IT202100029297A1 - Metodo di controllo di un dispositivo riscaldatore per un sistema di scarico di un motore a combustione interna - Google Patents

Metodo di controllo di un dispositivo riscaldatore per un sistema di scarico di un motore a combustione interna Download PDF

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Elena Ceccarelli
Alessandro Mantovanelli
Federico Ogliaro
Marco Bovina
Luigi Lubrano
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Description

D E S C R I Z I O N E
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?METODO DI CONTROLLO DI UN DISPOSITIVO RISCALDATORE PER UN SISTEMA DI SCARICO DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA?
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione ? relativa ad un metodo di controllo di un dispositivo riscaldatore per un sistema di scarico di un motore a combustione interna.
ARTE ANTERIORE
Un sistema di scarico di un motore a combustione interna comprende un condotto di scarico lungo il quale ? installato almeno un dispositivo di trattamento dei gas di scarico provenienti dal motore a combustione interna; in particolare ? sempre previsto un catalizzatore (ossidante o riducente) a cui si pu? aggiungere un filtro antiparticolato. Il catalizzatore per funzionare (cio? per realizzare la conversione catalitica) richiede di operare ad una temperatura di esercizio relativamente elevata (un moderno catalizzatore lavora a temperature prossime anche agli 800?C) in quanto le reazioni chimiche di conversione di idrocarburi incombusti, ossidi di azoto e monossido di carbonio in anidride carbonica, acqua e azoto avvengono solo una volta che ? stata raggiunta la temperatura di lavoro.
Durante una fase di avviamento a freddo (cio? quando il motore a combustione interna viene accesso dopo una sosta prolungata per effetto della quale la temperatura delle varie componenti del motore a combustione interna ? arrivata alla temperatura ambiente), la temperatura del catalizzatore rimane per un tempo relativamente lungo (anche alcuni minuti in inverno e durante un percorso cittadino lungo il quale il motore a combustione interna gira sempre al minimo o quasi) molto al di sotto della temperatura di esercizio. Di conseguenza, durante la fase di avviamento a freddo, cio? durante il periodo di tempo in cui il catalizzatore non ha ancora raggiunto la sua temperatura di esercizio, le emissioni inquinanti in uscita sono elevate perch? l'effetto di purificazione del catalizzatore ? nullo o comunque poco efficace.
Per velocizzare il raggiungimento della temperatura di esercizio del catalizzatore, i documenti brevettuali EP0631039A1, WO2012139801A1 e US8006487B2 propongono di installare lungo il condotto di scarico un dispositivo riscaldatore che bruciando del carburante genera un flusso di aria (molto) calda che attraversa il catalizzatore. In particolare il dispositivo riscaldatore comprende una camera di combustione che ? collegata in uscita al condotto di scarico (immediatamente a monte del catalizzatore) ed ? collegata in ingresso ad un ventilatore che genera un flusso di aria che attraversa la camera di combustione; nella camera di combustione sono disposti anche un iniettore di carburante che inietta del carburante che si miscela con l?aria ed una candela che scocca ciclicamente delle scintille per accedere la miscela aria-carburante in modo da ottenere la combustione che riscalda l?aria stessa.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione ? fornire un metodo di controllo di un dispositivo riscaldatore per un sistema di scarico di un motore a combustione interna, il quale metodo di controllo permetta di garantire una combustione completa del carburante (ovvero senza immettere nel condotto di scarico del carburante incombusto) con una minima produzione di sostanze inquinanti (ad esempio CO, HC ed NOx) e, inoltre, sia di facile ed economica implementazione.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo di un dispositivo riscaldatore per un sistema di scarico di un motore a combustione interna, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione preferite della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustra un esempio di attuazione non limitativi, in cui:
? la figura 1 ? una vista schematica e parziale di un sistema di scarico di un motore a combustione interna provvisto di un dispositivo riscaldatore controllato in accordo con la presente invenzione;
? la figura 2 illustra un modello matematico di un iniettore di carburante del dispositivo riscaldatore della figura 1; e
? le figure 3 e 4 sono due diagrammi che mostrano i valori assunti rispettivamente da una portata di aria desiderata e da un rapporto di miscela desiderato in diverse fasi di un ciclo di utilizzo del dispositivo riscaldatore della figura 1.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL?INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 ? indicato nel suo complesso un sistema di scarico di un motore 2 a combustione interna.
Il sistema 1 di scarico comprende un condotto 3 di scarico che si origina da un collettore di scarico del motore 2 a combustione interna e termina con un silenziatore 4 dal quale i gas di scarico vengono immessi nell?atmosfera. Lungo il condotto 3 di scarico ? installato almeno un dispositivo 5 di trattamento dei gas di scarico provenienti dal motore a combustione interna; in particolare ? sempre previsto un catalizzatore (ossidante o riducente) a cui si pu? aggiungere un filtro antiparticolato. Il catalizzatore per funzionare (cio? per realizzare la conversione catalitica) richiede di operare ad una temperatura di esercizio relativamente elevata (un moderno catalizzatore lavora a temperature prossime anche agli 800?C) in quanto le reazioni chimiche di conversione di idrocarburi incombusti, ossidi di azoto e monossido di carbonio in anidride carbonica, acqua e azoto avvengono solo una volta che ? stata raggiunta la temperatura di lavoro.
Per velocizzare il riscaldamento del dispositivo 5 di trattamento, ovvero per permettere al dispositivo 5 di trattamento di raggiungere pi? velocemente la propria temperatura di esercizio, il sistema 1 di scarico comprende un dispositivo 6 riscaldatore che bruciando del carburante genera un flusso di aria (molto) calda che attraversa il dispositivo 5 di trattamento.
Il dispositivo 6 riscaldatore comprende una camera 7 di combustione che ? collegata in uscita al condotto 3 di scarico (immediatamente a monte del dispositivo 5 di trattamento) ed ? collegata in ingresso ad un ventilatore 8 (ovvero ad una pompa di aria) che genera un flusso di aria che attraversa la camera 7 di combustione; nella camera 7 di combustione sono disposti anche un iniettore 9 di carburante che inietta del carburante che si miscela con l?aria ed una candela 10 che scocca ciclicamente delle scintille per accedere la miscela aria-carburante in modo da ottenere la combustione che riscalda l?aria stessa. La camera 7 di combustione del dispositivo 6 riscaldatore termina con un condotto 11 di uscita che si innesta nel condotto 3 di scarico (immediatamente a monte del dispositivo 5 di trattamento).
Il dispositivo 6 riscaldatore comprende un corpo 12 tubolare (ad esempio di forma cilindrica ed avente una sezione trasversale circolare oppure ellittica) in cui sono montati l?iniettore 9 di carburante e la candela 10; attraverso il corpo 12 tubolare ? ricavata (almeno) una apertura 13 di ingresso che ? collegata al ventilatore 8 mediante un condotto 14 di ingresso per ricevere un flusso di aria che ? diretto nella camera 7 di combustione e si miscela con il carburante iniettato dall?iniettore 9 di carburante. Secondo una possibile (ma non vincolante) forma di attuazione illustrata nella figura 1, in corrispondenza della apertura 18 di ingresso ? disposta una valvola 15 di non ritorno che permette un flusso di aria solo verso la camera 7 di combustione (cio? in ingresso al corpo 12 tubolare).
Il dispositivo 6 riscaldatore comprende una unit? 16 di controllo (schematicamente illustrata nella figura 1) che ? configurata per controllare tutto il funzionamento del dispositivo 6 riscaldatore, ovvero per pilotare il ventilatore 8, l?iniettore 9, e la candela 10 in modo coordinato per raggiungere nel modo pi? efficiente ed efficace possibile l?obiettivo desiderato (ovvero riscaldare rapidamente il dispositivo 5 di trattamento senza danneggiare per eccesso di temperatura il dispositivo 5 di trattamento stesso e minimizzando la produzione di sostanze inquinanti).
Secondo una possibile forma di attuazione illustrata nella figura 1, il dispositivo 6 riscaldatore comprende un sensore 17 di temperatura che ? disposto lungo il condotto 11 di uscita per misurare la temperatura dell?aria calda che fluisce attraverso il condotto 11 di uscita; in alternativa, il sensore 17 di temperatura potrebbe essere disposto lungo il condotto 3 di scarico a valle del punto di innesto del condotto 11 di uscita (ed a monte del dispositivo 5 di trattamento) per misurare la temperatura della miscela di gas di scarico ed aria calda che fluisce attraverso il condotto 3 di scarico. L?unit? 16 di controllo sfrutta le lettura del sensore 17 di temperatura per controllare (eventualmente in retroazione) la combustione nella camera 7 di combustione in modo tale da riscaldare velocemente il dispositivo 5 di trattamento senza danneggiare per eccesso di temperatura il dispositivo 5 di trattamento stesso.
Secondo quanto illustrato nella figura 1, al condotto 3 di scarico sono accoppiate due sonde 18 e 19 lambda che sono rispettivamente disposte a monte ed a valle del dispositivo 5 di trattamento e sono atte a rilevare la concentrazione di ossigeno all'interno dei gas di scarico; preferibilmente le sonde 18 e 19 lambda sono di tipo UEGO (?Universal Exhaust Gas Oxygen?).
In uso, l?unit? 16 di controllo riceve (ad esempio attraverso un BUS del veicolo in cui ? installato il sistema 1 scarico) la richiesta di eseguire un ciclo di utilizzo del dispositivo 6 riscaldatore per pre-riscaldare il dispositivo 5 di trattamento.
Durante un ciclo di utilizzo del dispositivo 6 riscaldatore, l?unit? 16 di controllo aziona il ventilatore 8 (pilotando un motore 20 elettrico che porta in rotazione il ventilatore 8) per alimentare dell?aria nella camera 7 di combustione, attiva (apre) l?iniettore 9 di carburante per iniettare del carburante nella camera 7 di combustione, ed attiva ciclicamente la candela 10 per fare scoccare delle scintille che determinino l?accensione della miscela ariacarburante presente nella camera 7 di combustione. In particolare, l?unit? 16 di controllo stabilisce una portata QAIR-TARGET di aria desiderata che deve venire alimentata dal ventilatore 8 (e quindi pilota di conseguenza il motore 20 elettrico che aziona il ventilatore 8 per alimentare la portata QAIR-TARGET di aria desiderata), stabilisce un rapporto ?TARGET di miscela (ovvero un rapporto tra aria e carburante) desiderato, e determina una portata QFUEL-TARGET di carburante desiderata in funzione della portata QAIR-TARGET di aria desiderata e del rapporto ?TARGET di miscela desiderato (e quindi pilota l?iniettore 9 di carburante per iniettare la portata QFUEL-TARGET di carburante desiderata).
Secondo una preferita forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo stabilisce una frequenza f di attivazione dell?iniettore 9 di carburante (ovvero una frequenza f con cui l?iniettore 9 di carburante viene ciclicamente aperto) e determina un tempo TINJ di iniezione (ovvero il tempo per il quale una bobina dell?iniettore 9 di carburante deve venire eccitata) per ciascuna attivazione dell?iniettore 9 di carburante in funzione della frequenza f di attivazione, della portata QAIR-TARGET di aria desiderata, e del rapporto ?TARGET di miscela desiderato. In particolare, l?unit? 16 di controllo calcola la portata QFUEL-TARGET di carburante desiderata dividendo la portata QAIR-TARGET di aria desiderata per il rapporto ?TARGET di miscela desiderato; successivamente l?unit? 16 di controllo calcola la quantit? di carburante da iniettare ad ogni attivazione dividendo la portata QFUEL-TARGET di carburante per la frequenza f di attivazione. Infine, l?unit? 16 di controllo utilizza un modello matematico dell?iniettore 9 di carburante per determinare il tempo TINJ di iniezione in funzione della quantit? di carburante da iniettare ad ogni attivazione.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 2, il modello matematico dell?iniettore 9 di carburante ? di tipo lineare, ovvero ? rappresentato da una retta nel piano cartesiano composto in ascissa dal tempo TINJ di iniezione ed in ordinata dalla quantit? Q di carburante che viene iniettato. Tale modello matematico lineare dell?iniettore 9 di carburante ? piuttosto preciso a condizionare di fare operare l?iniettore 9 di carburante al di fuori della cosiddetta zona balistica (ovvero di fare operare l?iniettore 9 di carburante con tempi di iniezione sufficientemente grandi).
Secondo una possibile forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo determina il tempo TINJ di iniezione mediante una logica di controllo ad anello aperto ed utilizzando la seguente equazione:
TINJ = k * QFUEL-TARGET / f q [1] in cui: ;k costante moltiplicativa (rappresentante la pendenza della retta illustrata nella figura 3 che definisce il modello matematico dell?iniettore 9 di carburante); ;TINJ tempo di iniezione; ;QFUEL-TARGET portata di carburante desiderata; ;f frequenza di attivazione; ;q costante additiva (rappresentante lo scostamento della retta illustrata nella figura 3 che definisce il modello matematico dell?iniettore 9 di carburante). ;Secondo una alternativa forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo determina il tempo TINJ di iniezione combinando una logica di controllo ad anello aperto ed una logica di controllo ad anello chiuso ed utilizzando quindi la seguente equazione: ;TINJ = k * QFUEL-TARGET / f q KCORR [2] in cui:
k costante moltiplicativa;
TINJ tempo di iniezione;
QFUEL-TARGET portata di carburante desiderata;
f frequenza di attivazione;
q costante additiva;
KCORR coefficiente di correzione ad anello chiuso. L?unit? 16 di controllo determina il coefficiente KCORR di correzione in funzione di una differenza tra il rapporto ?TARGET di miscela desiderato ed un rapporto ?REAL di miscela effettivo (misurato ad esempio utilizzando la sonda 18 lambda). Secondo una preferita forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo calcola il coefficiente KCORR di correzione utilizzando una equazione.
Secondo una preferita forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo annulla (ovvero rende nullo, azzera) il coefficiente KCORR di correzione fornito dall?equazione [3] quando la differenza (che rappresenta l?errore del controllo) tra il rapporto ?TARGET di miscela desiderato ed il rapporto ?REAL di miscela effettivo ? in valore assoluto inferiore ad un primo valore di soglia. In questo modo, si evita di fare intervenire la correzione determinata dalla logica di controllo ad anello chiuso quando l?errore del controllo (ovvero la differenza tra il rapporto ?TARGET di miscela desiderato ed il rapporto ?REAL di miscela effettivo) ? piccolo e quindi accettabile; di conseguenza, il pilotaggio dell?iniettore 9 di carburante risulta meno ?nervoso?, ovvero meno soggetto a continue e piccole oscillazioni attorno ad un punto di equilibrio.
Secondo una preferita forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo riduce il coefficiente KCORR di correzione fornito dalla corrispondente equazione quando la differenza (che rappresenta l?errore del controllo) tra il rapporto ?TARGET di miscela desiderato ed il rapporto ?REAL di miscela effettivo ? in valore assoluto superiore ad un secondo valore di soglia. Ad esempio, quando l?errore del controllo ? in valore assoluto superiore al secondo valore di soglia, l?unit? 16 di controllo potrebbe moltiplicare il coefficiente KCORR di correzione fornito dall?equazione [3] per un coefficiente di riduzione compreso tra 20% ed 80%; il coefficiente di riduzione pu? essere costante oppure progressivamente crescente all?aumentare dell?errore del controllo. In questo modo, il controllo interviene in modo pi? graduale (e quindi pi? stabilizzante) evitando di applicare correzioni troppo grandi tra una iniezione di carburante e l?iniezione di carburante successiva.
Secondo quanto illustrato nelle figure 3 e 4, l?intero ciclo di utilizzo del dispositivo 6 riscaldatore viene diviso in tre fasi: una fase A di accensione (tra l?istante t0 e l?istante t1), una fase B di transitorio (tra l?istante t1 e l?istante t2), ed in una fase C di regime (tra l?istante t2 e l?istante t3) al termine della quale il dispositivo 6 riscaldator viene spento.
A ciascuna fase A, B o C viene assegnata una corrispondente durata ?T diversa da una durata ?T delle altri fasi A, B o C, una corrispondente portata QAIR-TARGET di aria desiderata diversa da una portata QAIR-TARGET di aria desiderata delle altri fasi A, B o C, ed un corrispondente rapporto ?TARGET di miscela desiderato diverso da un rapporto ?TARGET di miscela desiderato delle altri fasi A, B o C. Ovviamente, per ciascuna fase A, B o C, i valori del corrispondente vettore (durata ?T, portata QAIR-TARGET di aria desiderata, rapporto ?TARGET di miscela desiderato) possono venire parametrizzati in funzione delle condizioni al contorno (ad esempio temperatura esterna, temperatura del liquido di raffreddamento del motore 2 a combustione interna, temperatura del dispositivo 5 di trattamento?) in modo tale da adattare i valori alle condizioni al contorno.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 3, la portata QAIR-TARGET di aria desiderata della fase A di accensione ? costante nel tempo ed ? inferiore alla portata QAIR-TARGET di aria desiderata della fase C di regime che ? anch?essa costante nel tempo. Inoltre. la portata QAIR-TARGET di aria desiderata della fase B di transitorio ? all?inizio pari alla portata QAIR-TARGET di aria desiderata della fase A di accensione, ? alla fine pari alla portata QAIR-TARGET di aria desiderata della fase C di regime, e cresce progressivamente, in particolare mediante una rampa lineare, tra l?inizio e la fine.
Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 4, in ogni fase del ciclo di utilizzo del dispositivo 6 riscaldatore il rapporto ?TARGET di miscela desiderato ? superiore ad 1, ovvero la combustione nella camera 7 di combustione avviene sempre con un eccesso di aria. Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 3, il rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase A di accensione ? inferiore al rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase B di transitorio, ed a sua volta il rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase B di transitorio ? inferiore al rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase C di regime. Secondo una preferita forma di attuazione illustrata nella figura 3, in cui in ciascuna delle tre fasi A, B o C il rapporto ?TARGET di miscela desiderato ? costante. Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, il rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase A di accensione ? costante nel tempo ed ? inferiore al rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase C di regime che ? anch?esso costante nel tempo; inoltre, il rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase B di transitorio ? all?inizio pari al rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase A di accensione, ? alla fine pari al rapporto ?TARGET di miscela desiderato della fase C di regime, e cresce progressivamente, in particolare mediante una rampa lineare, tra l?inizio e la fine.
Secondo una possibile forma di attuazione, la frequenza f di attivazione dell?iniettore 9 di carburante ? sempre costante ed ? uguale per tutte e tre le fasi A, B e C. Secondo una alternativa forma di attuazione, anche la frequenza f di attivazione dell?iniettore 9 di carburante varia tra le tre fasi A, B e C (generalmente la frequenza f di attivazione ? pi? piccola nella fase A di accensione in cui si inietta meno carburante ed ? pi? grande nella fase C di regime in cui si inietta pi? carburante). Secondo una preferita forma di attuazione, la frequenza f di attivazione dell?iniettore 9 di carburante viene stabilita per fare in modo che la quantit? di carburante che deve venire iniettata dall?iniettore 9 di carburante in una singola attivazione sia sufficientemente grande da evitare di fare operare l?iniettore 9 di carburante nella cosiddetta zona balistica.
Secondo una preferita forma di attuazione, la frequenza f di attivazione dell?iniettore 9 di carburante viene stabilita in modo tale da prevedere un intervallo di tempo tra due attivazioni successive superiore ad un tempo di trasporto necessario ai gas presenti nella camera 7 di combustione per raggiungere la sonda 18 o 19 lambda installata nel sistema 1 di scarico; in questo modo, la sonda 18 o 19 lambda pu? rilevare i risultati dell?ultima combustione nella camera 7 di combustione prima di dovere programma la combustione successiva.
Secondo una preferita forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo pilota la candela 10 con una frequenza sempre costante ? generalmente (sensibilmente) superiore alla frequenza f di attivazione dell?iniettore 9 di carburante; ad esempio l?unit? 16 di controllo potrebbe pilotare la candela 10 con una frequenza sempre costante che ? dieci volte la frequenza f di attivazione dell?iniettore 9 di carburante.
Secondo una preferita forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo attiva la candela 10 per generare un certo numero di scintille a vuoto (ovvero senza che via sia carburante da accendere nella camera 7 di combustione) prima di iniziare un ciclo di utilizzo del dispositivo 6 riscaldatore e dopo avere concluso un ciclo di utilizzo del dispositivo 6 riscaldatore. Lo scopo di queste attivazioni a vuoto della candela 10 ? di pulire gli elettrodi della candela 10 da eventuali residui della combustione.
Secondo una possibile forma di attuazione, l?unit? 16 di controllo determina ciclicamente un rapporto ?REAL di miscela effettivo, memorizza un andamento temporale del rapporto ?REAL di miscela effettivo durante almeno un ciclo di utilizzo campione del dispositivo 6 riscaldatore, confronta l?andamento temporale del rapporto ?REAL di miscela effettivo durante un ciclo di utilizzo corrente con l?andamento temporale del rapporto ?REAL di miscela effettivo durante il ciclo di utilizzo campione, ed infine diagnostica un malfunzionamento se l?andamento temporale del rapporto ?REAL di miscela effettivo durante il ciclo di utilizzo corrente ? significativamente diverso dall?andamento temporale del rapporto ?REAL di miscela effettivo durante il ciclo di utilizzo campione. In particolare, in caso di diagnosi di malfunzionamento, l?unit? 16 di controllo verifica se prima del ciclo di utilizzo corrente ci siano stati cicli di utilizzo interrotti prima del loro completamento, e di conseguenza imputa il malfunzionamento ad un accumulo di carburante incombusto se prima del ciclo di utilizzo corrente ci sono stati cicli di utilizzo interrotti prima del loro completamento.
Le forme di attuazione qui descritte si possono combinare tra loro senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.
Il metodo di controllo sopra descritto presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, il metodo di controllo sopra descritto permette di ottenere in tutte le condizioni di funzionamento una combustione completa del carburante (ovvero senza immettere nel condotto 3 di scarico del carburante incombusto) con una minima produzione di sostanze inquinanti (ad esempio CO, HC ed NOx).
Inoltre, il metodo di controllo sopra descritto ? robusto e stabile anche in caso di disturbi accidentali al processo di combustione.
Inoltre, il metodo di controllo sopra descritto ? di semplice ed economica implementazione in quanto non richiedere n? una elevata potenza di calcolo, n? una elevata occupazione di memoria.
ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO DELLE FIGURE
1 sistema di scarico
2 motore a combustione interna 3 condotto di scarico
4 silenziatore
5 dispositivo di trattamento 6 dispositivo riscaldatore
7 camera di combustione
8 ventilatore
9 iniettore di carburante
10 candela
11 condotto di uscita
12 corpo tubolare
13 apertura di ingresso
14 condotto di ingresso
15 valvola di non ritorno
16 unit? di controllo
17 sensore di temperatura
18 sonda lambda
19 sonda lambda

Claims (19)

R I V E N D I C A Z I O N I
1) Metodo di controllo di un dispositivo (6) riscaldatore per un sistema (1) di scarico di un motore (2) a combustione interna; il dispositivo (6) riscaldatore comprende: un corpo (12) tubolare al cui interno ? ricavata una camera (7) di combustione; un iniettore (9) di carburante che ? montato per iniettare del carburante nella camera (7) di combustione; un ventilatore (8) per alimentare un flusso di aria diretto nella camera (7) di combustione e si miscela con il carburante; ed una candela (10) che ? montata nel corpo (12) tubolare per innescare la combustione di una miscela di aria e carburante; il metodo di controllo comprende le fasi di:
stabilire una portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata che deve venire alimentata dal ventilatore (8);
stabilire un rapporto (?TARGET) di miscela desiderato; determinare una portata (QFUEL-TARGET) di carburante desiderata in funzione della portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata e del rapporto (?TARGET) di miscela desiderato; pilotare il ventilatore (8) per alimentare la portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata; e
pilotare l?iniettore (9) di carburante per iniettare la portata (QFUEL-TARGET) di carburante desiderata;
il metodo di controllo ? caratterizzato dal fatto che di comprendere le ulteriori fasi di:
suddividere l?intero ciclo di utilizzo del dispositivo (6) riscaldatore in una fase (A) di accensione, in una fase (B) di transitorio, ed in una fase (C) di regime al termine della quale il dispositivo (6) riscaldator viene spento; ed assegnare a ciascuna fase (A, B, C) una corrispondente durata (?T) diversa da una durata (?T) delle altri fasi (A, B, C), una corrispondente portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata diversa da una portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata delle altri fasi (A, B, C), ed un corrispondente rapporto (?TARGET) di miscela desiderato diverso da un rapporto (?TARGET) di miscela desiderato delle altri fasi (A, B, C).
2) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di:
stabilire una frequenza (f) di attivazione dell?iniettore (9) di carburante; e
determinare un tempo (TINJ) di iniezione per ciascuna attivazione dell?iniettore (9) di carburante in funzione della frequenza (f) di attivazione, della portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata, e del rapporto (?TARGET) di miscela desiderato.
3) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 2 in cui la frequenza (f) di attivazione dell?iniettore (9) di carburante prevede un intervallo di tempo tra due attivazioni successive superiore ad un tempo di trasporto necessario ai gas presenti nella camera (7) di combustione per raggiungere una sonda lambda installata nel sistema (1) di scarico.
4) Dispositivo (6) riscaldatore secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il tempo (TINJ) di iniezione viene determinato solamente mediante una logica di controllo ad anello aperto ed utilizzando la seguente equazione:
TINJ = k * (QFUEL-TARGET / f) q [1] in cui:
k costante moltiplicativa;
TINJ tempo di iniezione;
QFUEL-TARGET portata di carburante desiderata;
f frequenza di attivazione;
q costante additiva.
5) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il tempo (TINJ) di iniezione viene determinato combinando una logica di controllo ad anello aperto ed una logica di controllo ad anello chiuso ed utilizzando la seguente equazione:
TINJ = k * (QFUEL-TARGET / f) q KCORR [2] in cui:
k costante moltiplicativa;
TINJ tempo di iniezione;
QFUEL-TARGET portata di carburante desiderata;
f frequenza di attivazione;
q costante additiva;
KCORR coefficiente di correzione ad anello chiuso.
6) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 5, in cui il coefficiente (KCORR) di correzione viene determinato in funzione di una differenza tra il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato ed un rapporto (?REAL) di miscela effettivo.
7) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 6, in cui il coefficiente (KCORR) di correzione viene determinato utilizzando una equazione.
8) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 7, in cui il coefficiente (KCORR) di correzione fornito dall?equazione viene annullato quando la differenza tra il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato ed il rapporto (?REAL) di miscela effettivo ? in valore assoluto inferiore ad un primo valore di soglia.
9) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il coefficiente (KCORR) di correzione fornito dall?equazione viene ridotto quando la differenza tra il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato ed il rapporto (?REAL) di miscela effettivo ? in valore assoluto superiore ad un secondo valore di soglia
10) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui in ogni fase del ciclo di utilizzo del dispositivo (6) riscaldatore il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato ? superiore ad 1.
11) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (A) di accensione ? inferiore al rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (B) di transitorio, ed il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (B) di transitorio ? inferiore al rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (C) di regime.
12) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui in ciascuna delle tre fasi (A, B, C) il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato ? costante.
13) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui:
il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (A) di accensione ? costante nel tempo ed ? inferiore al rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (C) di regime che ? anch?esso costante nel tempo; e
il rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (B) di transitorio ? all?inizio pari al rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (A) di accensione, ? alla fine pari al rapporto (?TARGET) di miscela desiderato della fase (C) di regime, e cresce progressivamente, in particolare mediante una rampa lineare, tra l?inizio e la fine.
14) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, in cui la portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata della fase (A) di accensione ? costante nel tempo ed ? inferiore alla portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata della fase (C) di regime che ? anch?essa costante nel tempo.
15) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 14, in cui la portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata della fase (B) di transitorio ? all?inizio pari alla portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata della fase (A) di accensione, ? alla fine pari alla portata (QAIR-TARGET) di aria desiderata della fase (C) di regime, e cresce progressivamente, in particolare mediante una rampa lineare, tra l?inizio e la fine.
16) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15 e comprendente l?ulteriore fase di:
determinare ciclicamente un rapporto (?REAL) di miscela effettivo;
memorizzare un andamento temporale del rapporto (?REAL) di miscela effettivo durante almeno un ciclo di utilizzo campione del dispositivo (6) riscaldatore;
confrontare l?andamento temporale del rapporto (?REAL) di miscela effettivo durante un ciclo di utilizzo corrente con l?andamento temporale del rapporto (?REAL) di miscela effettivo durante il ciclo di utilizzo campione; e diagnosticare un malfunzionamento se l?andamento temporale del rapporto (?REAL) di miscela effettivo durante il ciclo di utilizzo corrente ? significativamente diverso dall?andamento temporale del rapporto (?REAL) di miscela effettivo durante il ciclo di utilizzo campione.
17) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 16 e comprendente, in caso di diagnosi di malfunzionamento, le ulteriori fasi di:
verificare se prima del ciclo di utilizzo corrente ci siano stati cicli di utilizzo interrotti prima del loro completamento; ed
imputare il malfunzionamento ad un accumulo di carburante incombusto se prima del ciclo di utilizzo corrente ci sono stati cicli di utilizzo interrotti prima del loro completamento.
18) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 17 e comprendente l?ulteriore fase di attivare la candela (10) per generare un certo numero di scintille a vuoto prima di iniziare un ciclo di utilizzo del dispositivo (6) riscaldatore e dopo avere concluso un ciclo di utilizzo del dispositivo (6) riscaldatore.
19) Unit? (16) di controllo di un dispositivo (6) riscaldatore per un sistema (1) di scarico di un motore (2) a combustione interna; l?unit? (16) di controllo ? configurata per eseguire il metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 18.
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