IT201600115205A1 - METHOD FOR DETERMINING THE PERCENTAGE OF OXYGEN CONTAINED IN THE GAS MIXTURE THAT FLAKES INTO AN ASPIRATION OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
METHOD FOR DETERMINING THE PERCENTAGE OF OXYGEN CONTAINED IN THE GAS MIXTURE THAT FLAKES INTO AN ASPIRATION OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINEInfo
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Description
“METODO PER DETERMINARE LA PERCENTUALE DI OSSIGENO CONTENUTO NELLA MISCELA DI GAS CHE SCORRE IN UN CONDOTTO DI ASPIRAZIONE DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA” "METHOD FOR DETERMINING THE PERCENTAGE OF OXYGEN CONTAINED IN THE GAS MIX THAT FLOWS IN AN INTAKE DUCT OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE"
SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR
La presente invenzione è relativa ad un metodo per determinare la percentuale di ossigeno contenuto nella miscela di gas che scorre in un condotto di aspirazione di un motore a combustione interna. The present invention relates to a method for determining the percentage of oxygen contained in the gas mixture flowing in an intake duct of an internal combustion engine.
ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART
Come noto, un motore a combustione interna sovralimentato mediante un sistema di sovralimentazione a turbocompressore comprende un numero di cilindri, ciascuno dei quali è collegato ad un collettore di aspirazione tramite almeno una rispettiva valvola di aspirazione e ad un collettore di scarico tramite almeno una rispettiva valvola di scarico. Il collettore di aspirazione riceve una miscela di gas che comprende sia gas di scarico e aria fresca, cioè aria proveniente dall’ambiente esterno attraverso un condotto di aspirazione. Al collettore di scarico è poi collegato un condotto di scarico che alimenta i gas di scarico prodotti dalla combustione ad un sistema di scarico, il quale emette i gas prodotti dalla combustione nell’atmosfera. As is known, an internal combustion engine supercharged by means of a turbocharging system comprises a number of cylinders, each of which is connected to an intake manifold via at least one respective intake valve and to an exhaust manifold via at least one respective valve drain. The intake manifold receives a gas mixture that includes both exhaust gases and fresh air, i.e. air coming from the external environment through an intake duct. An exhaust duct is then connected to the exhaust manifold which feeds the exhaust gases produced by combustion to an exhaust system, which emits the gases produced by combustion into the atmosphere.
Il sistema di sovralimentazione del motore a combustione interna comprende un turbocompressore provvisto di una turbina, che è disposta lungo il condotto di scarico per ruotare ad alta velocità sotto l’azione dei gas di scarico espulsi dai cilindri ed un compressore, che è disposto lungo il condotto di aspirazione ed è collegato meccanicamente alla turbina per venire trascinato in rotazione dalla turbina stessa così da aumentare la pressione dell’aria presente nel condotto di alimentazione. The supercharging system of the internal combustion engine comprises a turbocharger equipped with a turbine, which is arranged along the exhaust duct to rotate at high speed under the action of the exhaust gases expelled from the cylinders and a compressor, which is arranged along the suction duct and is mechanically connected to the turbine to be driven into rotation by the turbine itself so as to increase the pressure of the air present in the supply duct.
Il motore a combustione interna comprende solitamente anche un circuito EGR a bassa pressione che comprende a sua volta un condotto di bypass previsto lungo il condotto di scarico e collegato in parallelo al turbocompressore. The internal combustion engine usually also comprises a low pressure EGR circuit which in turn comprises a bypass duct provided along the exhaust duct and connected in parallel to the turbocharger.
Tipicamente, il motore a combustione interna comprende, inoltre, un circuito canister che ha la funzione di recuperare i vapori di combustibile che si sviluppano in un serbatoio del combustibile per evitare che i vapori di combustibile possano disperdersi liberamente nell’atmosfera. Il circuito canister comprende un condotto di recupero che si origina nel serbatoio del combustibile e si biforca in un ramo che sfocia nel collettore di aspirazione ed un ramo che sfocia nel condotto di aspirazione a monte del turbocompressore quando il turbocompressore è attivo e nel collettore di aspirazione è presente una sovrappressione. Typically, the internal combustion engine also includes a canister circuit which has the function of recovering the fuel vapors that develop in a fuel tank to prevent fuel vapors from dispersing freely into the atmosphere. The canister circuit includes a recovery duct that originates in the fuel tank and forks into a branch that flows into the intake manifold and a branch that flows into the intake duct upstream of the turbocharger when the turbocharger is active and into the intake manifold there is overpressure.
Inoltre, il motore a combustione interna comprende tipicamente anche un circuito di sfiato di un basamento definito nella testata dei cilindri per lo scarico nel condotto di aspirazione (a monte del turbocompressore) dei gas cosiddetti di “blow-by”, ovvero dei gas che trafilano tra i cilindri ed i relativi pistoni che contengono in sospensione particelle di olio finemente nebulizzato, nonché particelle solide (particolato), prevalentemente di natura carboniosa, le quali sono costituite in parte da prodotti di combustione parzialmente incombusti ed in parte da impurità solide normalmente contenute nell’olio. In addition, the internal combustion engine typically also includes a vent circuit of a crankcase defined in the cylinder head for the exhaust in the intake duct (upstream of the turbocharger) of the so-called "blow-by" gases, i.e. between the cylinders and the relative pistons which contain finely atomized oil particles in suspension, as well as solid particles (particulate matter), mainly of a carbonaceous nature, which are partly made up of partially unburned combustion products and partly of solid impurities normally contained in the 'oil.
Il motore a combustione interna è controllato da una centralina elettronica di controllo, la quale sovrintende al funzionamento di tutte le componenti del motore a combustione interna. La determinazione della portata massica del circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione rappresenta un parametro estremamente importante per la strategia di controllo motore implementata dalla centralina elettronica di controllo dal momento che la centralina elettronica di controllo è configurata per determinare l’anticipo di accensione da attuare in funzione di un pluralità di parametri che comprendono la portata massica del circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione. The internal combustion engine is controlled by an electronic control unit, which supervises the operation of all the components of the internal combustion engine. The determination of the mass flow rate of the low pressure exhaust gas recirculation EGR circuit represents an extremely important parameter for the engine control strategy implemented by the electronic control unit since the electronic control unit is configured to determine the advance of ignition to be carried out as a function of a plurality of parameters which include the mass flow rate of the EGR circuit for recirculating the low pressure exhaust gases.
Per determinare la portata massica del circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione è stato quindi proposto di disporre, lungo il condotto di bypass, un sensore atto a rilevare la portata massica del circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione. Si è però verificato sperimentalmente che tale soluzione presenta lo svantaggio di non garantire buone prestazioni in termini sia di precisione della portata massica rilevata del circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione sia di affidabilità nel tempo. To determine the mass flow rate of the low pressure exhaust gas recirculation EGR circuit, it was therefore proposed to arrange, along the bypass duct, a sensor capable of detecting the mass flow rate of the low pressure exhaust gas recirculation EGR circuit. . However, it has been experimentally verified that this solution has the disadvantage of not guaranteeing good performance in terms of both precision of the mass flow rate detected in the EGR circuit for recirculation of low pressure exhaust gases and reliability over time.
Per ovviare a tale problema, è stato proposto un motore a combustione interna provvisto di una sonda ad ossigeno di tipo UEGO disposta lungo il condotto di aspirazione che misura la percentuale di ossigeno contenuta nella miscela di aria aspirata e gas di scarico che scorre nel condotto di aspirazione. To overcome this problem, an internal combustion engine has been proposed equipped with an oxygen probe of the UEGO type arranged along the intake duct which measures the percentage of oxygen contained in the mixture of intake air and exhaust gas flowing in the intake duct. aspiration.
L’incidenza del circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione pari al rapporta fra la portata massica di gas ricircolati attraverso il circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione e la portata massica totale in aspirazione, che è a sua volta data dalla somma della portata massica di aria aspirata e della portata massica di gas ricircolati il circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione viene poi determinata in funzione della percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto di aspirazione e rilevata mediante la sonda ad ossigeno di tipo UEGO. The incidence of the low pressure exhaust gas recirculation EGR circuit is equal to the ratio between the mass flow rate of gases recirculated through the low pressure exhaust gas recirculation EGR circuit and the total intake mass flow rate, which is time given by the sum of the mass flow rate of the intake air and the mass flow rate of the recirculated gases, the EGR circuit for the recirculation of low pressure exhaust gases is then determined as a function of the percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the aspiration and detected by the UEGO oxygen probe.
Nel caso in cui il titolo dei gas di scarico che scorrono nel condotto di scarico e che sono ricircolati attraverso il circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione sia compreso fra 0 e 1 (in altre parole, per un titolo ricco di combustibile), la sonda ad ossigeno di tipo UEGO risente notevolmente degli idrocarburi incombusti dal momento che la sonda ad ossigeno di tipo UEGO misura sia l’ossigeno sia gli idrocarburi incombusti quali HC, CO, H2presenti nella miscela di gas che scorre nel condotto di aspirazione. In altre parole, la quantità di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto di aspirazione e determinata mediante la stessa sonda ad ossigeno di tipo UEGO non è affidabile e, di conseguenza, la stima della portata massica del circuito EGR di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione è afflitta da un errore non accettabile. In the event that the titre of the exhaust gases flowing into the exhaust pipe and which are recirculated through the low pressure exhaust gas recirculation EGR circuit is between 0 and 1 (in other words, for a fuel-rich title ), the UEGO-type oxygen probe is significantly affected by unburned hydrocarbons since the UEGO-type oxygen probe measures both oxygen and unburnt hydrocarbons such as HC, CO, H2 present in the gas mixture flowing in the intake duct. In other words, the quantity of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct and determined by the same UEGO oxygen probe is not reliable and, consequently, the estimate of the mass flow rate of the EGR gas recirculation circuit low pressure exhaust is plagued by an unacceptable error.
La stima della quantità di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto di aspirazione è ancora meno affidabile nel caso in cui il motore a combustione interna sia provvisto di un circuito di sfiato e/o di un circuito canister che immettono i vapori di combustibile nel condotto di aspirazione a monte del turbocompressore. The estimation of the amount of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct is even less reliable if the internal combustion engine is equipped with a breather circuit and / or a canister circuit that emits the fuel vapors in the intake duct upstream of the turbocharger.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione è di realizzare un metodo per determinare la percentuale di ossigeno contenuto nella miscela di gas che scorre in un condotto di aspirazione di un motore a combustione interna che sia esente dagli inconvenienti dello stato dell’arte e, al contempo, che sia di facile ed economica implementazione. The object of the present invention is to provide a method for determining the percentage of oxygen contained in the gas mixture flowing in an intake duct of an internal combustion engine which is free from the drawbacks of the state of the art and, at the same time, which is easy and inexpensive to implement.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per determinare la percentuale di ossigeno contenuto nella miscela di gas che scorre in un condotto di aspirazione di un motore a combustione interna secondo quanto stabilito nelle rivendicazioni allegate. According to the present invention, a method is provided for determining the percentage of oxygen contained in the gas mixture flowing in an intake duct of an internal combustion engine according to what is established in the attached claims.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment in which:
- la figura 1 illustra schematicamente un motore a combustione interna sovralimentato provvisto di un circuito EGR di bassa pressione e di una centralina elettronica di controllo che implementa il metodo oggetto della presente invenzione; Figure 1 schematically illustrates a supercharged internal combustion engine provided with a low pressure EGR circuit and an electronic control unit which implements the method object of the present invention;
- la figura 2 illustra l’andamento del titolo in funzione della corrente di controllo di una sonda ad ossigeno di tipo UEGO; - Figure 2 illustrates the trend of the titer as a function of the control current of a UEGO-type oxygen probe;
- la figura 3 illustra l’andamento della percentuale di ossigeno in funzione della corrente di controllo di una sonda ad ossigeno di tipo UEGO; - Figure 3 illustrates the trend of the percentage of oxygen as a function of the control current of a UEGO type oxygen probe;
- la figura 4 è uno schema a blocchi che rappresenta una prima forma di attuazione del metodo oggetto della presente invenzione; - figure 4 is a block diagram which represents a first embodiment of the method object of the present invention;
- la figura 5 è uno schema a blocchi che rappresenta una seconda forma di attuazione del metodo oggetto della presente invenzione; figure 5 is a block diagram which represents a second embodiment of the method object of the present invention;
- la figura 6 è uno schema a blocchi che rappresenta una terza forma di attuazione del metodo oggetto della presente invenzione; e figure 6 is a block diagram which represents a third embodiment of the method object of the present invention; And
- le figure 7 e 8 illustrano l’andamento della percentuale di ossigeno in funzione della percentuale, rispettivamente, di propano e propilene per una sonda ad ossigeno di tipo UEGO. - Figures 7 and 8 illustrate the trend of the percentage of oxygen as a function of the percentage, respectively, of propane and propylene for a UEGO type oxygen probe.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE PREFERRED FORMS OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un motore a combustione interna sovralimentato mediante un sistema di sovralimentazione a turbocompressore. In Figure 1, the number 1 indicates as a whole an internal combustion engine supercharged by means of a turbocharging system.
Il motore 1 a combustione interna comprende una testata 3* definente quattro cilindri 3 e quattro iniettori 2 che iniettano il combustibile, preferibilmente benzina, direttamente nei cilindri 3, ciascuno dei quali è collegato ad un collettore 4 di aspirazione tramite almeno una rispettiva valvola di aspirazione (non illustrata) e ad un collettore 5 di scarico tramite almeno una rispettiva valvola di scarico (non illustrata). The internal combustion engine 1 comprises a cylinder head 3 * defining four cylinders 3 and four injectors 2 which inject the fuel, preferably petrol, directly into the cylinders 3, each of which is connected to an intake manifold 4 via at least one respective intake valve (not shown) and to an exhaust manifold 5 through at least one respective exhaust valve (not shown).
Il collettore 4 di aspirazione riceve una miscela di gas che comprende sia gas di scarico (come meglio descritto in seguito) e aria fresca, cioè aria proveniente dall’ambiente esterno attraverso un condotto 6 di aspirazione, il quale è provvisto di un filtro 7 aria per il flusso di aria fresca ed è regolato da una valvola 8 a farfalla. Lungo il condotto 6 di aspirazione a valle del filtro 7 aria, è disposto anche un debimetro 7* (meglio noto come Air Flow Meter). The intake manifold 4 receives a gas mixture which includes both exhaust gas (as better described below) and fresh air, i.e. air coming from the external environment through an intake duct 6, which is provided with an air filter 7 for the flow of fresh air and is regulated by a butterfly valve 8. Along the intake duct 6 downstream of the air filter 7, there is also a mass flow meter 7 * (better known as Air Flow Meter).
Lungo il condotto 6 di aspirazione (preferibilmente integrato all’interno del collettore 4 di aspirazione) è disposto un intercooler 9 avente la funzione di raffreddare l’aria aspirata. L’intercooler 9 è collegato ad un circuito di condizionamento del liquido refrigerante impiegato nell’intercooler 9 che prevede uno scambiatore di calore, una pompa di alimentazione ed una valvola di regolazione disposti lungo un condotto in parallelo all’intercooler 9. Al collettore 5 di scarico è collegato un condotto 10 di scarico che alimenta i gas di scarico prodotti dalla combustione ad un sistema di scarico, il quale emette i gas prodotti dalla combustione nell’atmosfera e comprende normalmente almeno un catalizzatore 11 ed almeno un silenziatore (non illustrato) disposto a valle del catalizzatore 11. Along the intake duct 6 (preferably integrated inside the intake manifold 4) there is an intercooler 9 with the function of cooling the intake air. The intercooler 9 is connected to a cooling liquid conditioning circuit used in the intercooler 9 which provides a heat exchanger, a feed pump and a regulating valve arranged along a duct parallel to the intercooler 9. To the manifold 5 of an exhaust pipe 10 is connected which supplies the exhaust gases produced by combustion to an exhaust system, which emits the gases produced by combustion into the atmosphere and normally comprises at least one catalyst 11 and at least one silencer (not shown) arranged downstream of the catalyst 11.
Il sistema di sovralimentazione del motore 1 a combustione interna comprende un turbocompressore 12 provvisto di una turbina 13, che è disposta lungo il condotto 10 di scarico per ruotare ad alta velocità sotto l’azione dei gas di scarico espulsi dai cilindri 3, ed un compressore 14, il quale è disposto lungo il condotto 6 di aspirazione ed è collegato meccanicamente alla turbina 13 per venire trascinato in rotazione dalla turbina 13 stessa così da aumentare la pressione dell’aria presente nel condotto 6 di alimentazione. The supercharging system of the internal combustion engine 1 comprises a turbocharger 12 provided with a turbine 13, which is arranged along the exhaust duct 10 to rotate at high speed under the action of the exhaust gases expelled from the cylinders 3, and a compressor 14, which is arranged along the intake duct 6 and is mechanically connected to the turbine 13 to be driven into rotation by the turbine 13 itself so as to increase the pressure of the air present in the supply duct 6.
Lungo il condotto 10 di scarico è previsto un condotto 15 di bypass, il quale è collegato in parallelo alla turbina 13 in modo da presentare le proprie estremità collegate a monte e a valle della turbina 13 stessa; lungo il condotto 15 di bypass è disposta una valvola 16 di wastegate, la quale è atta a regolare la portata dei gas di scarico che fluiscono attraverso il condotto 15 di bypass ed è pilotata da una elettrovalvola 17 o da un motore elettrico dedicato. Along the discharge duct 10 there is a bypass duct 15, which is connected in parallel to the turbine 13 so as to have its ends connected upstream and downstream of the turbine 13 itself; a wastegate valve 16 is arranged along the bypass duct 15, which is adapted to regulate the flow rate of the exhaust gases flowing through the bypass duct 15 and is piloted by a solenoid valve 17 or by a dedicated electric motor.
Il motore 1 a combustione interna comprende inoltre un condotto 18 di bypass lungo il condotto 6 di; il condotto 18 di bypass è collegato in parallelo al compressore 14 in modo da presentare le proprie estremità collegate a monte e a valle del compressore 14 stesso. Lungo il condotto di bypass è disposta una valvola 19 Poff, la quale è atta a regolare la portata dell’aria che fluisce attraverso il condotto 18 di bypass stesso ed è pilotata da un attuatore 20 elettrico. The internal combustion engine 1 further comprises a bypass duct 18 along the duct 6 of; the bypass duct 18 is connected in parallel to the compressor 14 so as to have its ends connected upstream and downstream of the compressor 14 itself. Along the bypass duct there is a Poff valve 19, which is adapted to regulate the flow of air flowing through the bypass duct 18 itself and is piloted by an electric actuator 20.
Il motore 1 a combustione interna è controllato da una centralina 22 elettronica di controllo, la quale sovrintende al funzionamento di tutte le componenti del motore 1 a combustione interna. La centralina 22 elettronica di controllo è collegata a dei sensori 21 che misurano la temperatura e la pressione lungo il condotto 6 di aspirazione a monte del compressore 14, ad un sensore 23 che misura la temperatura e la pressione della miscela di gas presente lungo il condotto 6 di aspirazione a monte della valvola 8 a farfalla, ad un sensore 24 che misura la temperatura e la pressione all’interno del collettore 4 di aspirazione, ed ad un sensore 25 (tipicamente una sonda ad ossigeno di tipo UEGO – di tipo noto e non descritto in dettaglio) che misura il rapporto aria/combustibile dei gas di scarico a monte del catalizzatore 11 ed è in grado di determinare il titolo λ dei gas di scarico (vale a dire il rapporto fra il rapporto aria/combustibile dei gas di scarico e il rapporto aria/combustibile dei gas di scarico in condizioni stechiometriche). The internal combustion engine 1 is controlled by an electronic control unit 22, which supervises the operation of all the components of the internal combustion engine 1. The electronic control unit 22 is connected to sensors 21 which measure the temperature and pressure along the suction duct 6 upstream of the compressor 14, to a sensor 23 which measures the temperature and pressure of the gas mixture present along the duct. 6 upstream of the throttle valve 8, to a sensor 24 which measures the temperature and pressure inside the intake manifold 4, and to a sensor 25 (typically an oxygen probe of the UEGO type - of a known type and not described in detail) which measures the air / fuel ratio of the exhaust gases upstream of the catalyst 11 and is able to determine the λ titre of the exhaust gases (i.e. the ratio between the air / fuel ratio of the exhaust gases and the air / fuel ratio of the exhaust gases in stoichiometric conditions).
Il motore 1 a combustione interna comprende infine un circuito EGRLP a bassa pressione che comprende a sua volta un condotto 26 di bypass che si origina dal condotto 10 di scarico, preferibilmente a valle del catalizzatore 11 e sfocia nel condotto 6 di aspirazione, a valle del debimetro 7; il condotto 26 di bypass è collegato in parallelo al turbocompressore 12. Lungo il condotto 26 di bypass è disposta una valvola 27 EGR, la quale è atta a regolare la portata dei gas di scarico che fluiscono attraverso il condotto 26 di bypass. Lungo il condotto 26 di bypass, a monte della valvola 27, è disposto anche uno scambiatore 29 di calore avente la funzione di raffreddare i gas in uscita dal collettore 5 di scarico e in ingresso al compressore 14. Finally, the internal combustion engine 1 comprises a low pressure EGRLP circuit which in turn comprises a bypass duct 26 which originates from the exhaust duct 10, preferably downstream of the catalyst 11 and flows into the intake duct 6, downstream of the mass air flow meter 7; the bypass duct 26 is connected in parallel to the turbocharger 12. An EGR valve 27 is arranged along the bypass duct 26, which is adapted to regulate the flow rate of the exhaust gases flowing through the bypass duct 26. Along the bypass duct 26, upstream of the valve 27, there is also a heat exchanger 29 having the function of cooling the gases leaving the exhaust manifold 5 and entering the compressor 14.
La centralina 22 elettronica di controllo è collegata ad un sensore 30 (tipicamente una sonda ad ossigeno di tipo UEGO – di tipo noto e non descritto in dettaglio) disposto lungo il condotto 6 di aspirazione a monte sia dell’intercooler 9 sia della valvola 8 a farfalla, che misura la percentuale di ossigeno in volume nella miscela di aria aspirata e gas di scarico. The electronic control unit 22 is connected to a sensor 30 (typically an oxygen probe of the UEGO type - of a known type and not described in detail) arranged along the intake duct 6 upstream of both the intercooler 9 and the valve 8 a butterfly, which measures the percentage of oxygen by volume in the mixture of intake air and exhaust gas.
Secondo una preferita variante, il sensore 30 che determina la quantità di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione è uguale al sensore 25 che rileva il rapporto aria/combustibile dei gas di scarico a monte del catalizzatore 11. According to a preferred variant, the sensor 30 which determines the quantity of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct 6 is the same as the sensor 25 which detects the air / fuel ratio of the exhaust gases upstream of the catalyst 11.
Infine, la centralina 22 elettronica di controllo è collegata ad un sensore 31 (tipicamente una sonda ad ossigeno di tipo ON/OFF di tipo noto e non descritto in dettaglio) disposto lungo il condotto 10 di scarico a valle del catalizzatore 11, che misura il titolo dei gas di scarico. Il segnale del sensore 31 ha un andamento in cui la tensione del sensore 31 oscilla tra due valori discreti e il passaggio da un valore all’altro avviene in un intervallo temporale molto ristretto, per poi rimanere sostanzialmente costante. Finally, the electronic control unit 22 is connected to a sensor 31 (typically an ON / OFF oxygen probe of a known type and not described in detail) arranged along the exhaust duct 10 downstream of the catalyst 11, which measures the titre of the exhaust gases. The signal of the sensor 31 has a trend in which the voltage of the sensor 31 oscillates between two discrete values and the transition from one value to the other occurs in a very short time interval, and then remains substantially constant.
Il motore 1 a combustione interna comprende, inoltre, un circuito 32 canister, il quale ha la funzione di recuperare i vapori di combustibile che si sviluppano in un serbatoio 33 del combustibile e di immettere tali vapori di combustibile nei cilindri 3 in modo tale che vengano bruciati; in questo modo, si evita che i vapori di combustibile che si sviluppano nel serbatoio 33 del combustibile possano fuoriuscire dal serbatoio 33 del combustibile (in particolare quando il tappo del combustibile viene aperto durante un rifornimento di combustibile) e disperdersi liberamente nell’atmosfera. The internal combustion engine 1 also comprises a canister circuit 32, which has the function of recovering the fuel vapors that develop in a fuel tank 33 and of introducing such fuel vapors into the cylinders 3 so that they are burned; in this way, it is avoided that the fuel vapors that develop in the fuel tank 33 can escape from the fuel tank 33 (in particular when the fuel cap is opened during a refueling) and disperse freely in the atmosphere.
Il circuito 32 canister comprende un condotto 34 di recupero che si origina nel serbatoio 33 del combustibile ed è regolato da una elettrovalvola 35 canister di tipo ON/OFF. A valle della elettrovalvola 35 canister il condotto 34 di recupero presenta una biforcazione e si divide quindi in un ramo 36 che sfocia nel collettore 4 di aspirazione ed è regolato una valvola 37 monodirezionale (tipicamente a membrana) che permette un flusso unicamente in uscita dal serbatoio 33 del combustibile (ovvero un flusso unicamente verso il collettore 4 di aspirazione) ed in un ramo 38 che sfocia nel condotto 6 di aspirazione a monte del turbocompressore 12 (ossia nella gola di un venturi parallelo al compressore 14) ed è regolato una valvola 39 monodirezionale (tipicamente a membrana) che permette un flusso unicamente in uscita dal serbatoio 33 del combustibile (ovvero un flusso unicamente verso il condotto 6 di aspirazione). The canister circuit 32 comprises a recovery duct 34 which originates in the fuel tank 33 and is regulated by an ON / OFF type canister solenoid valve 35. Downstream of the canister solenoid valve 35, the recovery duct 34 has a bifurcation and therefore divides into a branch 36 which flows into the intake manifold 4 and a one-way valve 37 (typically with a membrane) is regulated which allows a flow only out of the tank. 33 of the fuel (i.e. a flow only towards the intake manifold 4) and in a branch 38 which flows into the intake duct 6 upstream of the turbocharger 12 (i.e. in the throat of a venturi parallel to the compressor 14) and a valve 39 is regulated monodirectional (typically with membrane) which allows a flow only outgoing from the fuel tank 33 (ie a flow only towards the intake duct 6).
Nel collettore 4 di aspirazione può essere presente una depressione determinata dall’azione di aspirazione generata dai cilindri 3 (nel caso in cui il turbocompressore 12 non sia attivo) oppure può essere presente una sovrappressione determinata dall’azione di compressione del turbocompressore 12. Quando il turbocompressore 12 non è attivo nel collettore 4 di aspirazione è presente una leggera depressione generata dall’azione di aspirazione dei cilindri 3 mentre nel condotto 6 di aspirazione a monte del turbocompressore 12 è presente la pressione atmosferica; in questa situazione, quando l’elettrovalvola 35 canister si apre, la valvola 37 monodirezionale apre il ramo 36 del condotto 34 di recupero e quindi permette ai vapori di combustibile di entrare direttamente nel collettore 4 di aspirazione mentre la valvola 39 monodirezionale chiude il ramo 38 del condotto 34 di recupero. In the intake manifold 4 there may be a depression determined by the intake action generated by the cylinders 3 (in the event that the turbocharger 12 is not active) or there may be an overpressure determined by the compression action of the turbocharger 12. When the turbocharger 12 is not active in the intake manifold 4 there is a slight depression generated by the intake action of the cylinders 3 while in the intake duct 6 upstream of the turbocharger 12 there is atmospheric pressure; in this situation, when the canister solenoid valve 35 opens, the one-way valve 37 opens the branch 36 of the recovery duct 34 and therefore allows the fuel vapors to enter directly into the intake manifold 4 while the one-way valve 39 closes the branch 38 of the recovery duct 34.
Quando il turbocompressore 12 è attivo nel collettore 4 di aspirazione è presente una sovrappressione determinata dall’azione di compressione del turbocompressore 12 mentre nel condotto 6 di aspirazione a monte del turbocompressore 12 è presente una depressione generata dalla aspirazione del turbocompressore 12; in questa situazione, quando l’elettrovalvola 35 canister si apre la valvola 39 monodirezionale apre il ramo 38 del condotto 34 di recupero e quindi permette ai vapori di combustibile di entrare nel condotto 6 di aspirazione a monte del turbocompressore 12 mentre la valvola 37 monodirezionale chiude il ramo 36 del condotto 34 di recupero (per mezzo di una aspirazione con tubo di venturi parallelo al compressore 14). When the turbocharger 12 is active in the intake manifold 4 there is an overpressure determined by the compression action of the turbocharger 12 while in the intake duct 6 upstream of the turbocharger 12 there is a vacuum generated by the intake of the turbocharger 12; in this situation, when the canister solenoid valve 35 opens, the one-way valve 39 opens the branch 38 of the recovery duct 34 and therefore allows the fuel vapors to enter the intake duct 6 upstream of the turbocharger 12 while the one-way valve 37 closes the branch 36 of the recovery duct 34 (by means of an intake with a venturi tube parallel to the compressor 14).
Il circuito 32 canister comprende infine una elettrovalvola 40 di controllo (denominata anche elettrovalvola OBD) che è collegata al condotto 34 di recupero a monte della elettrovalvola 35 canister e quando viene aperta, mette in comunicazione il condotto 34 di recupero (e quindi il serbatoio 33 del combustibile) con l’atmosfera attraverso un filtro che blocca il passaggio dei vapori di combustibile. Finally, the canister circuit 32 comprises a control solenoid valve 40 (also called OBD solenoid valve) which is connected to the recovery line 34 upstream of the canister solenoid valve 35 and, when opened, connects the recovery line 34 (and therefore the tank 33 fuel) with the atmosphere through a filter that blocks the passage of fuel vapors.
Secondo una preferita variante, al serbatoio 33 del combustibile è accoppiato un sensore 41 di pressione che legge la pressione presente all’interno del serbatoio 33 del combustibile. Quando il motore a combustione interna è acceso e la tenuta stagna del serbatoio 33 del combustibile è integra, all’interno del serbatoio 33 del combustibile è sempre presente una pressione (leggermente) diversa dalla pressione atmosferica (ovvero all’interno del serbatoio 33 del combustibile è sempre presente una sovrappressione oppure una depressione rispetto alla pressione atmosferica). According to a preferred variant, the fuel tank 33 is coupled with a pressure sensor 41 which reads the pressure present inside the fuel tank 33. When the internal combustion engine is running and the watertight seal of the fuel tank 33 is intact, a pressure (slightly) different from atmospheric pressure (i.e. inside the fuel tank 33) is always present inside the fuel tank 33. there is always an overpressure or a depression with respect to the atmospheric pressure).
La massa MTOT totale della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione soddisfa l’equazione che segue: The total MTOT mass of the gas mixture flowing in the intake duct 6 satisfies the following equation:
MTOT = MEGR_LP MAIR MTOT = MEGR_LP MAIR
MEGR_LP =MTOT- MAIR[1] MEGR_LP = MTOT- MAIR [1]
MTOT massa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; MTOT mass of the gas mixture flowing in the intake duct 6;
MAIR massa di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e MAIR mass of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6; And
MEGR_LPmassa di gas di scarico recircolata attraverso il circuito EGRLP a bassa pressione che scorre nel condotto 6 di aspirazione. MEGR_LP mass of exhaust gas recirculated through the low pressure EGRLP circuit flowing in the intake duct 6.
Viene definita come segue la grandezza (o ratio) REGR che è indicativa della incidenza del circuito EGRLPa bassa pressione sulla miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione: The quantity (or ratio) REGR is defined as follows, which is indicative of the incidence of the low pressure EGRLPa circuit on the gas mixture flowing in the intake duct 6:
REGR= MEGR_LP/MTOT[2] REGR = MEGR_LP / MTOT [2]
MTOT massa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e MTOT mass of the gas mixture flowing in the intake duct 6; And
MEGR_LP massa di gas di scarico recircolata attraverso il circuito EGRLPa bassa pressione che scorre nel condotto 6 di aspirazione. MEGR_LP mass of exhaust gas recirculated through the low pressure EGRLP circuit flowing in the intake duct 6.
Sostituendo l’equazione [1] nella equazione [2] si ottiene che: By substituting equation [1] in equation [2] we obtain that:
REGR= (MTOT- MAIR) /MTOT= REGR = (MTOT-MAIR) / MTOT =
= 1 – (MAIR /MTOT ) [3] = 1 - (MAIR / MTOT) [3]
MTOTmassa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e MTOTmass of the gas mixture flowing in the intake duct 6; And
MAIRmassa di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione. MAIRmass of fresh air coming from the external environment flowing into the intake duct 6.
Considerando che nella massa di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione è contenuto il 21% di ossigeno, è verificata l’equazione che segue: Considering that 21% oxygen is contained in the mass of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6, the following equation is verified:
MAIR* 21 = MTOT* O2_MMAIR * 21 = MTOT * O2_M
MAIR / MTOT = O2_M / 21 [4] MAIR / MTOT = O2_M / 21 [4]
MTOTmassa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; MTOTmass of the gas mixture flowing in the intake duct 6;
MAIRmassa di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e MAIRmass of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6; And
O2_Mpercentuale di ossigeno contenuto nella massa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e rilevato mediante il sensore 30. O2_M Percentage of oxygen contained in the mass of the gas mixture flowing in the intake duct 6 and detected by the sensor 30.
Sostituendo l’equazione [4] nella equazione [3], è possibile ricavare che : By substituting equation [4] into equation [3], it is possible to derive that:
REGR= 1 – (O2_M/ O2in) [5] REGR = 1 - (O2_M / O2in) [5]
O2_M percentuale di ossigeno contenuto nella massa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e rilevato mediante il sensore 30; e O2_M percentage of oxygen contained in the mass of the gas mixture flowing in the intake duct 6 and detected by the sensor 30; And
O2inpercentuale di ossigeno contenuto nella massa della miscela di gas in aspirazione. O2 in percentage of oxygen contained in the mass of the inlet gas mixture.
E’ possibile semplificare l’equazione [5] considerando che nel volume di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione è contenuto il 21% di ossigeno. La formula che ne deriva è la seguente: It is possible to simplify the equation [5] considering that 21% oxygen is contained in the volume of fresh air coming from the external environment that flows in the intake duct 6. The resulting formula is the following:
REGR= 1 – (O2/ 21) [6] REGR = 1 - (O2 / 21) [6]
O2 percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e rilevato mediante il sensore 30. O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 and detected by the sensor 30.
Secondo una preferita variante il debimetro 7* è configurato per rilevare una serie di grandezze quali: la massa MAIRdi aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione, la temperatura TAIR_INdella massa MAIRdi aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione e il grado PSIAIR_INpsicometrico della massa MAIRdi aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione. According to a preferred variant, the mass air flow sensor 7 * is configured to detect a series of quantities such as: the mass MAIR of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6, the temperature TAIR_IN of the mass MAIR of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6 and the PSIAIR_INpsychometric degree of the MAIR mass of fresh air coming from the external environment flowing into the intake duct 6.
E’ quindi possibile affinare la stima della grandezza (o ratio) REGR che è indicativa della incidenza del circuito EGRLPa bassa pressione sulla massa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e rendere più precisa la formula [6] ed introdurre la portata %REGRmassica percentuale del circuito EGRLP di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione mediante le formule che seguono: It is therefore possible to refine the estimate of the REGR size (or ratio) which is indicative of the incidence of the low pressure EGRLPa circuit on the mass of the gas mixture flowing in the intake duct 6 and make formula [6] more precise and introduce the flow rate % REGRmassica percentage of the low pressure exhaust gas recirculation EGRLP circuit in the gas mixture flowing in the intake duct 6 using the following formulas:
REGR = 1 – (O2/O2_REF) [7] REGR = 1 - (O2 / O2_REF) [7]
%REGR= [1 – (O2/O2_REF)] *100 [8] % REGR = [1 - (O2 / O2_REF)] * 100 [8]
O2_REF = f(PSIAIR_IN, TAIR_IN) [9] O2_REF = f (PSIAIR_IN, TAIR_IN) [9]
%REGRportata massica percentuale del circuito EGRLPdi ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; % REGR Percentage mass flow of the EGRLP circuit for recirculation of low pressure exhaust gases in the gas mixture flowing in the intake duct 6;
O2 percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e rilevato mediante il sensore 30; O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 and detected by the sensor 30;
O2_REFpercentuale di ossigeno contenuto nel volume di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione; O2_REF percentage of oxygen contained in the volume of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6;
PSIAIR_IN grado psicrometrico della massa MAIR di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione fornito dal debimetro 7*; e TAIR_IN temperatura della massa MAIR di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione fornito dal debimetro 7*. PSIAIR_IN psychrometric degree of the MAIR mass of fresh air coming from the external environment that flows in the intake duct 6 supplied by the mass flow meter 7 *; and TAIR_IN temperature of the MAIR mass of fresh air coming from the external environment that flows in the intake duct 6 supplied by the flow meter 7 *.
Poiché la centralina 22 elettronica di controllo è configurata per determinare l’anticipo di accensione che garantisce la combustione ottimale per ciascun punto motore in funzione della portata dei gas di scarico del circuito EGRLPa bassa pressione, è necessario disporre di un sensore 30 affidabile e robusto che fornisca una stima quanto più accurata possibile della quantità di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. Since the electronic control unit 22 is configured to determine the ignition advance which guarantees optimum combustion for each engine point as a function of the exhaust gas flow rate of the low pressure EGRLP circuit, it is necessary to have a reliable and robust sensor 30 which provides an estimate as accurate as possible of the amount of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct 6.
E’ quindi possibile migliorare la misura della percentuale O2 di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione mediante la formula che segue: It is therefore possible to improve the measurement of the O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 using the following formula:
O2* k=O2_COMP[10] O2 * k = O2_COMP [10]
O2 percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e rilevato mediante il sensore 30; O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 and detected by the sensor 30;
k fattore di compensazione; e k compensation factor; And
O2_COMPpercentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2_COMP Percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Dalla equazione [10], sostituendo nelle equazioni [6] e [7], si ricava che la grandezza REGRpuò essere espressa come: From equation [10], substituting in equations [6] and [7], we obtain that the quantity REGR can be expressed as:
REGR = 1 – (O2_COMP / O2_REF) [11] REGR = 1 - (O2_COMP / O2_REF) [11]
REGR= 1 – (O2* k /O2_REF) [12] REGR = 1 - (O2 * k / O2_REF) [12]
O2 percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e rilevato mediante il sensore 30; O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 and detected by the sensor 30;
k fattore di compensazione; e k compensation factor; And
O2_REF percentuale di ossigeno contenuto nel volume di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2_REF percentage of oxygen contained in the volume of fresh air coming from the external environment that flows into the intake duct 6.
Chiaramente, una volta nota la grandezza REGRe/o la portata %REGR massica percentuale del circuito EGRLP di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e conoscendo la portata MTOTmassica della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione, attraverso la relazione [2] è possibile ricavare la portata MEGR_LPmassica di gas di scarico recircolata attraverso il circuito EGRLP a bassa pressione che scorre nel condotto 6 di aspirazione. Clearly, once the quantity REGRe / or the percentage mass flow% REGR of the low pressure exhaust gas recirculation EGRLP circuit in the gas mixture flowing in the intake duct 6 is known and knowing the mass flow rate MTOTmassic of the gas mixture flowing in the intake duct 6, through the relation [2] it is possible to obtain the MEGR_LPmassic flow rate of exhaust gas recirculated through the low pressure EGRLP circuit which flows in the intake duct 6.
Viene di seguito descritta la strategia implementata dalla centralina 22 elettronica di controllo per determinare la grandezza REGR. The strategy implemented by the electronic control unit 22 to determine the REGR quantity is described below.
La strategia prevede di determinare la percentuale O2di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione conoscendo le caratteristiche del sensore 30. Secondo una preferita variante illustrata nella figura 4, attraverso il modello 30* del sensore 30 si ricava la corrente IPdi controllo di una cella amperometrica del sensore 30. Successivamente, in un blocco 42, viene determinata l’intensità della corrente I30di controllo del sensore 30 in funzione della corrente IP di controllo della cella amperometrica del sensore 30, di una resistenza RCdi compensazione del sensore 30 e della pressione P. The strategy envisages determining the percentage O2 of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct 6 knowing the characteristics of the sensor 30. According to a preferred variant illustrated in Figure 4, the current IP di is obtained through the model 30 * of the sensor 30. control of an amperometric cell of the sensor 30. Subsequently, in a block 42, the intensity of the control current I30 of the sensor 30 is determined as a function of the control current IP of the amperometric cell of the sensor 30, of a compensation resistance RC of the sensor 30 and pressure P.
In particolare, l’intensità della corrente I30di controllo del sensore 30, è determinata mediante la formula che segue: In particular, the intensity of the control current I30 of the sensor 30 is determined by the following formula:
I30 = IP / (1 RC) * (1+ f(P)) [13] I30 = IP / (1 RC) * (1+ f (P)) [13]
I30corrente di controllo del sensore 30; I30 control current of sensor 30;
IP corrente di controllo di una cella amperometrica del sensore 30; Control current IP of an amperometric cell of the sensor 30;
RC resistenza di compensazione del sensore 30; e RC sensor compensation resistance 30; And
f(P) funzione della pressione P. f (P) function of pressure P.
La funzione f(P) è una funzione che viene fornita dal costruttore del sensore 30 e che consente di tenere conto della influenza che la pressione P all’interno del condotto 6 di aspirazione esercita sul sensore 30. The function f (P) is a function that is provided by the manufacturer of the sensor 30 and that allows you to take into account the influence that the pressure P inside the suction duct 6 exerts on the sensor 30.
Una volta determinata la corrente I30 di controllo del sensore 30, attraverso la curva caratteristica del sensore 30 fornita dal costruttore del sensore 30 (del tipo illustrata nella figura 3 e memorizzata all’interno della centralina 22 elettronica di controllo) è possibile determinare la percentuale O2-30 di ossigeno contenuto nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. La curva caratteristica fornisce la percentuale O2-30 di ossigeno contenuto nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione in funzione della corrente I30 di controllo del sensore 30; è importante evidenziare che la percentuale O2-Once the control current I30 of the sensor 30 has been determined, through the characteristic curve of the sensor 30 supplied by the manufacturer of the sensor 30 (of the type illustrated in figure 3 and stored in the electronic control unit 22) it is possible to determine the percentage O2 -30 of oxygen contained in the gas mixture flowing in the intake duct 6. The characteristic curve provides the percentage O2-30 of oxygen contained in the gas mixture flowing in the intake duct 6 as a function of the control current I30 of the sensor 30; it is important to highlight that the percentage O2-
30 di ossigeno contenuto nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione ha un andamento sostanzialmente lineare in funzione della corrente I30 di controllo del sensore 30. 30 of oxygen contained in the gas mixture flowing in the intake duct 6 has a substantially linear trend as a function of the control current I30 of the sensor 30.
La centralina 22 elettronica di controllo è predisposta per determinare l’anticipo di accensione che garantisce la combustione ottimale per ciascun punto motore in funzione della portata dei gas di scarico del circuito EGRLPa bassa pressione; a questo scopo è quindi necessario disporre di un sensore 30 affidabile e robusto che fornisca una stima quanto più accurata possibile della quantità di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. The electronic control unit 22 is designed to determine the ignition advance that ensures optimal combustion for each engine point according to the exhaust gas flow rate of the low pressure EGRLP circuit; for this purpose it is therefore necessary to have a reliable and robust sensor 30 which provides as accurate an estimate as possible of the quantity of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct 6.
E’ quindi possibile migliorare la misura della percentuale O2-30 di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione mediante la formula che segue: It is therefore possible to improve the measurement of the O2-30 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 by means of the following formula:
O2-30* k=O2-ADT[14] O2-30 * k = O2-ADT [14]
O2-30percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione e determinato mediante il sensore 30; O2-30 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 and determined by means of the sensor 30;
k fattore di compensazione, funzione della pressione Pt di sovralimentazione; e k compensation factor, function of the boost pressure Pt; And
O2-ADT percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2-ADT percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
La metodologia per determinare il fattore k di compensazione è descritta nella domanda di brevetto BO2014A000687, qui incorporata interamente per riferimento. The methodology for determining the compensation factor k is described in patent application BO2014A000687, incorporated herein entirely by reference.
La corrente di controllo del sensore 30 è correlata all’ossigeno presente nei gas di scarico per titolo magro (quindi con O2, CO2, H2O, N2…) ed è correlata agli idrocarburi incombusti (HC, CO, H2…) per titolo ricco. Quindi la corrente di controllo del sensore 30 è correlata all’ossigeno, ma anche alla parte di idrocarburi incombusti (HC, CO, H2…) ricircolati dal circuito EGRLPdi ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione per titolo ricco. The control current of the sensor 30 is related to the oxygen present in the exhaust gas for lean content (therefore with O2, CO2, H2O, N2 ...) and is related to unburned hydrocarbons (HC, CO, H2 ...) for rich content. Therefore the control current of the sensor 30 is related to oxygen, but also to the part of unburned hydrocarbons (HC, CO, H2 ...) recirculated by the EGRLP recirculation circuit of low pressure exhaust gases for rich title.
Chiaramente, i vapori di combustibile immessi nel condotto 6 di aspirazione a monte del turbocompressore 12 dal circuito 32 canister hanno una incidenza sulla misura della percentuale di ossigeno.. Clearly, the fuel vapors introduced into the intake duct 6 upstream of the turbocharger 12 by the canister circuit 32 have an impact on the measurement of the oxygen percentage.
La strategia prevede di ipotizzare una percentuale virtuale O2-CAN di ossigeno correlato alla portata relativa di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione proveniente dal circuito 32 canister o dal circuito di blowby. La percentuale virtuale O2-CAN di ossigeno rappresenta un contributo correttivo della percentuale O2di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione che consente di tenere in considerazione la portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister. The strategy envisages assuming a virtual O2-CAN percentage of oxygen correlated to the relative flow rate of fuel flowing in the intake duct 6 coming from the canister circuit 32 or from the blowby circuit. The virtual percentage O2-CAN of oxygen represents a corrective contribution of the percentage O2 of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct 6 which allows to take into account the flow of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the circuit 32 canister.
In particolare, il metodo prevede di determinare nella fase indicata col blocco 43 in prima battuta la frazione RCANdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister mediante la formula che segue: In particular, the method provides for determining in the phase indicated with block 43 in the first instance the RCAN fraction of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated through the canister circuit 32 by means of the following formula:
RCAN =MCAN/ MTOT[15] RCAN = MCAN / MTOT [15]
RCAN = MCAN / (MEGR_LP MCAN MAIR) [16] RCAN = MCAN / (MEGR_LP MCAN MAIR) [16]
MCANmassa di combustibile attraverso il circuito 32 canister; MCAN Mass of fuel through circuit 32 canister;
MTOTmassa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; MTOTmass of the gas mixture flowing in the intake duct 6;
MAIRmassa di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e MAIRmass of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6; And
MEGR_LP massa di gas di scarico recircolata attraverso il circuito EGRLPa bassa pressione che scorre nel condotto 6 di aspirazione. MEGR_LP mass of exhaust gas recirculated through the low pressure EGRLP circuit flowing in the intake duct 6.
La percentuale virtuale O2-CANdi ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione dal circuito 32 canister è variabile in funzione della frazione RCANdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione. The virtual percentage O2-CAN of oxygen indicating the flow rate of fuel flowing in the intake duct 6 from the canister circuit 32 is variable as a function of the RCAN fraction of fuel flowing in the intake duct 6.
E’ importante evidenziare che la massa MCANdi combustibile ricircolato attraverso il circuito 32 canister è stimata attraverso dei modelli dalla centralina 22 elettronica di controllo. It is important to highlight that the MCAN mass of fuel recirculated through the canister circuit 32 is estimated through models from the electronic control unit 22.
Una volta determinata la frazione RCANdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister, attraverso la curva caratteristica del sensore 30 fornita dal costruttore (o determinata sperimentalmente) del sensore 30 e memorizzata all’interno della centralina 22 elettronica di controllo è possibile determinare un valore grezzo della percentuale virtuale O2-CAN<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister. Once the RCAN fraction of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated through the canister circuit 32 has been determined, through the characteristic curve of the sensor 30 supplied by the manufacturer (or determined experimentally) of the sensor 30 and stored in the electronic control unit 22 It is possible to determine a raw value of the virtual percentage O2-CAN <*> of oxygen indicating the flow rate of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32.
Le curve illustrate nelle figure 7 e 8 forniscono un esempio dell’andamento del valore grezzo della percentuale virtuale O2-CAN<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister in funzione della percentuale, rispettivamente, di propano (C3H8) e propilene (C3H6) per un sensore 30 ad ossigeno di tipo UEGO; è stato poi dimostrato sperimentalmente che propano e propilene hanno un effetto sul sensore 30 paragonabile a quello prodotto dalla benzina. The curves illustrated in figures 7 and 8 provide an example of the trend of the raw value of the virtual percentage O2-CAN <*> of oxygen indicating the flow rate of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 as a function of percentage, respectively, of propane (C3H8) and propylene (C3H6) for an oxygen sensor 30 of the UEGO type; it was then experimentally demonstrated that propane and propylene have an effect on the sensor 30 comparable to that produced by gasoline.
La curva caratteristica fornisce il valore grezzo della percentuale virtuale O2-CAN<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister in funzione della frazione RCAN di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister; è importante evidenziare che il valore grezzo della percentuale virtuale O2-CAN<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister può avere un andamento sostanzialmente lineare in funzione della frazione RCANdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister. The characteristic curve provides the raw value of the virtual percentage O2-CAN <*> of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 as a function of the RCAN fraction of fuel that flows in the duct 6 of suction and is recirculated through the canister circuit 32; It is important to point out that the raw value of the virtual percentage O2-CAN <*> of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 can have a substantially linear trend depending on the RCAN fraction of fuel which it flows in the suction duct 6 and is recirculated through the canister circuit 32.
Secondo una preferita variante, il valore grezzo della percentuale virtuale O2-CAN<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister viene successivamente filtrato mediante un filtro f del primo ordine per tenere conto del tempo di trasporto e mescolamento del combustibile dal punto in cui il ramo 38 sfocia nel condotto 6 di aspirazione fino al sensore 30. Il filtro f è funzione della massa MTOTdella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. According to a preferred variant, the raw value of the virtual percentage O2-CAN <*> of oxygen indicating the fuel flow rate which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 is subsequently filtered by means of a first order filter f to keep account of the time of transport and mixing of the fuel from the point where the branch 38 flows into the intake duct 6 up to the sensor 30. The filter f is a function of the mass MTOT of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Infine, secondo una preferita variante è possibile migliorare il valore grezzo della percentuale virtuale O2- Finally, according to a preferred variant it is possible to improve the raw value of the virtual percentage O2-
CAN<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister mediante la formula che segue: CAN <*> of oxygen indicator of the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 by means of the following formula:
O2-CAN<*>* K1(Pt) * K2(Tt) = O2-CAN [17] O2-CAN <*> * K1 (Pt) * K2 (Tt) = O2-CAN [17]
O2-CANpercentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister; O2-CAN virtual percentage of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32;
K1 K2 fattori di compensazione; K1 K2 compensation factors;
Ptpressione di sovralimentazione, rilevata dal sensore 23; Boost pressure, detected by sensor 23;
Tttemperatura di sovralimentazione, rilevata dal sensore 23; e Supercharging temperature, detected by sensor 23; And
O2-CAN<*>valore grezzo filtrato della percentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister. O2-CAN <*> filtered raw value of the virtual percentage of oxygen indicating the flow rate of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32.
La strategia prevede ora di determinare la percentuale O2 reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione attraverso la somma fra la percentuale virtuale O2-CAN di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister e la percentuale O2-ADT di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. The strategy now involves determining the real O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 through the sum of the virtual O2-CAN oxygen percentage indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 and the O2-ADT percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Più in dettaglio, la percentuale O2reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione è determinato nella fase di metodo indicata col blocco 44 attraverso la formula che segue: More in detail, the real O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 is determined in the method step indicated with block 44 through the following formula:
O2= O2-ADT+ O2-CAN[18] O2 = O2-ADT + O2-CAN [18]
O2 percentuale reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; O2 real percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6;
O2-CANpercentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister; e O2-ADT percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2-CAN virtual percentage of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32; and O2-ADT percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Infine, dalla equazione [11] rappresentata nel blocco 45, si ricava che la grandezza REGRpuò essere espressa come: Finally, from equation [11] represented in block 45, it follows that the quantity REGR can be expressed as:
REGR = 1 – (O2 / O2_REF) [19] REGR = 1 - (O2 / O2_REF) [19]
O2percentuale reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e O2 real percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6; And
O2_REF percentuale di ossigeno contenuto nel volume di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2_REF percentage of oxygen contained in the volume of fresh air coming from the external environment that flows into the intake duct 6.
Secondo una ulteriore variante, il motore 1 a combustione interna comprende anche un circuito 50 di sfiato di un basamento definito nella testata 3* per lo scarico all’esterno del basamento stesso dei gas cosiddetti di “blowby”, ovvero dei gas che trafilano tra i cilindri 3 ed i relativi pistoni. I gas di “blow-by” contengono in sospensione particelle di olio finemente nebulizzato, nonché particelle solide (particolato), prevalentemente di natura carboniosa, le quali sono costituite in parte da prodotti di combustione parzialmente incombusti ed in parte da impurità solide normalmente contenute nell’olio e contengono anche vapori del combustibile, che si trasferisce dai cilindri 3 attraverso le fasce elastiche, soprattutto nel caso di iniezione diretta nel cilindro 3 e in particolar modo durante la fase di compressione in cui il rispettivo pistone sale verso il punto morto superiore. According to a further variant, the internal combustion engine 1 also comprises a bleed circuit 50 of a crankcase defined in the head 3 * for discharging the so-called "blowby" gases to the outside of the crankcase, that is, the gases which seep between the cylinders 3 and the relative pistons. The "blow-by" gases contain finely atomized oil particles in suspension, as well as solid particles (particulate matter), mainly of a carbonaceous nature, which are partly made up of partially unburned combustion products and partly of solid impurities normally contained in the oil and also contain fuel vapors, which are transferred from the cylinders 3 through the piston rings, especially in the case of direct injection into the cylinder 3 and especially during the compression phase in which the respective piston rises towards the top dead center.
Un condotto 51 del circuito 50 di sfiato collega l’interno del basamento con il condotto 6 di aspirazione, a valle del debimetro 7* e a monte del compressore 14 e comprende un dispositivo 52 separatore avente un ingresso collegato al basamento ed un’uscita collegata al condotto 6 di aspirazione e provvisto di un elemento filtrante predisposto per agglomerare le particelle di olio finemente atomizzate e per rimuovere le particelle solide di particolato. I gas purificati dall’olio e dal particolato nel dispositivo 52 separatore fluiscono attraverso l’uscita del dispositivo 52 separatore stesso vengono recircolati nel condotto 6 di aspirazione. A duct 51 of the vent circuit 50 connects the inside of the base with the intake duct 6, downstream of the flow meter 7 * and upstream of the compressor 14 and comprises a separator device 52 having an inlet connected to the base and an outlet connected to the suction duct 6 is provided with a filter element designed to agglomerate the finely atomized oil particles and to remove the solid particles of particulate matter. The gases purified by oil and particulate matter in the separator device 52 flow through the outlet of the separator device 52 itself and are recirculated in the suction duct 6.
La strategia illustrata nella figura 5 prevede di ipotizzare una percentuale virtuale O2-BLOWBY di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è proveniente dal circuito 50 di sfiato. La percentuale virtuale O2-BLOWBYdi ossigeno rappresenta un contributo correttivo della percentuale O2 di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione che consente di tenere in considerazione la portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato. The strategy illustrated in Figure 5 envisages assuming a virtual percentage O2-BLOWBY of oxygen indicating the flow rate of fuel flowing in the intake duct 6 and coming from the vent circuit 50. The virtual percentage O2-BLOWBY of oxygen represents a corrective contribution of the percentage O2 of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct 6 which allows to take into account the flow of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the circuit. 50 vent.
In particolare, il metodo prevede di determinare in una fase di metodo indicata al blocco 46, la frazione RBLOWBYdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 50 di sfiato mediante la formula che segue: In particular, the method provides for determining in a method step indicated in block 46, the RBLOWBY fraction of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated through the vent circuit 50 by means of the following formula:
RBLOWBY =MBLOW-BY/ MTOT[20] RBLOWBY = MBLOW-BY / MTOT [20]
RBLOWBY = MBLOW-BY / (MEGR_LP MBLOW-BY MAIR) [21] RBLOWBY = MBLOW-BY / (MEGR_LP MBLOW-BY MAIR) [21]
MBLOW-BYmassa di combustibile ricircolato attraverso il circuito 50 di sfiato; MBLOW-B mass of fuel recirculated through the vent circuit 50;
MTOTmassa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; MTOTmass of the gas mixture flowing in the intake duct 6;
MAIR massa di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e MAIR mass of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6; And
MEGR_LPmassa di gas di scarico recircolata attraverso il circuito EGRLP a bassa pressione che scorre nel condotto 6 di aspirazione. MEGR_LP mass of exhaust gas recirculated through the low pressure EGRLP circuit flowing in the intake duct 6.
La percentuale virtuale O2-BLOWBY di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato è variabile in funzione della frazione RBLOWBYdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 50 di sfiato. The virtual percentage O2-BLOWBY of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50 is variable according to the RBLOWBY fraction of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated through the circuit 50 vent.
E’ importante evidenziare che anche la massa MBLOW-BY di combustibile ricircolato attraverso il circuito 50 di sfiato è stimata attraverso dei modelli dalla centralina 22 elettronica di controllo. It is important to highlight that also the MBLOW-BY mass of fuel recirculated through the vent circuit 50 is estimated through models from the electronic control unit 22.
Una volta determinata la frazione RBLOWBY di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato il circuito 50 di sfiato, attraverso la curva caratteristica del sensore 30 fornita dal costruttore del sensore 30 e memorizzata all’interno della centralina 22 elettronica di controllo è possibile determinare un valore grezzo della percentuale virtuale O2-BLOWBY<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato. La curva caratteristica fornisce il valore grezzo della percentuale virtuale O2-BLOWBY<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato in funzione della frazione RBLOWBY di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 50 di sfiato; è importante evidenziare che il valore grezzo della percentuale virtuale O2-BLOWBY<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato ha un andamento sostanzialmente parabolico in funzione della frazione RBLOWBYdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 50 di sfiato. Once the RBLOWBY fraction of fuel flowing in the intake duct 6 has been determined and the vent circuit 50 is recirculated, through the characteristic curve of the sensor 30 supplied by the manufacturer of the sensor 30 and stored in the electronic control unit 22, it is possible determining a raw value of the virtual percentage O2-BLOWBY <*> of oxygen indicating the flow rate of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50. The characteristic curve provides the raw value of the virtual percentage O2-BLOWBY <*> of oxygen indicating the flow rate of fuel flowing in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50 as a function of the RBLOWBY fraction of fuel flowing in the duct 6 suction and is recirculated through the vent circuit 50; it is important to point out that the raw value of the virtual percentage O2-BLOWBY <*> of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50 has a substantially parabolic trend as a function of the RBLOWBY fraction of fuel which it flows in the intake duct 6 and is recirculated through the vent circuit 50.
Secondo una preferita variante, il valore grezzo della percentuale virtuale O2-BLOWBY<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato viene successivamente filtrato mediante un filtro f del primo ordine per tenere conto del tempo di trasporto e mescolamento del combustibile dal punto in cui il condotto 51 sfocia nel condotto 6 di aspirazione. Il filtro f è funzione della massa MTOT della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. According to a preferred variant, the raw value of the virtual percentage O2-BLOWBY <*> of oxygen indicating the flow rate of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50 is subsequently filtered by means of a first order filter f to take into account the transport and mixing time of the fuel from the point where the duct 51 flows into the intake duct 6. The filter f is a function of the mass MTOT of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Infine, secondo una preferita variante è possibile migliorare il valore grezzo della percentuale virtuale O2- Finally, according to a preferred variant it is possible to improve the raw value of the virtual percentage O2-
BLOWBY<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato mediante la formula che segue: BLOWBY <*> of oxygen indicator of the fuel flow rate which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50 by means of the following formula:
O2-BLOWBY<*>* K1<’>(Pt) * K2<’>(Tt) = O2-BLOWBY [22] O2-BLOWBY <*> * K1 <'> (Pt) * K2 <'> (Tt) = O2-BLOWBY [22]
O2-BLOWBYpercentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato; O2-BLOWBY virtual percentage of oxygen indicating the flow rate of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50;
K1<’>K2<’>fattori di compensazione; K1 <'> K2 <'> compensation factors;
Ptpressione di sovralimentazione, rilevata dal sensore 23; Boost pressure, detected by sensor 23;
Tttemperatura di sovralimentazione, rilevata dal sensore 23; e Supercharging temperature, detected by sensor 23; And
O2-BLOWBY<*>valore grezzo filtrato della percentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato. O2-BLOWBY <*> filtered raw value of the virtual percentage of oxygen indicating the flow rate of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50.
La strategia prevede ora di determinare la percentuale O2 reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione attraverso la somma fra la percentuale virtuale O2-BLOWBY di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato e la percentuale O2-ADTdi ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. The strategy now provides to determine the real O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 through the sum of the virtual O2-BLOWBY percentage of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50 and the percentage O2-ADT of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Più in dettaglio, la percentuale O2reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione è determinato nella fase di metodo indicata col blocco 47 attraverso la formula che segue: More in detail, the real O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 is determined in the method step indicated with block 47 through the following formula:
O2= O2-ADT+ O2-BLOWBY[23] O2 = O2-ADT + O2-BLOWBY [23]
O2 percentuale reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; O2 real percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6;
O2-BLOWBYpercentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 50 di sfiato; e O2-ADT percentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2-BLOWBY virtual percentage of oxygen indicating the flow rate of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the vent circuit 50; and O2-ADT percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Infine, dalla equazione [11] rappresentata nel blocco 45, si ricava che la grandezza REGRpuò essere espressa come: Finally, from equation [11] represented in block 45, it follows that the quantity REGR can be expressed as:
REGR = 1 – (O2 / O2_REF) [24] REGR = 1 - (O2 / O2_REF) [24]
O2percentuale reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e O2 real percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6; And
O2_REF percentuale di ossigeno contenuto nel volume di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2_REF percentage of oxygen contained in the volume of fresh air coming from the external environment that flows into the intake duct 6.
La strategia illustrata nella figura 6 prevede invece di ipotizzare una percentuale virtuale O2-RICdi ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è proveniente sia dal circuito 32 canister sia dal circuito 50 di sfiato. La percentuale virtuale O2-RICdi ossigeno rappresenta un contributo correttivo della percentuale O2 di ossigeno presente nella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione che consente di tenere in considerazione la portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato sia dal circuito 32 canister sia dal circuito 50 di sfiato. The strategy illustrated in Figure 6, on the other hand, envisages hypothesizing a virtual O2-RICH percentage of oxygen indicating the flow rate of fuel flowing in the intake duct 6 and coming both from the canister circuit 32 and from the vent circuit 50. The virtual percentage O2-RICH of oxygen represents a corrective contribution of the percentage O2 of oxygen present in the gas mixture flowing in the intake duct 6 which allows to take into account the flow rate of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated both by the canister circuit 32 and vent circuit 50.
In particolare, il metodo prevede di determinare in una fase di metodo indicata al blocco 46, la frazione RRICdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister e il circuito 50 di sfiato mediante la formula che segue: In particular, the method provides for determining in a method step indicated in block 46, the RRIC fraction of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated through the canister circuit 32 and the vent circuit 50 by means of the following formula:
RRIC =(MCANMBLOW-BY) / MTOT[25] RRIC = (MCANMBLOW-BY) / MTOT [25]
RRIC = (MCAN MBLOW-BY) / (MEGR_LP MCAN MBLOW-BY MAIR) [26] RRIC = (MCAN MBLOW-BY) / (MEGR_LP MCAN MBLOW-BY MAIR) [26]
MCANmassa di combustibile ricircolato attraverso il circuito 32 canister; MCANmass of fuel recirculated through the canister circuit 32;
MBLOW-BYmassa di combustibile ricircolato attraverso il circuito 50 di sfiato; MBLOW-B mass of fuel recirculated through the vent circuit 50;
MTOTmassa della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; MTOTmass of the gas mixture flowing in the intake duct 6;
MAIRmassa di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e MAIRmass of fresh air coming from the external environment flowing in the intake duct 6; And
MEGR_LPmassa di gas di scarico recircolata attraverso il circuito EGRLP a bassa pressione che scorre nel condotto 6 di aspirazione. MEGR_LP mass of exhaust gas recirculated through the low pressure EGRLP circuit flowing in the intake duct 6.
La percentuale virtuale O2-RIC di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato sia dal circuito 32 canister sia dal circuito 50 di sfiato è variabile in funzione della frazione RRIC di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister e il circuito 50 di sfiato. The virtual percentage O2-RIC of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated both by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50 is variable according to the RRIC fraction of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated through the canister circuit 32 and the vent circuit 50.
E’ importante evidenziare che anche la massa MBLOW-BYdi combustibile ricircolato attraverso il circuito 50 di sfiato è stimata attraverso dei modelli dalla centralina 22 elettronica di controllo. It is important to highlight that also the MBLOW-BY mass of fuel recirculated through the vent circuit 50 is estimated through models by the electronic control unit 22.
Una volta determinata la frazione RRICdi combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister e il circuito 50 di sfiato, attraverso la curva caratteristica del sensore 30 fornita dal costruttore del sensore 30 e memorizzata all’interno della centralina 22 elettronica di controllo è possibile determinare un valore grezzo della percentuale virtuale O2-RIC<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato sia dal circuito 32 canister sia dal circuito 50 di sfiato. La curva caratteristica fornisce il valore grezzo della percentuale virtuale O2-RIC<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato sia dal circuito 32 canister sia dal circuito 50 di sfiato in funzione della frazione RRIC di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister e il circuito 50 di sfiato; è importante evidenziare che il valore grezzo della percentuale virtuale O2-RIC<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato sia dal circuito 32 canister sia dal circuito 50 di sfiato ha un andamento sostanzialmente parabolico in funzione della frazione RRIC di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato attraverso il circuito 32 canister e il circuito 50 di sfiato. Once the RRIC fraction of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated through the canister circuit 32 and the vent circuit 50 has been determined, through the characteristic curve of the sensor 30 supplied by the manufacturer of the sensor 30 and stored inside the control unit 22 control electronics it is possible to determine a raw value of the virtual percentage O2-RIC <*> of oxygen indicating the flow rate of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated both by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50. The characteristic curve provides the raw value of the virtual percentage O2-RIC <*> of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated both by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50 as a function of the RRIC fraction of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated through the canister circuit 32 and the vent circuit 50; it is important to point out that the raw value of the virtual percentage O2-RIC <*> of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated both by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50 has a substantially parabolic trend in a function of the RRIC fraction of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated through the canister circuit 32 and the vent circuit 50.
Secondo una preferita variante, il valore grezzo della percentuale virtuale O2-RIC<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato sia dal circuito 32 canister sia dal circuito 50 di sfiato viene successivamente filtrato mediante un filtro f del primo ordine per tenere conto del tempo di trasporto e mescolamento del combustibile dal punto in cui il ramo 38 sfocia nel condotto 6 di aspirazione fino al sensore 30 e dal punto in cui il condotto 51 sfocia nel condotto 6 di aspirazione. Il filtro f è funzione della massa MTOTdella miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. According to a preferred variant, the raw value of the virtual percentage O2-RIC <*> of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated both by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50 is subsequently filtered by means of a first order filter f to take into account the transport and mixing time of the fuel from the point where the branch 38 flows into the intake duct 6 up to the sensor 30 and from the point where the duct 51 flows into the intake duct 6. The filter f is a function of the mass MTOT of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Infine, secondo una preferita variante è possibile migliorare il valore grezzo della percentuale virtuale O2- Finally, according to a preferred variant it is possible to improve the raw value of the virtual percentage O2-
RIC<*>di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato sia dal circuito 32 canister sia dal circuito 50 di sfiato mediante la formula che segue: RIC <*> of oxygen indicating the flow rate of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated both by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50 by means of the following formula:
O2-RIC<*>* K1<*>(Pt) * K2<*>(Tt)=O2-RIC[27] O2-RIC <*> * K1 <*> (Pt) * K2 <*> (Tt) = O2-RIC [27]
O2-RIC percentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister e dal circuito 50 di sfiato; O2-RIC virtual percentage of oxygen indicating the flow rate of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50;
K1<*>K2<*>fattori di compensazione; K1 <*> K2 <*> compensation factors;
Ptpressione di sovralimentazione, rilevata dal sensore 23; Boost pressure, detected by sensor 23;
Tttemperatura di sovralimentazione, rilevata dal sensore 23; e Supercharging temperature, detected by sensor 23; And
O2-RIC<*>valore grezzo filtrato della percentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister e dal circuito 50 di sfiato. O2-RIC <*> filtered raw value of the virtual percentage of oxygen indicating the flow rate of fuel that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50.
La strategia prevede ora di determinare la percentuale O2reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione attraverso la somma fra la percentuale virtuale O2-RICdi ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister e dal circuito 50 di sfiato e la percentuale O2-ADT di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. The strategy now provides to determine the real O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 through the sum of the virtual O2-RICH percentage of oxygen indicating the fuel flow rate that flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50 and the percentage O2-ADT of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Più in dettaglio, la percentuale O2reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione è determinato nella fase di metodo indicata col blocco 47 attraverso la formula che segue: More in detail, the real O2 percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6 is determined in the method step indicated with block 47 through the following formula:
O2= O2-ADT+ O2-RIC[28] O2 = O2-ADT + O2-RIC [28]
O2 percentuale reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; O2 real percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6;
O2-RICpercentuale virtuale di ossigeno indicatore della portata di combustibile che scorre nel condotto 6 di aspirazione ed è ricircolato dal circuito 32 canister e dal circuito 50 di sfiato; e O2-RIC virtual percentage of oxygen indicating the flow rate of fuel which flows in the intake duct 6 and is recirculated by the canister circuit 32 and by the vent circuit 50; And
O2-ADTpercentuale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2-ADT percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6.
Infine, dalla equazione [11] rappresentata nel blocco 45, si ricava che la grandezza REGR può essere espressa come: Finally, from equation [11] represented in block 45, it follows that the REGR quantity can be expressed as:
REGR= 1 – (O2/ O2_REF) [29] REGR = 1 - (O2 / O2_REF) [29]
O2percentuale reale di ossigeno contenuto nel volume della miscela di gas che scorre nel condotto 6 di aspirazione; e O2 real percentage of oxygen contained in the volume of the gas mixture flowing in the intake duct 6; And
O2_REF percentuale di ossigeno contenuto nel volume di aria fresca proveniente dall’ambiente esterno che scorre nel condotto 6 di aspirazione. O2_REF percentage of oxygen contained in the volume of fresh air coming from the external environment that flows into the intake duct 6.
I metodi per determinare la grandezza REGRindicativa della incidenza del circuito EGRLP di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione fin qui descritti possono essere utilizzati in combinazione con i metodi oggetto delle domande di Brevetto Europeo 16183039.3 e 16183020.3 qui incorporate per riferimento. The methods for determining the REGR indicative quantity of the incidence of the EGRLP low pressure exhaust gas recirculation circuit described up to now can be used in combination with the methods object of the European Patent applications 16183039.3 and 16183020.3 incorporated herein by reference.
Appare evidente inoltre che metodi per determinare la grandezza REGR indicativa della incidenza del circuito EGRLP di ricircolo dei gas di scarico di bassa pressione fin qui descritti possano trovare vantaggiosa applicazione sia nel caso di titolo magro per gas di scarico sia nel caso di titolo ricco per i gas di scarico, sia in caso di titolo stechiometrico It is also evident that methods for determining the REGR quantity indicative of the incidence of the EGRLP low pressure exhaust gas recirculation circuit described up to now can find advantageous application both in the case of low titre for exhaust gases and in the case of rich titre for exhaust gases, both in the case of stoichiometric title
Nella trattazione che precede si è fatto esplicito riferimento al caso di un motore 1 a combustione interna sovralimentato ma il metodo fin qui descritto può trovare vantaggiosa applicazione anche nel caso di un motore 1 a combustione interna aspirato. In the above discussion, explicit reference has been made to the case of a supercharged internal combustion engine 1 but the method described up to now can also find advantageous application in the case of an aspirated internal combustion engine 1.
Inoltre le strategie sopra descritte sono di semplice ed economica implementazione nella centralina 22 elettronica di controllo in quanto impegnano una modesta capacità di calcolo della centralina 22 elettronica di controllo stessa e non richiedono modifiche fisiche. Furthermore, the strategies described above are simple and inexpensive to implement in the electronic control unit 22 since they involve a modest calculation capacity of the electronic control unit 22 itself and do not require physical modifications.
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