IT201800001107A1

IT201800001107A1 - Sistema di identificazione e di soppressione di uno squilibrio di erogazione di coppia di un motore a combustione interna dotato di due o piu' cilindri

Info

Publication number: IT201800001107A1
Application number: IT201800001107A
Authority: IT
Inventors: Lorenzo Tombari; Giovanni Sartoni; Daniele Genova
Original assignee: Ferrari Spa
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2019-07-16
Also published as: EP3511554A1; EP3511554B1; US20190218982A1; US10830165B2

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE E DI SOPPRESSIONE DI UNO SQUILIBRIO DI EROGAZIONE DI COPPIA DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA DOTATO DI DUE O PIU' CILINDRI”

Campo di applicazione dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce al campo dei metodi e sistemi di identificazione di disturbi e del conseguente controllo del motore interna per eliminare tali disturbi. Stato della tecnica

I motori a combustione interna comprendono uno o più pistoni associati ad altrettanti cilindri. Il relativo moto alternato è trasformato in un moto rotatorio mediante un manovellismo noto in sé.

Data una predeterminata cilindrata, un vantaggio del frazionamento di detta cilindrata è la facilità d’equilibratura delle masse alterne e rotanti.

Lo svantaggio di un motore pluricilindrico risiede, ovviamente, nel maggiore costo.

A fronte di un tale costo è importante garantire una ottimale equilibratura del motore in condizioni operative, specialmente quando il motore comprende 6 o più cilindri ed è destinato ad un veicolo di pregio ancorché sportivo.

L’equilibratura del motore a combustione interna dipende da molti fattori:

- basse tolleranze di fabbricazione delle relative componenti dai manovellismi, alle valvole, agli iniettori del carburante;

- dall’abilità nell’assemblaggio dello stesso motore, - dal sistema di controllo della combustione di ciascun cilindro.

Una efficiente equilibratura di un motore a combustione interna consente anche di ridurre le vibrazioni che questo trasmette ai relativi supporti, che collegano il motore a combustione interna al corpo del veicolo, e alla trasmissione.

Una più bassa intensità delle vibrazione consente di ridurre o semplificare il volano con una riduzione complessiva della massa del veicolo. Questa riduzione, a sua volta, consente il risparmio di carburante e di migliorare le performance del veicolo.

Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di presentare un sistema di equilibratura in grado di compensare o quanto meno di ridurre eventuali squilibri presenti nella rotazione di un motore a combustione interna dotato di una pluralità di cilindri.

L’idea di base della presente invenzione è quella di riconoscere uno squilibrio della coppia erogata da un singolo cilindro rispetto ai restanti cilindri, attraverso un’analisi in frequenza di un primo segnale rappresentativo della velocità di rotazione dell’albero motore, quando questa è sostanzialmente costante. In particolare detto primo segnale viene convertito in un corrispondente segnale nel dominio delle frequenze e viene finestrata una predeterminata banda di frequenza. Quando l’ampiezza di detto secondo segnale in detta predeterminata banda di frequenza supera una predeterminata soglia, allora viene calcolata una fase di detto secondo segnale in detta seconda predeterminata banda.

Attraverso detta fase è individuato uno specifico cilindro che causa detto squilibrio, cioè che introduce un disturbo. E’ chiaro che quando si afferma che la velocità del motore è sostanzialmente costante, questa lo è a meno degli squilibri non eliminabili dovuti ai manovellismi e dell’eventuale presenza di disturbo introdotto da un cilindro.

Quando il motore è ad accensione comandata, possono essere messe in atto una o più strategie di correzione di detto squilibrio o disturbo agendo su una variazione di anticipo di accensione di uno o più cilindri.

Quando invece il motore è a ciclo Diesel non è possibile intervenire sugli anticipi, in quanto l’accensione della miscela è spontanea, ma è possibile intervenire sull’alimentazione di uno o più cilindri del motore a combustione interna.

Grazie alla presente invenzione, si rende possibile ottenere una migliore equilibratura del motore a combustione interna, riportando detta ampiezza di detto secondo segnale in detta predeterminata banda al di sotto di detta predeterminata soglia.

Il segnale di giri motore è generalmente presente in centralina motore pertanto non è necessaria alcuna variazione dell’hardware esistente.

Inoltre, il metodo oggetto della presente invenzione può vantaggiosamente essere implementato in una unità di elaborazione preposta al controllo del motore a combustione interna modificata/programmata a formare, anch’essa, oggetto della presente invenzione.

Le rivendicazioni descrivono varianti preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:

nella figura 1 è mostrato un segnale nel dominio delle frequenze corrispondente ad un segnale rappresentativo di una velocità di rotazione di un albero motore di un motore a combustione interna;

nella figura 2 è mostrata una equa suddivisione del piano in tanti settori angolari quanti sono i cilindri del motore a combustione interna della figura 1;

nella figura 3 è mostrata una curva nel tempo rappresentativa di una ampiezza misurata in una predeterminata bada di frequenze di figura 1;

nella figura 4 è mostrato un diagramma di flusso rappresentativo di una prima variante preferita di un metodo di controllo basato sulla presente invenzione;

nella figura 5 è mostrata una implementazione preferita della presente invenzione nell’ambito di un motore a combustione interna ad accensione comandata;

nella figura 6 è mostrata una implementazione preferita della presente invenzione nell’ambito di un motore a combustione interna a ciclo Diesel.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Nell’ambito della presente descrizione il termine “secondo” componente non implica la presenza di un “primo” componente. Tali termini sono infatti adoperati soltanto per chiarezza e non vanno intesi in modo limitativo.

Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione Secondo la presente invenzione il motore a combustione interna comprende una pluralità di cilindri. Ad esempio in figura 4 e 5 sono mostrati soltanto i primi quattro cilindri 1 – 4 di una prima bancata di un motore comprendente due bancate disposte a V con complessivi otto cilindri.

I cilindri sono collegati ad un unico albero motore CS a cui è rigidamente associata una cosiddetta ruota fonica a cui è associato un sensore S atto a misurare una velocità (angolare) dell’albero motore. Generalmente esso sfrutta l’effetto Hall ma altre tecnologie possono essere impiegate.

In figura 5 è mostrato un motore a combustione interna ad accensione comandata, in cui sono mostrate le candele SP che determinano l’accensione della miscela aria/combustibile in un relativo cilindro 1 – 4.

In figura 6 è mostrato un motore a combustione interna a ciclo Diesel, in cui sono mostrati gli iniettori di gasolio J che iniettano il combustibile in un relativo cilindro 1 – Una unità di elaborazione ECU (Engine Control Unit) è operativamente collegata a detto sensore S di velocità angolare.

Individuazione del disturbo

L’unità di elaborazione è programmata per acquisire il segnale generato da detto sensore e a convertirlo in un segnale nel dominio delle frequenze, per esempio mediante la trasformata di Fourier.

Vengono preferibilmente elaborati intervalli di acquisizione di detto segnale, in cui lo stesso segnale risulta mediamente costante.

Una prima condizione ideale di analisi può coincidere con la condizione di minimo (idle) del motore a combustione interna.

Altre condizioni ideali possono essere individuate quando la velocità angolare dell’albero motore risulta mediamente costante in un predeterminato intervallo di tempo, ad esempio, quando il veicolo procede a velocità costante.

In relazione alla velocità angolare media di rotazione dell’albero motore si definisce una frequenza nominale, ad esempio, 850 giri/min corrisponde ad una frequenza nominale di 14,17 Hz.

Si definisce come “frequenza di mezz’ordine” quella frequenza corrispondente a metà della frequenza nominale, ad esempio 14,17/2 = 7,08 ≈ 7 Hz.

Esempi di analisi in frequenza della velocità angolare del motore a combustione interna sono dati nelle figure 1 e 3.

Secondo la presente invenzione, si analizza il segnale nel dominio delle frequenze, preferibilmente mediante la trasformata di Fourier, in corrispondenza di detta frequenza di mezz’ordine.

Quando l’ampiezza della frequenza di mezz’ordine risulta superare una predeterminata soglia Th impostabile, allora si individua una condizione di squilibrio del motore a combustione interna.

E’ pertanto necessario individuare il cilindro che determina tale squilibrio.

E’ noto che la trasformata di Fourier è una funzione del dominio del tempo a valori nel piano complesso. Pertanto, è possibile calcolare il cosiddetto spettro di fase della funzione come arctan(Im(f)Re(f)) ed in particolare la fase fi(f) del disturbo, sostituendo alla variabile f detta frequenza di mezz’ordine, ad esempio 7 Hz se il motore gira al minimo (idle).

Una volta ottenuto un valore di fase, secondo la presente invenzione, si procede a correlare detta fase con il cilindro che determina tale squilibrio. A tale proposito, si suddivide preliminarmente il piano in settori angolari contigui numerati secondo la medesima sequenza di accensione dei cilindri a partire da una fase di riferimento f(0), indicata in figura mediante l’asse 0. Un esempio è dato in figura 2. Si definisce pertanto una relazione tra i settori angolari e tutti i cilindri che definiscono il motore a combustione interna secondo una relazione 1:1.

A partire da detto asse di riferimento si individua il cilindro i come causa di tale squilibrio, quello il cui settore angolare comprende la suddetta fase fi(f/2).

Preferibilmente, il cilindro si considera individuato quando un contatore supera una soglia calibrabile, cioè quando la fase risulta stabile dopo un predeterminato numero di iterazioni. Tale contatore è resettato ogni volta che la fase cambia settore angolare: in questo modo il riconoscimento avviene solo dopo un tempo sufficientemente lungo per poter associare, in modo affidabile, la fase calcolata al cilindro i.

Se i parametri di funzionamento dei cilindri sono identici tra loro per tutti i cilindri, cioè se nessuna precedente correzione è stata apportata, allora si considera terminata la procedura di individuazione del cilindro che causa il suddetto disturbo.

Se invece i parametri di funzionamento del motore sono stati alterati da una precedente procedura di individuazione di disturbo seguita da una procedura di soppressione del disturbo, allora si può procedere in due modi:

a) si annullano le precedenti correzioni e si ricomincia il monitoraggio del disturbo oppure

b) si individua il cilindro j che causa attualmente il disturbo. Se il cilindro j corrisponde al settore angolare opposto a quello precedentemente associato al cilindro i, allora si considera come causa del disturbo la stessa strategia di soppressione del disturbo implementata sul cilindro i precedentemente oggetto di correzione, altrimenti il cilindro j è considerato, esso stesso, come la causa del nuovo disturbo.

Si può procedere con una (nuova) procedura di correzione del disturbo o di reset di una qualunque correzione di disturbo in atto.

Da quanto descritto sopra si comprende che può accadere che il problema iniziale rientri spontaneamente, per esempio a causa di impurità nel carburante che hanno colpito selettivamente un cilindro.

In tali circostanze, una eventuale strategia di soppressione può causare un disturbo con un incremento dell’ampiezza della frequenza di mezz’ordine associato ad un cilindro che eroga, ad esempio, più coppia dei restanti cilindri.

Si è osservato che questo si traduce in un disturbo dato dal cilindro opposto al cilindro i-esimo, nel diagramma di fase rappresentato in figura 2, che viene chiamato cilindro j-esimo. “Opposto”, in un diagramma circolare, si riferisce evidentemente all’origine dello stesso diagramma circolare. Per definizione, una prima fase risulta opposta ad un’altra se esse differiscono di 180°.

Se non si tenesse conto di una precedente correzione operata sul cilindro i si procederebbe a correggere la coppia erogata dal cilindro j. Ciò può condurre alla eliminazione dello squilibrio, ma si preferisce però tornare ad operare sul cilindro io in modo da garantire una equa distribuzione della coppia erogata da tutti i cilindri, evitando, cioè, che i cilindri i e j eroghino una coppia diversa da quella erogata dagli altri cilindri.

La seconda opzione b) risulta vantaggiosa perché consente di ottenere una correzione più rapida a partire dall’ultima correzione operata a seguito dell’individuazione del cilindro i come causa di disturbo.

Per riassumere, il metodo di identificazione di uno squilibrio di erogazione di coppia di un motore a combustione interna dotato di due o più cilindri, in condizioni di funzionamento a velocità costante, secondo la presente invenzione comprende in successione i seguenti passi:

- (i) acquisizione di un primo segnale di una velocità di rotazione di un relativo albero motore (CS) mediante un sensore di velocità;

- (ii) conversione di detto primo segnale in un secondo segnale nel dominio delle frequenze, (iia) calcolando una prima ampiezza (A=Re(f/2)) di una predeterminata frequenza pari a metà di una frequenza (f) relativa a detta velocità mediamente costante;

- (iii) confronto di detta prima ampiezza con una predeterminata soglia (Th) e se detta prima ampiezza eccede detta predeterminata soglia allora

- (iv) uno squilibrio del motore a combustione interna è identificato.

Successivamente, se si desidera rilevare il cilindro che causa lo squilibrio, eventualmente per correggerlo o per successive elaborazioni statistiche, si eseguono i seguenti passi in successione:

comprendendo i seguenti passi:

- (iib) calcolo di una prima fase fi(f/2), relativa a detta prima ampiezza (Re(f/2)) rispetto ad una fase di riferimento (0);

- (v) preliminare suddivisione di un piano in settori angolari in numero pari ad un numero di detti due o più cilindri e numerazione di detti settori consecutivamente secondo un ordine di accensione di detto motore a combustione interna a partire da una fase di riferimento (0);

- (vi) individuazione di detto primo cilindro che causa detto squilibrio, individuando un corrispondente settore (i), a cui detta prima fase fi(f/2) appartiene.

Soppressione del disturbo

In relazione alla tipologia del motore a combustione interna, l’unità di elaborazione ECU può intervenire su un parametro di funzionamento di un cilindro

- sull’anticipo di accensione, nel caso di motore a combustione interna ad accensione comandata

- sull’iniezione di carburante, nel caso di motore a combustione interna ad accensione spontanea, vale a dire a ciclo Diesel.

Quando il motore a combustione interna è ad accensione comandata e comprende un sistema di post trattamento di gas esausto in grado di consentire una combustione magra (lambda maggiore di 1) allora una qualunque delle due od entrambe le precedenti strategie possono essere adoperate in combinazione tra loro.

Il concetto di anticipo di accensione è noto al tecnico del ramo ed è riferito al raggiungimento del pistone del PMS. Per quanto concerne invece l’iniezione di carburante può essere variata la tempistica delle iniezioni di carburante e/o della massa complessiva iniettata in ogni ciclo di combustione.

La correzione eseguita mira ad ottenere una variazione della coppia erogata da un cilindro che è giudicato causa del disturbo. Detta variazione è operata in modo discreto cioè con correzioni di ampiezza predeterminata ed impostabile di un parametro di funzionamento di detto cilindro.

Indipendentemente dal tipo di correzione eseguita, si continua a monitorare l’ampiezza della frequenza di mezz’ordine. Questa fornisce un feedback, cioè una retroazione, sulla bontà della correzione. Se l’ampiezza si riduce, allora il segno della correzione è corretto, altrimenti si inverte il segno della correzione fino a quando la sua ampiezza risulta inferiore a detta predeterminata soglia Th impostabile. Pertanto, il presente metodo di soppressione è un metodo di controllo in anello chiuso.

In particolare, si acquisisce un primo andamento di detta ampiezza oppure un parametro che la rappresenta in un intervallo di tempo precedente ad una correzione, poi si applica detta correzione e si acquisisce un secondo andamento di detta ampiezza oppure un parametro che la rappresenta in un intervallo di tempo successivo a detta correzione e si confrontano detti primo e secondo andamenti oppure i corrispondenti parametri. In particolare si confrontano le ampiezze oppure gli integrali degli andamenti.

Pertanto, secondo la presente invenzione, una soppressione del disturbo introdotto dal cilindro precedentemente individuato è corretto mediante uno dei seguenti passi:

- (ixa) prima correzione di un parametro di funzionamento di detto primo cilindro oppure

- (ixb) seconda correzione di un parametro di funzionamento di un secondo cilindro (j), opposto a detto primo cilindro o

- (ixc) terza correzione di un parametro di funzionamento dei cilindri restanti rispetto a detto primo cilindro.

Preferibilmente, il metodo è eseguito in anello chiuso e pertanto si eseguono anche i seguenti passi in successione: - (xi) acquisizione di un secondo segnale di detta velocità di rotazione di un relativo albero motore (CS) mediante un sensore di velocità;

- (xii) conversione di detto secondo segnale in un secondo segnale nel dominio delle frequenze, (xiia) calcolando una seconda ampiezza (A’=Re(f/2)) di detta predeterminata frequenza (f);

- (xiii) confronto di detta prima ampiezza con detta seconda ampiezza e se detta seconda ampiezza eccede detta prima ampiezza, allora

- (xiv) inversione di un segno di detta correzione e (ix) correzione di detto parametro secondo una delle possibili opzioni ixa, ixb ixc, descritte sopra, oppure, se detta prima ampiezza eccede detta seconda ampiezza allora

- (ix) correzione di detto parametro secondo la una dette opzioni descritte sopra, senza evidentemente variare il segno precedentemente adoperato per la precedente correzione.

E’ evidente che la correzione è operata in modo ricorsivo, pertanto è preferibilmente che, se si ottengono due consecutive inversioni del segno della correzione, allora l’algoritmo può stallare ed è preferibile azzerare qualsiasi correzione e ricominciare dall’inizio.

Azzerare qualsiasi correzione significa riportarsi ad un set di parametri di riferimento (set-point).

In funzione del risultato del confronto delle ampiezze relative al primo intervallo ed al secondo intervallo si continua a correggere adoperando il medesimo segno della correzione oppure si inverte il segno della correzione, continuando la correzione fintanto che l’ampiezza della frequenza di mezz’ordine torna sotto soglia Th.

In altre parole, se la correzione ottiene una riduzione dell’ampiezza del disturbo si continua senza cambiare il segno della correzione, altrimenti si inverte il segno e si riprende a correggere fintanto che l’ampiezza della frequenza di mezz’ordine non si riduce al di sotto della soglia Th.

Secondo una variante preferita del metodo di soppressione del disturbo, si filtra passa basso detto primo andamento, in modo da poter individuare un trend di miglioramento o peggiorativo dell’azione di correzione operata rispetto al primo andamento acquisito prima della correzione.

La figura 3 mostra due curve sovrapposte. Una, più frastagliata, individua detto secondo andamento, mentre l’altra, più dolce (smoothed), perché filtrata, individua il primo segnale. Dalla loro sovrapposizione si comprende che la correzione tende a limitare l’ampiezza del secondo andamento con una correzione operate col segno corretto. Un confronto similare può essere operato confrontando gl’integrali di detti primo e secondo andamenti. Preferibilmente, detti integrali sono ottenuti dopo il filtraggio passabasso di entrambi gli andamenti.

In seguito vengono descritte diverse tecniche di soppressione del disturbo che operano sul solo cilindro individuato come disturbante e/o sui restanti cilindri.

In ogni caso, la soppressione del disturbo prevede una correzione (ixa) di coppia erogata da detto cilindro i e/o (ixb, ixc) dai restanti cilindri.

Tale correzione di coppia può essere positiva o negativa. E’ evidente che, in occasione di una correzione del disturbo, per poter decidere di operare sul cilindro opposto o sui restanti cilindri piuttosto che su quello individuato mediante la procedura di individuazione descritta sopra è opportuno memorizzare (x) mettendo in relazione tra loro le seguenti informazioni:

. l’indice del cilindro (i – mo) oggetto dell’ultima correzione;

. quale delle correzioni è stata apportata cioè sullo stesso cilindro oppure su quello opposto e/o sui restanti cilindri (ixa, ixb, ixc);

. detto segno di detta ultima correzione.

Cosicché, se risulta che il cilindro individuato è quello precedentemente oggetto di correzione si procede a ridurne la correzione. In altre parole, si riprende a correggerne un relativo parametro di funzionamento iniziando la procedura con l’inversione (xiv) del segno dell’ultima correzione effettuata.

Una volta che l’ampiezza del disturbo è scesa sotto soglia, la procedura di soppressione termina, mantenendo l’ultima correzione operata, mentre il monitoraggio dell’ampiezza della frequenza di mezz’ordine può continuare.

Può accadere che le cause che hanno generato uno squilibrio terminano mentre una strategia di soppressione è attiva. In tal caso si verifica se il cilindro che causa il disturbo non sia il cilindro opposto – in termini di settore angolare – ad un cilindro precedentemente oggetto di correzione. In tal caso si preferisce, come descritto sopra, opera sul cilindro che è stato precedentemente oggetto di correzione andando a ridurre, sempre gradualmente, la correzione precedentemente apportata ad un relativo parametro di controllo.

La figura 4a propone un diagramma di flusso di un esempio di implementazione preferita della presente invenzione implementando sia la rilevazione di uno squilibrio, l’individuazione del cilindro che causa tale squilibrio e la relativa soppressione tenendo conto di eventuali precedenti soppressioni:

- (passo 10) (iia) prima acquisizione di un primo campione temporale del segnale di velocità di rotazione dell’albero motore e primo calcolo di una prima ampiezza A del disturbo di mezz’ordine;

- (passo 11) (iii) confronto di detta ampiezza con una predeterminata soglia (Th) e se detta ampiezza non eccede detta predeterminata soglia (passo 11 = NO) allora si imposta un flag a zero (F0) e si riprende dall’inizio (passo 10), altrimenti (passo 11 = SI) - (passo 12) verifica se un primo cilindro i che genera lo squilibrio è stato già individuato alla ricorsione precedente, se esso è stato precedentemente individuato (passo 12 = SI), allora

- (passo 14) si procede a correggere un parametro di funzionamento di detto primo cilindro i;

- Se invece il cilindro non è stato oggetto di correzione nella ricorsione precedente (passo 12 = NO)

- (passo 13) (iib) calcolo della fase della frequenza di mezz’ordine (fi(f/2)) individuando un secondo cilindro j;

- (passo 15) verifica se detto secondo cilindro j risulta essere un cilindro opposto – a meno di 180° - ad un primo cilindro i precedentemente oggetto di correzione, se la verifica è positiva (passo 15 = SI) allora;

- (passo 16) correzione di un parametro di funzionamento di detto primo cilindro i, altrimenti (passo 15 = NO) si esegue (passo 14) detta correzione di un parametro di funzionamento del secondo cilindro j individuato; poi

- (passo 17) seconda acquisizione di un secondo campione temporale del segnale di velocità di rotazione dell’albero motore acquisito dopo detta correzione dei (passi 14 o 16) e secondo calcolo di una seconda ampiezza A’ del disturbo di mezz’ordine;

- (passo 18) verifica se detta seconda ampiezza A’ è inferiore a detta prima ampiezza A; in caso positivo (17 = SI) allora

- (passo 19) mantenimento di un segno di detta correzione invariato e impostazione ad 1 del flag (F1) e ripresa dall’inizio (passo 10), altrimenti (passo 17 = NO) - (passo 18) inversione di un segno di detta correzione, e impostazione ad 1 del flag (F1) e ripresa dall’inizio (passo 10).

L’uso del flag risulta comodo per rilevare quando una procedura di correzione su un cilindro è conclusa oppure in evoluzione.

Pertanto quando al passo 15 si afferma che “primo cilindro i precedentemente oggetto di correzione” significa che la sua correzione si è conclusa impostando il flag a zero.

Secondo la notazione adoperata i=j o Flag =1 rappresenta una assegnazione di un valore, mentre “==” rappresenta un confronto.

Controllo dell’anticipo

Idle

Quando la procedura di individuazione del disturbo è realizzata al minimo (idle) ed il motore è ad accensione comandata, detta variazione di coppia erogata dal cilindro i è ottenuta correggendo l’anticipo di accensione dello stesso cilindro i fintanto che il motore è al minimo (idle).

Pertanto il presente controllo è eseguito integralmente ed esclusivamente fintanto che il motore è al minimo (IDLE).

Qualsiasi correzione dei parametri di funzionamento dei cilindri è annullata riportando tali parametri a rispettivi valori nominali quando la velocità di rotazione del motore supera una predeterminata soglia tale da non considerare il motore al minimo.

Dunque, dopo il riconoscimento del cilindro i si corregge l’anticipo in modo da incrementare la coppia erogata dal cilindro i e in relazione al risultato ottenuto la strategia continua

a. (ix) correggendo ulteriormente senza variare il segno della correzione;

b. (xiv) variando il segno della correzione e correggendo ulteriormente;

fintanto che l’ampiezza della frequenza di mezz’ordine risulta sotto soglia Th.

Per esperienza, si procede inizialmente nel senso di incrementare l’anticipo di accensione.

Ad ogni modo, il presente metodo consente di verificare che l’intervento sia corretto e di invertire il segno della correzione in caso contrario.

Nell’eventualità che un secondo cilindro j inizi ad erogare meno coppia, la strategia è in grado di intervenire anche sul secondo cilindro, correggendone la coppia erogata.

Come descritto sopra, se il secondo cilindro j risulta opposto al primo cilindro i, allora si preferisce operare a ritroso, cioè invertendo il segno dell’ultima correzione operata sul cilindro i, fino ad ottenere che l’ampiezza della frequenza di mezz’ordine risulta sotto soglia Th.

Alternativamente si possono annullare tutte le precedenti correzioni e ricominciare l’analisi dall’inizio.

Regime di rotazione costante e maggiore di minimo Un’altra condizione ideale per individuare uno squilibrio di erogazione di coppia si verifica quando la velocità angolare dell’albero motore è maggiore di quella di minimo e risulta mediamente costante in un predeterminato intervallo di tempo.

Tale intervallo di tempo deve essere sufficientemente ampio per consentire le acquisizioni necessarie per i passi 10 e 17.

Questa strategia di controllo, contrariamente alla precedente, può essere eseguita in qualsiasi condizione operativa del motore a combustione interna.

Inoltre, questa strategia di controllo può essere combinata con la precedente, che invece deve essere operata al minimo, nel senso che al minimo prevale la precedente strategia di controllo, mentre a velocità di rotazione del motore che eccedono la condizione di minimo si può operare la presente strategia di controllo.

Quando il motore a combustione interna è ad accensione comandata e non è possibile operare sulla iniezione di carburante, in quanto il dispositivo di post-trattamento di gas esausto non lo consente, allora si può procedere a variare gradualmente l’anticipo del cilindro i oppure del relativo cilindro opposto j e/o dei restanti cilindri.

Se risulta possibile aumentare l’anticipo sul cilindro i allora si procede come nell’esempio precedente correggendo l’anticipo del cilindro i sia in positivo che in negativo. Se, invece, non risulta possibile aumentare l’anticipo sul cilindro i, perché ad esempio la taratura del motore è già al limite, allora si può effettuare una riduzione dell’anticipo del cilindro j opposto al cilindro che determina il disturbo.

Lo schema di figura 4 può pertanto essere modificato per verificare se il cilindro che provoca il disturbo ha impostato il massimo anticipo, se così è allora si procede a ridurre l’anticipo del cilindro opposto fino ad una certa soglia limite di riduzione.

Si può in alternativa od in combinazione, ridurre l’anticipo anche sui restanti cilindri rispetto al cilindro i e j.

Ad esempio, si può ridurre la coppia erogata dal cilindro n.5 di un Delta e di ridurre la coppia erogata dai restanti cilindri n.2 – n.4, n.6 – n.8 di Delta/h dove h è un parametro calibrabile, ad esempio può essere pari a 2 oppure pari al numero N-1, dove N rappresenta il numero dei cilindri, che nell’esempio è pari a 8.

Ad esempio se il cilindro n.1 (i) causa uno squilibrio, perché ad esempio eroga meno coppia degli altri, allora si può ridurre gradualmente la coppia erogata dal cilindro n.5 fino ad una certa soglia di riduzione. Successivamente si opera su tutti i restanti cilindri riducendo di questi un relativo anticipo.

Questo fatto non solo riduce la ampiezza dello squilibrio, ma la porta a traslare verso frequenze più elevate e pertanto più facilmente smorzabili.

E’ evidente che in una seconda procedura di correzione può risultare che il cilindro n.5 corretto precedentemente risulti erogare meno coppia del cilindro n.1.

Iniziando la procedura di correzione si verifica che il suo anticipo può essere aumentato, in tal caso si opera direttamente sul cilindro n.5 e non sul suo cilindro opposto n.1.

Dunque, con riferimento alla figura 4 si può introdurre un ulteriore controllo ed impostare come cilindro da correggere quello che effettivamente provoca il disturbo i od il suo opposto j in relazione al valore di anticipo impostato sul cilindro i che provoca il disturbo, rispetto ad un relativo predeterminato valore massimo di anticipo. Controllo dell’iniezione

Il controllo dell’iniezione di carburante può essere vantaggiosamente eseguita nei motori a combustione interna a ciclo Diesel in quanto non vi sono restrizioni stringenti nella stechiometria della combustione oppure nei motori ad accensione comandata con un ATS che consenta loro di operare anche in condizioni di miscela magra.

Questa strategia di controllo può essere operata tanto al regime di minimo, quanto ad altri regimi di rotazione.

L’iniezione di carburante può essere corretta controllando le micro-iniezioni di carburante, la loro tempistica e/o la massa complessiva di carburante iniettato ad ogni ciclo di combustione nel cilindro i e/o nei restanti cilindri.

Dal momento che le strategie di correzione additiva possono essere implementate sia al minimo che in altri regimi di rotazione del motore per ciascun cilindro, allora è preferibile operare sempre sul cilindro i quando il disturbo può essere soppresso aumentandone la coppia erogata.

Per quanto concerne l’individuazione del cilindro causa del disturbo, anche in questo caso si applica una delle opzione a) o b) descritte sopra.

Pertanto, quando, a seguito di una prima soppressione di disturbo, dovesse rivelarsi che la stessa soppressione è causa di un conseguente disturbo che porti ad individuare il cilindro j, opposto al cilindro i precedentemente corretto, allora secondo l’opzione b) si procede a ridurre gradualmente la correzione precedentemente apportata alla mappa di iniezione di carburante di detto cilindro.

La presente invenzione può essere vantaggiosamente realizzata tramite un programma per computer che comprende mezzi di codifica per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando questo programma è eseguito su di un computer. Pertanto si intende che l’ambito di protezione si estende a detto programma per computer ed inoltre a mezzi leggibili da computer che comprendono un messaggio registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando detto programma è eseguito su di un computer.

Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo.

Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l’oggetto dell’invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi. Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite, inclusi i disegni, possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda. Quanto descritto nel capitolo relativo allo stato della tecnica occorre solo ad una migliore comprensione dell’invenzione e non rappresenta una dichiarazione di esistenza di quanto descritto. Inoltre, se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio, quanto descritto nel capitolo stato della tecnica è da considerarsi come parti integrante della descrizione di dettaglio.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di identificazione di uno squilibrio di erogazione di coppia di un motore a combustione interna dotato di due o più cilindri, in condizioni di funzionamento a velocità costante del motore a combustione interna, comprendente in successione i seguenti passi: - (i) acquisizione di un primo segnale di una velocità di rotazione di un relativo albero motore (CS) mediante un sensore di velocità; - (ii) conversione di detto primo segnale in un secondo segnale nel dominio delle frequenze, (iia) calcolando una prima ampiezza (A=Re(f/2)) di una predeterminata frequenza (f/2) pari a metà di una frequenza (f) corrispondente a detta velocità mediamente costante; - (iii) confronto di detta prima ampiezza (A) con una predeterminata soglia (Th) e se detta prima ampiezza eccede detta predeterminata soglia allora - (iv) uno squilibrio del motore a combustione interna è identificato.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente una procedura di identificazione di un primo cilindro (i), di detti due o più cilindri, che causa detto squilibrio, detta procedura comprendendo i seguenti passi: - (iib) calcolo di una prima fase (fi(f/2)), relativa a detta prima ampiezza (Re(f/2)) rispetto ad una fase di riferimento (f(0)); - (v) preliminare suddivisione di un piano in settori angolari in numero pari ad un numero (N) di detti due o più cilindri e numerazione di detti settori consecutivamente secondo un ordine di accensione di detto motore a combustione interna a partire da una fase di riferimento (0); - (vi) individuazione di detto primo cilindro (i) che causa detto squilibrio, individuando un corrispondente settore (i), a cui detta prima fase (fi(f/2)) appartiene.
3. Metodo di soppressione di uno squilibrio di erogazione di coppia di un motore a combustione interna comprendente una preliminare procedura di identificazione di un primo cilindro (i), causante detto squilibrio, secondo la rivendicazione 2, e ulteriormente comprendente una correzione (ix) secondo uno delle seguenti tre opzioni: - (ixa) prima correzione di un parametro di funzionamento di detto primo cilindro (i) oppure - (ixb) seconda correzione di un parametro di funzionamento di un secondo cilindro (j), opposto a detto primo cilindro o - (ixc) terza correzione di un parametro di funzionamento dei cilindri restanti rispetto a detto primo cilindro (i).
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, ulteriormente comprendente i seguenti passi in successione: - (xi) acquisizione di un secondo segnale di detta velocità di rotazione di un relativo albero motore (CS) mediante un sensore di velocità; - (xii) conversione di detto secondo segnale in un secondo segnale nel dominio delle frequenze, (xiia) calcolando una seconda ampiezza (A’=Re(f/2)) di detta predeterminata frequenza; - (xiii) confronto di detta prima ampiezza (A) con detta seconda ampiezza (A’) e se detta seconda ampiezza eccede detta prima ampiezza, allora - (xiv) inversione di un segno di detta correzione ed effettuare detta prima, seconda o terza correzione di detto parametro, oppure, se detta prima ampiezza eccede detta seconda ampiezza allora - (ix) effettuazione di detta prima, seconda o terza correzione di detto parametro.
5. Metodo di soppressione secondo la rivendicazione 3 o 4, ulteriormente comprendente un passo (x) di memorizzazione una ultima precedente correzione (ix) mettendo in relazione tra loro . detto primo cilindro (i – mo); . detta prima o seconda o terza correzione (ixa, ixb, ixc); . detto segno di detta ultima correzione.
6. Metodo di soppressione secondo la rivendicazione 5, in cui quando risulta che un secondo cilindro (j) causa detto squilibrio e risulta che un primo cilindro opposto a detto secondo cilindro risulta essere stato precedentemente identificato e soggetto ad una prima correzione, allora il metodo comprende un passo di - (xiv) inversione di un segno di detta ultima correzione e (ix) correzione di detto parametro relativamente a detto primo cilindro secondo la rivendicazione 3.
7. Metodo di soppressione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 3 a 6, in cui detto parametro di funzionamento è un anticipo di accensione quando detto motore a combustione interna è ad accensione comandata.
8. Metodo di soppressione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 3 a 7, in cui dette condizioni di funzionamento a velocità costante coincidono con un funzionamento a minimo ed in cui detto motore a combustione interna è ad accensione comandata ed in cui detta soppressione è operata mediante detta prima correzione positiva o negativa di detto anticipo di accensione.
9. Metodo di soppressione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui dette condizioni di funzionamento a velocità costante del motore a combustione interna coincidono con una velocità maggiore di una velocità di minimo ed in cui detto motore a combustione interna è ad accensione comandata ed in cui detta soppressione è operata mediante detta seconda o terza correzione positiva o negativa di detto anticipo di accensione.
10. Metodo di soppressione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 3 a 6, in cui detto parametro di funzionamento riguarda una iniezione di carburante in termini di numero e tempistica di relative iniezioni e/o di massa complessiva di combustibile iniettato.
11. Programma di computer che comprende mezzi di codifica di programma atti a realizzare tutti passi (i - xiv) di una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 10, quando detto programma è fatto girare su di un computer.
12. Mezzi leggibili da computer comprendenti un programma registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma atti a realizzare tutti passi (i - xiv) di una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 10, quando detto programma è fatto girare su di un computer.
13. Dispositivo di identificazione di uno squilibrio di erogazione di coppia di un motore a combustione interna dotato di due o più cilindri, in condizioni di funzionamento a velocità costante del motore a combustione interna, comprendente - una unità di elaborazione (ECU), operativamente collegata con - un sensore (S) atto ad acquisire una velocità di rotazione detto motore a combustione interna e configurata per eseguire in successione i seguenti passi: - (i) acquisizione di un primo segnale di una velocità di rotazione di un relativo albero motore (CS) mediante un sensore di velocità; - (ii) conversione di detto primo segnale in un secondo segnale nel dominio delle frequenze, (iia) calcolando una prima ampiezza (A=Re(f/2)) di una predeterminata frequenza pari a metà di una frequenza relativa a detta velocità mediamente costante; - (iii) confronto di detta prima ampiezza con una predeterminata soglia (Th) e se detta prima ampiezza eccede detta predeterminata soglia allora - (iv) uno squilibrio del motore a combustione interna è identificato.
14. Dispositivo secondo la rivendicazione 13, in cui detta unità di elaborazione è ulteriormente configurata per eseguire una procedura di identificazione di un primo cilindro (i), di detti due o più cilindri, che causa detto squilibrio, in cui detta unità di elaborazione è configurata per eseguire i seguenti passi: - (iib) calcolo di una prima fase (fi(f/2)), relativa a detta prima ampiezza (A=Re(f/2)) rispetto ad una fase di riferimento (0); - (v) preliminare suddivisione di un piano in settori angolari in numero pari ad un numero (N) di detti due o più cilindri e numerazione di detti settori consecutivamente secondo un ordine di accensione di detto motore a combustione interna a partire da una fase di riferimento (f(0)); - (vi) individuazione di detto primo cilindro che causa detto squilibrio, individuando un corrispondente settore (i), a cui detta prima fase (fi(f/2)) appartiene.
15. Dispositivo di soppressione di uno squilibrio di erogazione di coppia di un motore a combustione interna comprendente un dispositivo di identificazione di uno squilibrio di erogazione di coppia di un motore a combustione interna secondo la rivendicazione 14, in cui detto dispositivo è ulteriormente configurato per effettuare una correzione (ix) secondo uno delle seguenti tre opzioni: - (ixa) prima correzione di un parametro di funzionamento di detto primo cilindro oppure - (ixb) seconda correzione di un parametro di funzionamento di un secondo cilindro (j), opposto a detto primo cilindro o - (ixc) terza correzione di un parametro di funzionamento dei cilindri restanti rispetto a detto primo cilindro.
16. Dispositivo secondo la rivendicazione 15, ulteriormente configurato per eseguire i seguenti passi in successione: - (xi) acquisizione di un secondo segnale di detta velocità di rotazione di un relativo albero motore (CS) mediante un sensore di velocità; - (xii) conversione di detto secondo segnale in un secondo segnale nel dominio delle frequenze, (xiia) calcolando una seconda ampiezza (A’=Re(f/2)) di detta predeterminata frequenza; - (xiii) confronto di detta prima ampiezza con detta seconda ampiezza e se detta seconda ampiezza eccede detta prima ampiezza, allora - (xiv) inversione di un segno di detta correzione ed effettuare detta prima, seconda o terza correzione di detto parametro, oppure, se detta prima ampiezza eccede detta seconda ampiezza allora - (ix) effettuazione di detta prima, seconda o terza correzione di detto parametro.
17. Dispositivo secondo la rivendicazione 16, in cui detta unità di elaborazione è configurata in modo che quando risulta che un secondo cilindro (j) causa detto squilibrio e risulta che un primo cilindro opposto a detto secondo cilindro risulta essere stato precedentemente identificato e soggetto ad una prima correzione, allora il metodo comprende un passo di - (xiv) inversione di un segno di detta ultima correzione e (ix) correzione di detto parametro relativamente a detto primo cilindro secondo la rivendicazione 3.
18. Dispositivo di soppressione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 14 a 17, in cui detto motore a combustione interna comprende una circuiteria (C) di comando di un’accensione ed in cui detto parametro di funzionamento è un anticipo di accensione operato da detta circuiteria.
19. Dispositivo di soppressione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 14 a 18, in cui dette condizioni di funzionamento a velocità costante coincidono con un funzionamento a minimo ed in cui detto motore a combustione interna è ad accensione comandata ed in cui detto dispositivo è configurato per operare detta soppressione mediante detta prima correzione positiva o negativa di detto anticipo di accensione.
20. Dispositivo di soppressione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 15 a 19, in cui dette condizioni di funzionamento a velocità costante del motore a combustione interna, coincidono con una velocità maggiore di una velocità di minimo ed in cui detto motore a combustione interna è ad accensione comandata ed in cui detta soppressione è operata mediante detta seconda o terza correzione positiva o negativa di detto anticipo di accensione.
21. Dispositivo di soppressione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 14 a 17, in cui detto motore a combustione comprende un sistema di iniezione di carburante atto a controllare selettivamente modalità e massa complessiva di carburante iniettato in ciascun singolo cilindro di detti due o più, ed in cui detto parametro di funzionamento riguarda una iniezione di carburante in termini di modalità e/o temporizzazione e/o di massa complessiva di combustibile iniettato in ciascun ciclo di combustione.
22. Veicolo terrestre dotato di un motore a combustione interna (E) comprendente due o più cilindri e caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di identificazione, secondo una delle rivendicazioni 13 o 14 di uno squilibrio di erogazione di coppia di detto motore a combustione interna, in condizioni di funzionamento a velocità costante, e preferibilmente di un dispositivo di soppressione di detto squilibrio secondo una qualunque delle rivendicazioni da 15 a 21.