. Por último, en una carrera de expulsión, tras un nuevo movimiento ascendente del pistón alternativo 6, el gas de escape restante se expulsa de la cámara de combustión 3 al tracto de escape de gas de escape 30.

La delimitación de la cámara de combustión 3 con respecto al tracto de admisión de aire 20 o al tracto de escape de gas de escape 30 del motor de combustión interna se realiza por regla general, y especialmente en el ejemplo tomado aquí como base, mediante válvulas de admisión 22 y válvulas de escape 32. Según el estado actual de la técnica, el control de estas válvulas se lleva a cabo mediante al menos un árbol de levas. El ejemplo mostrado dispone de un árbol de levas de admisión 23, para la activación de las válvulas de admisión 22, y de un árbol de levas de escape 33 para la activación de las válvulas de escape 32. Entre las válvulas y el árbol de levas respectivo, suelen estar presentes otros componentes mecánicos, aquí no representados, para la transmisión de fuerza que también pueden incluir una compensación de juego de válvula (por ejemplo, taqués de cubo, balancines, palancas de arrastre, varillas de empuje, taqués hidráulicos, etc.).

El accionamiento del árbol de levas de admisión 23 y del árbol de levas de escape 33 se realiza por medio del propio motor de combustión interna 1. Con esta finalidad, el árbol de levas de admisión 23 y el árbol de levas de escape 33 se acoplan respectivamente a través de adaptadores de control del árbol de levas de admisión 24 y adaptadores de control del árbol de levas de escape 34 apropiados como, por ejemplo, ruedas dentadas, ruedas de cadena o ruedas de correa, al cigüeñal 9 en una posición predeterminada entre sí con la ayuda de un engranaje de control 40 que presenta, por ejemplo, un mecanismo de ruedas dentadas, una cadena de control o una correa dentada de control, y con respecto al cigüeñal 9 mediante un adaptador de control de cigüeñal correspondiente 10 configurado adecuadamente como rueda dentada, rueda de cadena o rueda de correa. Por medio de esta unión se define, en principio, la posición de giro del árbol de levas de admisión 23 y del árbol de levas de escape 33 en relación con la posición de giro del cigüeñal 9. En la figura 1 se representa a modo de ejemplo el acoplamiento entre el árbol de levas de admisión 23 y el árbol de levas de escape 33 y el cigüeñal 9 mediante poleas y correas dentadas de control. El ángulo de giro del cigüeñal recorrido durante un ciclo de trabajo se denomina en adelante fase de trabajo o simplemente fase. Por consiguiente, un ángulo de giro del cigüeñal recorrido dentro de una fase de trabajo se denomina ángulo de fase. El ángulo de fase del cigüeñal 9 respectivamente actual puede detectarse de forma continua mediante un sensor de posición 43, conectado al cigüeñal 9 o al adaptador de control de cigüeñal 10, y un sensor de posición de cigüeñal asignado 41. En este caso, el sensor de posición puede realizarse, por ejemplo, como una rueda dentada con una pluralidad de dientes dispuestos de forma equidistante por el perímetro, determinando el número de dientes la resolución de la señal del ángulo de fase del cigüeñal.

Igualmente, los ángulos de fase actuales del árbol de levas de admisión 23 y del árbol de levas de escape 33 pueden, en su caso, detectarse adicionalmente de forma continua por medio de los sensores de posición correspondientes 43 y de los sensores de posición del árbol de levas asignados 42.

Dado que el respectivo pasador de manivela 8 y con éste el pistón alternativo 6, el árbol de levas de admisión 23 y con éste la respectiva válvula de admisión 22, así como el árbol de levas de escape 33 y con éste la respectiva válvula de escape 32 se mueven en una relación predeterminada entre sí y en dependencia del giro del cigüeñal como consecuencia del acoplamiento mecánico preestablecido, estos componentes funcionales pasan por la respectiva fase de trabajo de forma sincronizada con el cigüeñal. Las respectivas posiciones de giro y posiciones de carrera del pistón alternativo 6, de las válvulas de admisión 22 y de las válvulas de escape 32 pueden así relacionarse con el ángulo de fase de cigüeñal del cigüeñal 9 predeterminado por el sensor de posición de cigüeñal 41, teniendo en cuenta las respectivas relaciones de transmisión. En un motor de combustión interna ideal, a cada ángulo de fase de cigüeñal determinado se le puede asignar un ángulo de pasador de manivela determinado HZW (figura 2), una carrera de pistón determinada, un ángulo de árbol de levas de admisión determinado y, por lo tanto, una carrera de válvula de admisión determinada, así como un ángulo de árbol de levas de escape determinado y, por consiguiente, una carrera de válvula de escape determinada. Es decir, todos los componentes citados se encuentran o se mueven en fase con el cigüeñal que gira 9.

Sin embargo, en los motores de combustión interna 1 modernos pueden estar presentes, por ejemplo, integrados en el adaptador del árbol de levas de admisión 24 y en el adaptador del árbol de levas de escape 34, elementos de ajuste adicionales dentro de la trayectoria del acoplamiento mecánico entre el cigüeñal 9 y el árbol de levas de admisión 23, así como el árbol de levas de escape 33, que provocan un desplazamiento de fase controlable deseado entre el cigüeñal 9 y el árbol de levas de admisión 23, así como el árbol de levas de escape 33. Éstos se conocen como los así llamados ajustadores de fase en los así llamados trenes de válvulas variables.

También se representa simbólicamente una unidad de control de motor electrónica programable 50 (CPU) que está dotada de entradas de señal para la recepción de la amplia gama de señales de sensor, que caracterizan el funcionamiento del motor de combustión interna, y de salidas de señal y de potencia para el control de las correspondientes unidades de ajuste y actuadores para controlar las funciones del motor.

Para un funcionamiento óptimo del motor de combustión interna (en lo que respecta a las emisiones, el consumo, el rendimiento, la suavidad de marcha, etc.), la carga de gas fresco introducida en la cámara de combustión durante la carrera de admisión debe conocerse lo mejor posible, a fin de poder ajustar los demás parámetros de la combustión como, por ejemplo, la cantidad de combustible a aportar, en su caso, inyectada directamente. Por consiguiente, el así llamado cambio de carga, es decir, la aspiración de gas fresco y la expulsión del gas de escape, depende en gran medida de los tiempos de control de las válvulas de admisión 22 y de las válvulas de escape 32, es decir, de la sincronización de las respectivas carreras de válvula en relación con la sincronización de la carrera del pistón. Con otras palabras, el cambio de carga durante el funcionamiento depende de las posiciones de fase de las válvulas de admisión y de escape en relación con el ángulo de fase del cigüeñal y, por lo tanto, en relación con la posición de fase del pistón alternativo.

El estado de la técnica para la determinación de la carga de gas fresco y para el ajuste de los parámetros de control del motor de combustión interna a la misma consiste en la medición de un así llamado motor de combustión interna de referencia en todos los estados de funcionamiento que se producen, por ejemplo, en función de la velocidad de giro, de la carga, en su caso de los tiempos de control de válvula que los controladores de fase pueden preestablecer, en su caso de los parámetros de funcionamiento del turbocompresor de gas de escape o del compresor, etc., y en el almacenamiento de estos valores de medición o derivados de los mismos o de principios de modelos que reproducen el comportamiento en la unidad de control de motor de un motor de combustión interna de serie correspondiente. Todos los motores de combustión interna producidos en serie y construidos de forma idéntica se ponen en funcionamiento con este conjunto de datos de referencia generado.

Una desviación causada, por ejemplo, por las tolerancias de fabricación, de las posiciones relativas reales entre las válvulas de admisión y de escape y el ángulo de fase del cigüeñal o la posición de la carrera del pistón de un motor de combustión interna de serie con respecto a las posiciones de referencia ideales del motor de combustión interna de referencia, es decir, una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión, de la carrera de la válvula de escape y, en su caso, de la carrera del pistón con respecto al ángulo de fase preestablecido por el sensor de posición del cigüeñal o a la posición de fase del cigüeñal, da lugar a que la carga de gas fresco realmente aspirada se desvíe de la carga de gas fresco determinada como referencia y, por consiguiente, a que los parámetros de control basados en el conjunto de datos de referencia no sean óptimos. Durante el funcionamiento del motor de combustión interna, estos errores pueden provocar efectos negativos con respecto a emisiones, consumo, rendimiento, suavidad de funcionamiento, etc.

Para ilustrar las posibles desviaciones que se producen en un motor de combustión interna de serie y para definir la denominación de estas desviaciones en adelante se hace referencia a la figura 2 que muestra el motor de combustión interna de la figura 1, pero en la que, para una mayor claridad, se omiten las referencias representadas en la figura 1 y se indican sólo las desviaciones correspondientes.

Partiendo de una posición de referencia del sensor de posición 43 dispuesto en el adaptador de control del cigüeñal 10, cuyo ángulo de fase es detectado por el sensor de posición del cigüeñal 41, resultan varias cadenas de tolerancia que dan lugar a desviaciones de las posiciones de fase, también denominadas a continuación diferencias de fase, del pistón alternativo 6, de las válvulas de admisión 22 y de las válvulas de escape 32 con respecto a las posiciones de fase de referencia ideales.

En este caso, la diferencia de fase de la carrera del pistón AKH resulta, por ejemplo, de una desviación del ángulo del pasador de manivela HZW, la así llamada diferencia de ángulo de pasador de manivela AHZW, en relación con la posición de referencia del sensor de posición del cigüeñal 41, y de diferentes tolerancias dimensionales (no representadas) de la biela 7 y del pistón alternativo 6.

Además, la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH resulta, por ejemplo, de una desviación de la posición de la leva, la así llamada diferencia de ángulo del árbol de levas de admisión AENW junto con las tolerancias mecánicas (no representadas) del adaptador de control del árbol de levas de admisión 24 y del engranaje de control 40. Siempre que esté presente un ajustador de fase para el árbol de levas de admisión, puede seguir considerándose en su caso un ángulo de ajuste del árbol de levas de admisión ENVW o una desviación del mismo con respecto a la especificación.

Del mismo modo, la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH resulta, por ejemplo, de una desviación de la posición de la leva, la así llamada diferencia de ángulo del árbol de levas de escape AANW junto con las tolerancias mecánicas (no representadas) del adaptador de control del árbol de levas de escape 24 y del engranaje de control 40. Siempre que esté presente un ajustador de fase para el árbol de levas de escape, puede seguir considerándose en su caso un ángulo de ajuste del árbol de levas de escape ANVW o una desviación del mismo con respecto a la especificación.

Las posibles causas de las desviaciones descritas pueden ser, por ejemplo:

- tolerancias de fabricación y/o de montaje de los componentes mecánicos implicados, así como

- fenómenos de desgaste como, por ejemplo, un alargamiento de la cadena de control o de la correa dentada, a través de las cuales se acoplan el cigüeñal y los árboles de levas, así como

- fenómenos de deformación elástica o plástica como consecuencia de unos estados de carga mecánica elevados. Según el estado actual de la técnica, la solución anterior al problema descrito radica en principio en la detección y en la cuantificación de las desviaciones que se producen entre el motor de combustión interna de referencia y el motor de combustión interna de serie, a fin de poder llevar a cabo las medidas adecuadas para la corrección o la compensación por medio de la adaptación de los parámetros de control.

Además, hasta ahora se ha intentado abordar este problema minimizando las tolerancias de fabricación y de montaje. Además, los tiempos de control, por ejemplo, se miden sobre la base de la posición de la carrera de la válvula, del contorno de la leva, etc. en el respectivo motor de combustión interna de serie estacionario, ajustándose el motor de combustión interna durante el montaje de forma correspondiente.

Además, la mayoría de los sistemas conocidos actualmente funcionan con un sistema de punto de referencia (retroalimentación de posición). En este caso, en el cigüeñal, así como en el árbol de levas de admisión y/o en el árbol de levas de escape o también en el respectivo adaptador de control del cigüeñal, así como en el adaptador de control del árbol de levas de admisión y/o en el adaptador de control del árbol de levas de escape o también en un ajustador de fase, en su caso existente, etc., se establece respectivamente una marca de posición que puede detectarse con un sensor. De este modo se puede determinar la posición de fase relativa entre el cigüeñal y el respectivo árbol de levas de admisión y/o el árbol de levas de escape y se pueden identificar las desviaciones de los valores de referencia pretendidos. En tal caso, los efectos no deseados de estas desviaciones pueden contrarrestarse en la unidad de control mediante una adaptación o una corrección de los parámetros de control correspondientes en dependencia de las desviaciones determinadas.

No obstante, de forma condicionada por el principio, con este procedimiento sólo se puede detectar una parte de las tolerancias que se producen. Por consiguiente, no es posible, por ejemplo, detectar una desviación angular debida a una desviación posicional de las propias marcas de posición respectivas con respecto a los árboles de levas o una diferencia angular del árbol de levas de admisión AENW o una diferencia angular del árbol de levas de escape AANW en relación con la respectiva posición de referencia.

También se conocen otros procedimientos como la evaluación de la señal del sensor de choque y la evaluación de la señal de presión del cilindro. Además, por el documento US 6,804,997 B1 se conoce un dispositivo de control del motor para la determinación de la posición de fase del cigüeñal mediante la supervisión y la evaluación de las fluctuaciones de presión en el tracto de admisión. El dispositivo de control se configura de manera que determine las fluctuaciones de presión del aire de admisión que muestran un evento de aire de admisión y, por lo tanto, una posición de fase del cigüeñal relacionada con el mismo, así como su correspondiente período de ciclo del motor. El dispositivo de control utiliza esta información para determinar la velocidad del cigüeñal y la posición de fase del cigüeñal, a fin de controlar la inyección de combustible y las características de encendido del motor. Los tiempos de control de las válvulas de admisión y de escape, es decir, en su caso las diferencias de fase de la carrera de las válvulas de admisión y las diferencias de fase de la carrera de las válvulas de escape, no se tienen aquí en cuenta y pueden en ocasiones influir considerablemente en el resultado.

En el documento DE 10 2005 007 057 se revela un procedimiento de control para un flujo de aire de la válvula de mariposa a regular en el tracto de admisión de un motor de combustión interna, teniéndose en cuenta en la regulación del flujo de fluido las pulsaciones de presión en el tracto de admisión que, entre otros, también están influenciadas por los tiempos de control de válvula del motor de combustión interna. Para ello, las pulsaciones de presión se analizan mediante la transformada rápida de Fourier y la información de la amplitud se resume en un factor de distorsión que se utiliza como una magnitud de entrada variable adicional, por ejemplo, para un modelo de control matemático multidimensional del flujo de aire de la válvula de mariposa. Con este procedimiento no se pueden sacar conclusiones concretas sobre los tiempos de control de las válvulas, es decir, en su caso también sobre las diferencias de fase de la carrera de las válvulas de admisión y sobre las diferencias de fase de la carrera de las válvulas de escape del motor de combustión interna existentes.

Por el documento DE 3506114 A1 se conoce un procedimiento para el control o la regulación de una máquina motriz de combustión interna en el que, en dependencia de una magnitud de funcionamiento que contiene como información al menos una parte de un espectro de vibración de la máquina motriz de combustión interna como, por ejemplo, las señales de presión de gas, se controla al menos una magnitud de ajuste de la máquina motriz de combustión interna. Con esta finalidad, a partir de la magnitud de funcionamiento detectada se determina el espectro de magnitud contenido en la misma como parte del espectro de vibración mediante una transformada discreta de Fourier y se utiliza como espectro de medición y se compara con un espectro de referencia. La magnitud de ajuste a controlar de la máquina motriz de combustión interna se controla a continuación en función de la desviación entre el espectro de medición y el espectro de referencia. Incluso con la ayuda de este procedimiento no se puede llegar fácilmente a una conclusión concreta sobre los tiempos de control de las válvulas y la posición de la carrera del pistón del motor de combustión interna.

El documento US 20090312932 A1 revela un procedimiento para diagnosticar la combustión dentro de un motor de combustión interna, generándose a partir de la velocidad angular del cigüeñal, mediante una transformada rápida de Fourier, un valor de ajuste de fase de combustión, comparándose este valor con un valor de ajuste de fase de combustión previsto, e identificándose las diferencias de estos valores que superan una diferencia de ajuste de fase de combustión admisible. En el documento US 20100063775 A1 también se revela un procedimiento similar para la determinación de desviaciones entre un motor de referencia y un motor de serie como el antes descrito. En el documento EP1811161 A1 también se revela un procedimiento para la identificación de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de un cilindro de un motor de combustión interna.

La presente invención se basa en la tarea de poner a disposición un procedimiento sencillo y económico del tipo descrito al principio, mediante el cual sea posible una identificación especialmente precisa de las posiciones de fase reales de las válvulas de admisión, de las válvulas de escape y del pistón alternativo, o mediante el cual se puedan determinar de forma fiable durante el funcionamiento del motor de combustión interna la diferencia de fase de la carrera del pistón AKH, la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH, así como la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH.

Según la invención, esta tarea se resuelve mediante un procedimiento para la identificación combinada de una diferencia de fase de la carrera del pistón, de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de un cilindro de un motor de combustión interna de serie en funcionamiento según la reivindicación principal.

Los ejemplos de realización y las variantes perfeccionadas del objeto según la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con el procedimiento según la invención para la identificación combinada de una diferencia de fase de la carrera del pistón, de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de un cilindro de un motor de combustión interna de serie en funcionamiento, las oscilaciones de presión dinámicas del aire de admisión en el tracto de admisión de aire y/o del gas de escape en el tracto de escape del gas de escape del motor de combustión interna de serie en cuestión, que pueden asignarse al cilindro respectivo, se miden durante el funcionamiento, generándose a partir de las mismas una señal de oscilación de presión respectivamente correspondiente. Al mismo tiempo, se determina una señal de ángulo de fase del cigüeñal. Con la ayuda de una transformada discreta de Fourier se determinan, a partir de la señal de oscilación de presión, las posiciones de fase de más de dos frecuencias de señal seleccionadas de las oscilaciones de presión medidas con respecto a la señal de ángulo de fase del cigüeñal.

El procedimiento se caracteriza además por los siguientes pasos adicionales:

- sobre la base de las posiciones de fase determinadas de las respectivas frecuencias de señal seleccionadas se determinan más de dos líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape. Esta determinación se lleva a cabo con la ayuda de líneas de referencia de posiciones de fase iguales almacenadas en campos característicos de líneas de referencia o determinadas por medio de una función de modelo respectiva;

- un único punto de intersección común de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas se determina mediante la proyección en un plano común, formado por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape, y mediante el desplazamiento de fase, dependiente de la frecuencia de señal, de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales;

- la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape se determinan a partir del único punto de intersección común determinado de las líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas; y

- la diferencia de fase de la carrera del pistón se determina a partir del valor de los desplazamientos de fase realizados hasta el único punto de intersección común de las líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas.

En este caso, por los términos "tracto de admisión de aire" o también simplemente "tracto de admisión", "sistema de aspiración" o "tracto de admisión" de un motor de combustión interna, el experto en la materia entiende todos los componentes que sirven para aportar aire a las respectivas cámaras de combustión de los cilindros y que, por consiguiente, definen la así llamada ruta del aire. Esto puede incluir, por ejemplo, un filtro de aire, un tubo de aspiración, una tubería de aspiración o un tubo distribuidor o, en definitiva, un tubo de admisión, una válvula de mariposa, así como, en su caso, un compresor y el orificio de aspiración en el cilindro o el colector de admisión del cilindro.

Por el contrario, los términos "tracto de escape de gas de escape" o abreviado "tracto de gas de escape" o "tracto de escape" del motor de combustión interna identifica aquellos componentes que sirven para la expulsión controlada del gas de escape que sale de las cámaras de combustión después de la combustión.

Para el análisis de la señal de oscilación de presión, ésta se somete a una transformada discreta de Fourier (DFT). Para ello se puede utilizar un algoritmo conocido como transformada rápida de Fourier (FFT), a fin de calcular eficazmente la DFT. En este caso, mediante la DFT, la señal de oscilación de presión se descompone en distintas frecuencias de señal que pueden analizarse posteriormente por separado de forma simplificada con respecto a su amplitud y a la posición de fase.

En el presente caso se ha comprobado que especialmente la posición de fase de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión depende de los tiempos de control de la válvula y de la carrera del pistón del motor de combustión interna. Aquí, la posición de fase de una señal de frecuencia caracteriza la posición relativa de la señal de frecuencia con respecto a la señal del ángulo de giro del cigüeñal.

El procedimiento según la invención tiene la ventaja de que las posiciones de fase, es decir, las posiciones de carrera actuales de las válvulas de admisión, de las válvulas de escape y del pistón alternativo del motor de combustión interna, pueden determinarse en relación con el ángulo de fase del cigüeñal sin necesidad de sensores adicionales y con una alta precisión, pudiendo, por consiguiente, utilizarse las mismas para el cálculo exacto del proceso de cambio de carga y para la adaptación de los parámetros de control del motor de combustión interna.

En una realización del procedimiento, éste comprende los pasos previos al procedimiento según la invención antes descrito que consisten en la medición de un motor de combustión interna de referencia para determinar líneas de referencia de posiciones de fase iguales de frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión del aire de admisión en el tracto de admisión de aire y/o del gas de escape en el tracto de escape de gas de escape en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de referencia y en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de referencia, y en el almacenamiento de las líneas de referencia de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de referencia y en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de referencia en campos característicos de líneas de referencia.

De este modo pueden llevarse a cabo fácilmente la determinación de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y la determinación de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape, así como de la diferencia de fase de la carrera del pistón.

Ventajosamente, los campos característicos de líneas de referencia antes mencionados pueden almacenarse en una zona de memoria de una unidad de control de motor ya existente del motor de combustión interna de serie en cuestión, por lo que están inmediatamente disponibles durante el funcionamiento del motor de combustión interna de serie para su uso en el procedimiento antes citado sin que sean necesarios dispositivos de almacenamiento separados.

De otra forma ventajosa, a partir de los campos característicos de líneas de referencia, determinados como se ha descrito anteriormente, de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión para la frecuencia de señal respectiva, se puede derivar una función de modelo algebraica que reproduce el desarrollo de las líneas de referencia respectivas de ángulos de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de referencia, así como en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de referencia. De este modo se pone a disposición una formulación matemática de las líneas de referencia de ángulos de fase iguales que puede utilizarse en el procedimiento posterior para la determinación analítica del punto de intersección común de las líneas de posición de fase igual y, por consiguiente, para la identificación de la diferencia de fase de la carrera del pistón, de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape.

En una variante perfeccionada de la invención, las funciones de modelo algebraicas para las frecuencias de señal seleccionadas, determinadas como se ha descrito antes, pueden almacenarse en una zona de memoria de una unidad de control de motor del motor de combustión interna de serie correspondiente. De este modo, las funciones de modelo algebraicas están inmediatamente disponibles en la unidad de control y pueden utilizarse de forma sencilla para la determinación respectivamente actual de las líneas de posición de fase igual. Así no es necesario mantener en la memoria los correspondientes campos característicos de líneas de referencia que contienen grandes cantidades de datos y que, por consiguiente, provocan un aumento de las necesidades de espacio en la memoria.

En otra realización del procedimiento según la invención, la proyección de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales en un plano común, formado por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape, y el desplazamiento de fase, dependiente de la frecuencia de señal, de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales para la determinación de un punto de intersección común se lleva a cabo sobre la base de funciones algebraicas correspondientes. Con esta finalidad, las representaciones gráficas utilizadas en esta solicitud de patente para ilustrar mejor el procedimiento se convierten en funciones algebraicas u operaciones aritméticas. Esto resulta especialmente ventajoso en la realización del procedimiento por medio de una unidad de computación electrónica y programable como, por ejemplo, una unidad de control de motor correspondiente, en la que se pueden realizar las correspondientes operaciones de cálculo.

Con la condición citada, el procedimiento puede ejecutarse en una unidad de control de motor electrónica y programable del motor de combustión interna de serie en cuestión. Esto tiene la ventaja de que no se requiere ningún dispositivo de control o de cálculo separado y que los algoritmos del procedimiento pueden incorporarse a las secuencias correspondientes de los programas de control del motor.

En una realización ampliada de la invención se lleva a cabo un ajuste de las magnitudes de control o de las rutinas de control, por ejemplo, la masa de combustible a inyectar, el momento de inicio de la inyección, el momento de encendido, el control de los ajustadores de fase de los árboles de levas, etc., en el sentido de una corrección de o de un ajuste a la diferencia de fase de la carrera del pistón determinada, a la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión determinada y a la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape determinada en el sistema de control del motor. De este modo es posible optimizar el proceso de combustión a las condiciones reales del respectivo motor de combustión interna de serie, reduciéndose así el consumo de combustible y los valores de emisión.

Ventajosamente, para la realización del procedimiento según la invención, las frecuencias de señal seleccionadas corresponden a la frecuencia de admisión como frecuencia básica o 1er armónico y a los múltiplos posteriores, es decir, al 2° hasta n de los así llamados "armónicos" de la frecuencia de admisión del motor de combustión interna.

Aquí, la frecuencia de admisión está de nuevo claramente relacionada con la velocidad del motor de combustión interna. En tal caso, para estas frecuencias de señal seleccionadas se determina la posición de fase, denominada en este contexto ángulo de fase, de las frecuencias de señal seleccionadas con respecto al ángulo de fase del cigüeñal, utilizándose la señal de ángulo de fase del cigüeñal detectada en paralelo. De este modo se obtienen unos resultados especialmente inequívocos y, por consiguiente, bien evaluables en la determinación de las líneas de posición de fase igual, lo que conlleva una gran precisión de los resultados.

De forma más ventajosa, las oscilaciones de presión dinámicas del aire de admisión en el tracto de admisión de aire pueden medirse en el tubo de admisión con la ayuda de un sensor de presión estándar ya presente de todos modos. Esto tiene la ventaja de que no es necesario disponer ningún sensor adicional para este fin, por lo que no se producen costes adicionales para la realización del procedimiento según la invención.

La señal de ángulo de fase del cigüeñal necesaria para la realización del procedimiento según la invención puede determinarse con una rueda dentada conectada al cigüeñal y con un sensor Hall. Un conjunto de sensores como éste también está presente para otros fines en los motores de combustión interna modernos. El procedimiento según la invención también puede utilizar de un modo sencillo la señal de ángulo de fase del cigüeñal así generada. Esto tiene la ventaja de que no es necesario disponer ningún sensor adicional, por lo que no se produce ningún coste adicional para la realización del procedimiento según la invención.

A continuación se muestran detalladamente, con la ayuda de las figuras, las relaciones en las que se basa la invención. Se muestra en la:

Figura 1 un dibujo esquemático simplificado de un motor de combustión interna alternativo.

Figura 2 un dibujo esquemático según la figura 1 con la identificación de las posibles desviaciones posicionales y angulares de los componentes relevantes del motor de combustión interna alternativo.

Figura 3 dos diagramas tridimensionales para la representación de la dependencia de la posición de fase (PL_SF) de dos frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión medida en el tracto de admisión de aire y/o en el tracto de gas de escape con respecto a la diferencia de ángulo del árbol de levas de admisión y a la diferencia de ángulo del árbol de levas de escape.

Figura 4 dos diagramas bidimensionales para la representación de líneas de posiciones de fase iguales para dos frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión medida en el tracto de admisión de aire y/o en el tracto de gas de escape, proyectados en un plano formado por la diferencia de ángulo del árbol de levas de admisión y por la diferencia de ángulo del árbol de levas de escape.

Figura 5 un diagrama bidimensional según la figura 4 con líneas dibujadas de posiciones de fase iguales de diferentes frecuencias de señal para una determinada combinación de la diferencia de ángulo del árbol de levas de admisión y de la diferencia de ángulo del árbol de levas de escape.

Figura 6 un diagrama bidimensional como el de la figura 5 con líneas dibujadas de posiciones de fase iguales de diferentes frecuencias de señal para una determinada combinación de la diferencia de ángulo del árbol de levas de admisión y de la diferencia de ángulo del árbol de levas de escape con una diferencia de fase de carrera del pistón superpuesta.

Figura 7 un diagrama de bloque simplificado para la ilustración del procedimiento.

La invención se basa en el siguiente conocimiento:

En caso de variación de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH en un motor de combustión interna de referencia "ideal" y del análisis de la señal de oscilación de presión del aire de admisión en el tracto de admisión de aire o del gas de escape en el tracto de escape del gas de escape, en adelante abreviado señal de oscilación de presión, por medio del análisis discreto de Fourier y de la observación de las distintas frecuencias de señal seleccionadas, que correspondían respectivamente a la frecuencia de admisión o a un múltiplo de la frecuencia de admisión, se ha demostrado que especialmente las posiciones de fase de las distintas frecuencias de señal seleccionadas, es decir, la posición relativa de la señal de oscilación de presión en relación con la señal del ángulo de fase del cigüeñal, dependen de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH.

En la figura 3 se representa esta dependencia para dos frecuencias de señal diferentes, la frecuencia de admisión, frecuencia 1, y el primer armónico, frecuencia 2.

Para la variación de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH se modificaron la diferencia de ángulo del árbol de levas de admisión AENW y la diferencia de ángulo del árbol de levas de escape AANW en el rango de entre -5° y 5° por medio de un ajustador de fase respectivo, y la posición de fase respectivamente correspondiente de la frecuencia de señal respectiva PL_SF de la señal de oscilación de presión se trazó verticalmente sobre el plano AENW-AANW así formado. En el espacio tridimensional formado resulta para cada frecuencia de señal seleccionada una "superficie de fase" 100, 200 de diferente inclinación. Si a continuación se establecen planos de sección 110, 120, 210, 220 paralelos al plano AENW-AANW a la altura de diferentes posiciones de fase PL_SF de la respectiva frecuencia de señal, resultan respectivamente líneas de sección con la respectiva superficie de fase 100, 200 que se denominan líneas de posición de fase igual. Es decir, para todas las combinaciones AENW-AANW que se encuentran a lo largo de una línea como ésta de posición de fase igual, resulta la misma posición de fase de la frecuencia seleccionada de la señal de oscilación de presión. A la inversa, esto significa que no se puede asignar una combinación única AENW-AANW a una posición de fase determinada de una frecuencia de señal de la señal de oscilación de presión.

En la figura 3 se dibuja para la frecuencia 1 la superficie de fase 100 y, a modo de ejemplo, dos planos de sección 110, 120 con ángulos de fase de 260° y 265°. Para la posición de fase de 263° resulta la línea de posición de fase igual 111 y para la posición de fase de 260° resulta la línea de posición de fase igual 121. En el caso de la frecuencia 2 se dibuja la superficie de fase 200 y, a modo de ejemplo, dos planos de sección 210, 220 en la posición de fase de 216° y 195°. Para la posición de fase de 216° resulta la línea de posición de fase igual 211 y para la posición de fase de 195° resulta la línea de posición de fase igual 221.

A continuación, para seguir analizando las relaciones, las líneas de posición de fase igual de cada frecuencia de señal seleccionada de la señal de oscilación de presión se proyectaron en el plano AENW-AANW. Esto se representa en la figura 4 por separado para la frecuencia 1 y la frecuencia 2, análogamente a la figura 3. Las líneas correspondientes de posición de fase igual 111, 121 para la frecuencia 1 de 263° y 260°, así como 211,221 para la frecuencia 2 de 216° y 195° también están dibujadas en esta representación con las referencias correspondientes. Se muestra que las líneas de posición de fase igual de las diferentes frecuencias de señal seleccionadas presentan diferentes inclinaciones. Si, a continuación, las líneas de posición de fase igual de las diferentes frecuencias de señal seleccionadas se proyectan unas sobre otras en el plano AENW-AANW, como se representa en la figura 5 mediante las líneas de posición de fase igual 131,231,331 y 431, se puede ver que las líneas de posición de fase igual de las diferentes frecuencias de señal se cruzan exactamente en un punto que, por consiguiente, representa una única combinación AENW-AANW. (Hay que hacer constar que las líneas de posición de fase igual representadas en las figuras 5 y 6 no deben considerarse como una continuación de la representación de las figuras anteriores). Dado que, tomando como base un motor de referencia ideal, se puede partir de una interacción directa y sin influencias del árbol de levas de admisión 23 con las válvulas de admisión 22 y del árbol de levas de escape 33 con las válvulas de escape 32, es posible asignar una diferencia de fase concreta de la carrera de la válvula de admisión AEVH a una diferencia de ángulo del árbol de levas de admisión AENW y una diferencia de fase concreta de la carrera de la válvula de escape AAVH a la diferencia de ángulo del árbol de levas de escape AANW.

Así, suponiendo que las condiciones son ideales, mediante la determinación de la posición de fase de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión y mediante el uso y la superposición de las líneas conocidas de posición de fase igual de las posiciones de fase determinadas de la respectiva frecuencia de señal por medio de su proyección en un plano común AEVH-AAVH, es posible determinar el único punto de intersección de las líneas de posición de fase igual y, a partir del mismo, el valor de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y el valor de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH.

En pruebas posteriores, además de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH, se superpuso una desviación de la posición del pistón alternativo, una así llamada diferencia de fase de la carrera del pistón AKH, como también cabría esperar en caso de un motor de combustión interna de serie. En este caso se ha comprobado que, con la diferencia de fase de la carrera del pistón AKH que se produce adicionalmente, las líneas de posición de fase igual de las frecuencias de señal seleccionadas ya no se cruzan en un único punto cuando se superponen mediante la proyección en un plano común. Esta situación se representa en la figura 6. Aquí, al superponerse las líneas de posición de fase igual, se muestran varios puntos de intersección separados 311 a 315.

Sin embargo, se ha determinado que la diferencia de fase de la carrera del pistón AKH que se produce provoca un desplazamiento de fase, dependiente de la respectiva frecuencia de señal seleccionada, de la respectiva línea de posición de fase igual 131,231,331 y 431 de las diferentes frecuencias de señal, cuyo valor depende del valor de la diferencia de fase de la carrera del pistón AKH. En este caso se ha comprobado especialmente que, a medida que aumenta la frecuencia, el valor del desplazamiento de fase de la línea respectiva de posición de fase igual también aumenta en una dependencia lineal. Por consiguiente, si, en caso de una frecuencia de señal correspondiente al 1er armónico, se produce un desplazamiento de fase de la línea correspondiente de posición de fase igual en un valor X, cabría esperar en el 2° armónico un desplazamiento de fase de la línea correspondiente de posición de fase igual de 2X.

Así, mediante un desplazamiento de fase correspondiente de las distintas líneas determinadas de posición de fase igual 131,231,331 y 431 en un valor respectivamente determinado X, 2X, etc., que depende de la diferencia de fase de la carrera del pistón AKH, se puede encontrar de nuevo un único punto de intersección.

En este caso, la posición del punto de intersección en el plano AENW-AANW, como ya se ha descrito antes, proporciona información sobre la diferencia de ángulo del árbol de levas de admisión AENW o sobre la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH, así como sobre la diferencia de ángulo del árbol de levas de escape AANW o la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH. En cambio, la diferencia de fase de la carrera del pistón AKH puede determinarse a partir del valor del desplazamiento de fase necesario hasta el punto de intersección común de las líneas de posición de fase igual 131,231,331 y 431.

Las relaciones representadas gráficamente en las figuras 3 a 6 sirven para facilitar la comprensión de las bases del procedimiento. Naturalmente, estas relaciones también pueden representarse mediante las correspondientes formulaciones algebraicas, pudiéndose realizar el procedimiento sobre esta base por medio de las correspondientes operaciones aritméticas y de los algoritmos del programa. Con esta finalidad, para la representación de las líneas de posiciones de fase iguales, por ejemplo, se derivan las correspondientes funciones de modelo matemáticas-físicas que pueden utilizarse para la determinación del punto de intersección común y del desplazamiento de fase necesario. La invención del procedimiento para la identificación combinada de una diferencia de fase de la carrera del pistón AKH, de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH de un motor de combustión interna en funcionamiento se basa en los conocimientos antes descritos y, por consiguiente, se representa en un ejemplo como sigue:

Durante el funcionamiento del motor de combustión interna se miden de forma continua las oscilaciones de presión dinámicas del aire de admisión en el tracto de admisión de aire o del gas de escape en el tracto de escape de gas de escape o también en ambas zonas. La medición respectiva proporciona una señal de oscilación de presión. Esta señal de oscilación de presión se transmite a una unidad de control del motor de combustión interna. En la unidad de control, la señal de oscilación de presión se somete a una transformada discreta de Fourier por medio de algoritmos de programa almacenados en la misma y se determina la posición de fase de las frecuencias de señal seleccionadas, preferiblemente del primer y demás armónicos de la frecuencia de admisión del motor de combustión interna, de las oscilaciones de presión medidas con respecto a la señal de ángulo de fase del cigüeñal. Posteriormente, sobre la base de la posición de fase respectiva se determina respectivamente para las distintas frecuencias de señal seleccionadas una línea correspondiente de posición de fase igual. Esta determinación se realiza respectivamente bien mediante la selección de una línea de referencia de posición de fase igual a partir de un campo característico de líneas de referencia típico para la serie de motores de combustión interna correspondiente y almacenado en una zona de memoria de la unidad de control, o bien mediante el cálculo utilizando una función de modelo algebraica respectiva, típica de la serie de motores de combustión interna correspondiente y almacenada en una zona de memoria de la unidad de control, y las correspondientes operaciones aritméticas y algoritmos de programa.

En tal caso, la líneas de posición de fase igual así determinadas de las distintas frecuencias de señal seleccionadas se proyectan en un plano común formado por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH mediante los correspondientes algoritmos de programa almacenados en la unidad de control y, si es necesario, se llevan a un único punto de intersección común por medio del desplazamiento de fase, dependiente de la frecuencia de señal, de las distintas líneas. Ahora, a partir de la posición de este punto de intersección común en el plano formado por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH, se puede determinar la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH.

Si la proyección de las líneas de posición de fase igual en el plano común citado no proporciona un único punto de intersección común, debe suponerse una diferencia de fase adicional en la carrera del pistón que, como se ha explicado antes, ha provocado un desplazamiento de la posición de fase de las distintas frecuencias de señal seleccionadas y, por consiguiente, de las líneas correspondientes de posición de fase igual, en una medida respectivamente dependiente de la frecuencia de señal correspondiente en la misma dirección, es decir, dependiente de la frecuencia de señal. Dado que el desplazamiento de la posición de fase está relacionado inequívocamente con la diferencia de fase de la carrera del pistón, el correspondiente desplazamiento (hacia atrás), dependiente de la frecuencia de señal, de las líneas de posición de fase igual hasta el único punto de intersección común proporciona una medida concreta para la diferencia de fase de la carrera del pistón AKH. Así, la diferencia de fase de la carrera del pistón puede determinarse a partir del valor del desplazamiento de fase hasta el punto de intersección común de las líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas.

Para la realización del procedimiento es necesario disponer de campos característicos específicos con líneas de referencia de posición de fase igual o de las correspondientes funciones de modelo algebraicas. Éstos dependen del diseño y de la realización constructiva detallada de la gama/serie de un motor de combustión interna y, por este motivo, deben determinarse en un motor de combustión interna de referencia del mismo diseño típico para la serie. Para ello, la señal de oscilación de presión en el tracto de admisión de aire y/o en el tracto de escape de gas de escape se registra en el motor de combustión interna de referencia en tantos puntos de funcionamiento como sea posible, variando la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH, sometiéndose la misma a una transformada discreta de Fourier y almacenándose posiciones de fase para las frecuencias de señal seleccionadas en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión AEVH y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape AAVH. En este caso hay que prestar atención a que ninguna diferencia de fase de la carrera del pistón AKH se superponga o distorsione los resultados. A continuación, sobre la base de estos campos de datos tridimensionales así determinados es posible determinar las líneas de posición de fase igual para las distintas frecuencias de señal seleccionadas y almacenarlas en los campos característicos correspondientes o determinar las funciones de modelo algebraicas para el cálculo de las líneas de posición de fase igual.

Los campos característicos y/o las funciones de modelo así determinados se almacenan a continuación en una zona de memoria de una unidad de control de cada motor de combustión interna de serie de idéntica construcción, pudiéndose utilizar los mismos para la realización del procedimiento según la invención.

En la figura 7 se representa de nuevo una realización del procedimiento según la invención para la identificación combinada de una diferencia de fase de la carrera del pistón, de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de un cilindro de un motor de combustión interna de serie en funcionamiento en forma de un diagrama de bloque simplificado con los pasos fundamentales. Al principio se miden las oscilaciones de presión dinámicas del aire de admisión en el tracto de admisión de aire y/o del gas de escape en el tracto de escape de gas de escape del respectivo motor de combustión interna de serie en funcionamiento, que se pueden asignar al respectivo cilindro, generándose a partir de las mismas una señal de oscilación de presión correspondiente y determinándose al mismo tiempo una señal de ángulo de fase del cigüeñal, lo que se representa mediante los bloques dispuestos en paralelo e identificados con DDS (señal de oscilación de presión dinámica) y KwPw (ángulo de fase del cigüeñal).

A continuación, la posición de fase de varias frecuencias de señal seleccionadas (PL_SF_1...PL_SF_X) de las oscilaciones de presión medidas con respecto a la señal de ángulo de fase del cigüeñal (KwPw) se determina a partir de la señal de oscilación de presión (DDS) con la ayuda de la transformada discreta de Fourier (DFT), lo que se representa mediante los bloques identificados con DFT (transformada discreta de Fourier) y PL_SF_1...PL_SF_X (posición de fase de la frecuencia de señal respectiva).

En tal caso, sobre la base de la posición de fase determinada (PL_SF_1...PL_SF_X) de la respectiva frecuencia de señal seleccionada se determina respectivamente una línea de posición de fase igual (L_PL_1...L_PL_X) de la respectiva misma frecuencia de señal en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape, como se ilustra mediante los bloques correspondientemente identificados. Esta determinación se lleva a cabo con la ayuda de líneas de referencia de posición de fase igual (RL-PL_1...PL_PL_X) de la frecuencia de la señal respectiva almacenadas en campos característicos de líneas de referencia o determinadas mediante una función de modelo algebraica respectiva. Con esta finalidad, en el diagrama de la figura 7 se representa una memoria identificada con Sp_RL/Rf de la que se pueden recuperar las líneas de referencia de posición de fase igual RL_PL_1...X disponibles en la misma o también las correspondientes funciones de modelo algebraicas Rf (PL_1...X) para la determinación de estas líneas.

A continuación se determina además al menos un punto de intersección común respectivo de las líneas determinadas de posición de fase igual (L_PL_1...L_PL_X) mediante la proyección en un plano común formado por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape y mediante el desplazamiento de fase, dependiente de la frecuencia de señal, de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales, lo que se representa mediante el bloque identificado con SPEm (determinación del punto de intersección).

Finalmente, la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión (AEVH) y la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape (AAVH) se determinan a partir del punto de intersección determinado de las líneas de posición de fase igual (L_PL_1...L_PL_X) de las frecuencias de señal seleccionadas. La diferencia de fase de la carrera del pistón (AKH) se determina a partir de los valores del desplazamiento de fase realizado hasta el punto de intersección común de las líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas. Esta determinación se representa en los bloques identificados de forma correspondiente en la figura 7.

La figura 7 muestra además los pasos que preceden al procedimiento antes descrito que consisten en la medición de un motor de combustión interna de referencia para determinar las líneas de referencia de posiciones de fase iguales (RL_PL_1... X) de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión en el tracto de admisión de aire y/o del gas de escape en el tracto de escape de gas de escape en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de referencia y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de referencia, así como en el almacenamiento de las líneas de referencia de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión respectivamente en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de referencia y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de referencia en campos característicos de líneas de referencia, lo que se representa simbólicamente mediante el bloque identificado con RL_PL_1. ..X.

El bloque identificado con Rf (PL_1...x) comprende la derivación de funciones de modelo algebraicas que, como funciones de línea de referencia de posición de fase igual (Rf (PL_1)...Rf (PL_X)), reproducen el desarrollo de las respectivas líneas de referencia de posición de fase igual de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión en dependencia de la diferencia de fase de carrera de la válvula de admisión de referencia, así como en dependencia de la diferencia de fase de carrera de la válvula de escape de referencia, sobre la base de los campos característicos de líneas de referencia previamente determinados.

En tal caso, los campos característicos de líneas de referencia o las funciones de líneas de referencia de posición de fase igual se almacenan en una zona de memoria (Sp_RL/Rf) de una unidad de control de motor (CPU) del motor de combustión interna de serie correspondiente, donde están disponibles para la realización del procedimiento según la invención antes explicado.

El contorno dibujado a trazos de los bloques correspondientes en el diagrama de bloque representa simbólicamente el límite de una unidad de control electrónica programable del motor 50 (CPU) del respectivo motor de combustión interna de serie en el que se realiza el procedimiento.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la identificación combinada de una diferencia de fase de la carrera del pistón, de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de una diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de un cilindro de un motor de combustión interna de serie en funcionamiento,

- midiéndose durante el funcionamiento las oscilaciones de presión dinámicas, que se pueden asignar al cilindro, del aire de admisión en el tracto de admisión de aire y/o del gas de escape en el tracto de escape de gas de escape del motor de combustión interna de serie correspondiente, generándose a partir de las mismas una señal de oscilación de presión correspondiente y determinándose al mismo tiempo una señal de ángulo de fase del cigüeñal,

- determinándose a partir de la señal de oscilación de presión con la ayuda de una transformada discreta de Fourier las posiciones de fase de más de dos frecuencias de señal seleccionadas de las oscilaciones de presión medidas con respecto a la señal de ángulo de fase del cigüeñal, caracterizado por los siguientes pasos adicionales:

- determinación, sobre la base de las posiciones de fase determinadas de las respectivas frecuencias de señal seleccionadas, de más de dos líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape con la ayuda de las líneas de referencia de posiciones de fase iguales almacenadas en campos característicos de líneas de referencia o determinadas mediante una función de modelo algebraica respectiva;

- determinación de un único punto de intersección común de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas mediante la proyección en un plano común, formado por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape y mediante el desplazamiento de fase, dependiente de la frecuencia de señal, de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales;

- determinación de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape a partir del único punto de intersección común determinado de las líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas, y

- determinación de la diferencia de fase de la carrera del pistón a partir de los valores del desplazamiento de fase realizado hasta el único punto de intersección común de las líneas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el mismo comprende los siguientes pasos previos: - medición de un motor de combustión interna de referencia para la determinación de las líneas de referencia de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión del aire de admisión en el tracto de admisión de aire y/o del gas de escape en el tracto de escape del gas de escape en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de referencia y en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de referencia, y

- almacenamiento de las líneas de referencia de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de referencia y en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de referencia en campos característicos de líneas de referencia.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que los campos característicos de líneas de referencia se almacenan en una zona de memoria de una unidad de control de motor del motor de combustión interna de serie en cuestión.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que a partir de los campos característicos de líneas de referencia de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión se deriva para la frecuencia de señal respectiva una función de modelo algebraica que reproduce el desarrollo de las líneas de referencia respectivas de posiciones de fase iguales de las frecuencias de señal seleccionadas de la señal de oscilación de presión en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión de referencia, así como en dependencia de la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape de referencia.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que las funciones de modelo algebraicas para las frecuencias de señal seleccionadas se almacenan en una zona de memoria de una unidad de control de motor del motor de combustión interna de serie en cuestión.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la proyección de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales en un plano común, formado por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión y por la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape, y el desplazamiento de fase, dependiente de la frecuencia de señal, de las líneas determinadas de posiciones de fase iguales para determinar su único punto de intersección común se llevan a cabo sobre la base de funciones algebraicas correspondientes.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el procedimiento se realiza en una unidad de control de motor electrónica programable del motor de combustión interna de serie en cuestión.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que en la unidad de control de motor se lleva a cabo una adaptación de las magnitudes de control o de las rutinas de control en el sentido de una corrección de o de una adaptación a la diferencia de fase de la carrera del pistón determinada, a la diferencia de fase de la carrera de la válvula de admisión determinada y a la diferencia de fase de la carrera de la válvula de escape determinada.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las frecuencias de señal seleccionadas contienen la frecuencia de admisión y otros múltiplos de la frecuencia de admisión del motor de combustión interna.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las oscilaciones de presión dinámicas se miden con la ayuda de un sensor de presión estándar situado en el tubo de admisión.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la señal de ángulo de fase del cigüeñal se determina con una rueda dentada unida al cigüeñal y con un sensor Hall.