ITBO20100605A1 - METHOD OF CHECKING THE SPEED OF AN INTERNAL COMBUSTION MOTOR OVER-POWERED BY A TURBOCHARGER - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: of the patent for Industrial Invention entitled:
"METODO DI CONTROLLO DELLA VELOCITA' DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA SOVRALIMENTATO MEDIANTE UN TURBOCOMPRESSORE" "SPEED CONTROL METHOD OF A BOOSTED INTERNAL COMBUSTION ENGINE BY MEANS OF A TURBOCHARGER"
SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR
La presente invenzione è relativa ad un metodo di controllo di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore. The present invention relates to a method of controlling a supercharged internal combustion engine by means of a turbocharger.
ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART
Come è noto, alcuni motori a combustione interna sono provvisti di un sistema di sovralimentazione a turbocompressore, il quale è in grado di aumentare la potenza sviluppata dal motore sfruttando l'entalpia dei gas di scarico per comprimere l'aria aspirata dal motore e quindi aumentare il rendimento volumetrico dell'aspirazione . As is known, some internal combustion engines are equipped with a turbocharging system, which is able to increase the power developed by the engine by exploiting the enthalpy of the exhaust gases to compress the air drawn in by the engine and therefore increase the volumetric efficiency of the suction.
Un sistema di sovralimentazione a turbocompressore comprende un turbocompressore provvisto di una turbina, la quale è disposta lungo un condotto di scarico per ruotare ad alta velocità sotto la spinta dei gas di scarico espulsi dal motore, e di un compressore, il quale è portato in rotazione dalla turbina ed è disposto lungo il condotto di alimentazione dell'aria per comprimere l'aria aspirata dal motore. A turbocharging system comprises a turbocharger equipped with a turbine, which is arranged along an exhaust duct to rotate at high speed under the thrust of the exhaust gases expelled from the engine, and a compressor, which is rotated from the turbine and is arranged along the air supply duct to compress the air sucked in by the engine.
In un sistema di sovralimentazione a turbocompressore è necessario mantenere il campo di funzionamento del turbocompressore all'interno di una zona utile dipendente dal punto motore sia per motivi funzionali (cioè per evitare funzionamenti irregolari o comunque a basso rendimento), sia per motivi strutturali (cioè per evitare danneggiamento del turbocompressore). In a turbocharging system, it is necessary to keep the operating range of the turbocharger within a useful area depending on the engine point both for functional reasons (i.e. to avoid irregular or low-efficiency operation) and for structural reasons (i.e. to avoid damage to the turbocharger).
In particolare, la zona utile del campo di funzionamento è limitata, nella parte sinistra di un piano portata massica ridotta/rapporto di compressione, dalla linea di pompaggio e, nella parte destra dello stesso piano, dalla cosiddetta "linea di saturazione". La linea di pompaggio delimita quindi una prima zona "proibita" ed è costituita dal luogo dei punti in cui l'equilibrio aerodinamico interno del compressore viene rotto e si ha un periodico, rumoroso e violento rifiuto di portata alla bocca, con effetti che possono essere distruttivi per la palettatura. La cosiddetta "linea di saturazione", che delimita una seconda zona "proibita" e corrisponde al raggiungimento di condizioni soniche (e conseguente blocco della portata) all'ingresso della turbina, definisce la massima portata possibile che il compressore può fornire nelle date condizioni dell'ambiente di aspirazione. In particular, the useful area of the operating range is limited, in the left part of a reduced mass flow / compression ratio plane, by the pumping line and, in the right part of the same plane, by the so-called "saturation line". The pumping line therefore delimits a first "forbidden" area and consists of the place where the internal aerodynamic balance of the compressor is broken and there is a periodic, noisy and violent refusal of flow to the mouth, with effects that can be destructive for blading. The so-called "saturation line", which delimits a second "forbidden" zone and corresponds to the achievement of sonic conditions (and consequent flow block) at the turbine inlet, defines the maximum possible flow rate that the compressor can supply in the given conditions of the suction environment.
La domanda di brevetto EP1741895A1 descrive un metodo di controllo di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore comprendente un compressore, una turbina atta a trascinare in rotazione il compressore sotto l'azione dei gas di scarico del motore, ed una valvola di wastegate atta a regolare la portata dei gas di scarico forniti in ingresso alla turbina per controllare la velocità di rotazione della turbina stessa in funzione di una pressione obiettivo di sovralimentazione richiesta in uscita del compressore. Il metodo di controllo descritto nella domanda di brevetto EP1741895A1 comprende le fasi di misurare la pressione dell'aria aspirata in ingresso dal compressore; determinare la portata massica del compressore; calcolare, attraverso una mappa predeterminata che caratterizza il funzionamento del compressore, ed in funzione della velocità limite di rotazione prefissata, della pressione dell'aria misurata e della portata massica, una pressione limite di sovralimentazione, la quale è correlata alla pressione dell'aria ottenibile in uscita dal compressore quando la turbina ruota ad una velocità sostanzialmente uguale alla velocità limite prefissata; verificare se una pressione obiettivo di sovralimentazione richiesta soddisfa una relazione prefissata con la pressione limite di sovralimentazione calcolata; nel caso in cui la relazione risulti soddisfatta, azionare la valvola di wastegate per controllare la velocità di rotazione della turbina in funzione della pressione di sovralimentazione limite così da limitare la velocità di rotazione del turbocompressore ad un valore sostanzialmente uguale alla velocità limite prefissata . Patent application EP1741895A1 describes a method of controlling a supercharged internal combustion engine by means of a turbocharger comprising a compressor, a turbine suitable for driving the compressor in rotation under the action of the engine exhaust gases, and a wastegate valve suitable for to regulate the flow rate of the exhaust gases supplied to the turbine inlet to control the rotation speed of the turbine itself as a function of a target supercharging pressure required at the compressor outlet. The control method described in patent application EP1741895A1 comprises the steps of measuring the pressure of the air sucked in by the compressor; determine the mass flow rate of the compressor; calculate, through a predetermined map that characterizes the operation of the compressor, and as a function of the predetermined limit speed of rotation, the measured air pressure and the mass flow rate, a supercharging limit pressure, which is correlated to the obtainable air pressure at the compressor outlet when the turbine rotates at a speed substantially equal to the predetermined limit speed; check whether a target boost pressure required satisfies a predetermined relationship with the calculated boost limit pressure; if the relationship is satisfied, actuate the wastegate valve to control the rotation speed of the turbine as a function of the limit boost pressure so as to limit the rotation speed of the turbocharger to a value substantially equal to the predetermined limit speed.
La domanda di brevetto EP2014894A1 descrive invece un metodo di controllo di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore provvisto di una turbina e di un compressore che prevede stabilire in un piano Portata massica ridotta / Rapporto di compressione almeno una curva limite di funzionamento, almeno una curva di intervento di una valvola di wastegate che regola un condotto di bypass della turbina ed almeno una curva di intervento di una valvola di Poff che regola un condotto di bypass del compressore. Il metodo di controllo secondo la domanda di brevetto EP2014894A1 prevede di utilizzare la curva limite di funzionamento per limitare l'obiettivo di pressione a valle del compressore utilizzato dal controllo motore. Il metodo prevede inoltre di comandare l'apertura della valvola di wastegate se viene superata la curva di intervento della valvola di wastegate e comandare l'apertura della valvola di Poff se viene superata la curva di intervento della valvola di Poff. Patent application EP2014894A1, on the other hand, describes a method of controlling a supercharged internal combustion engine by means of a turbocharger equipped with a turbine and a compressor which provides for establishing in a plane Reduced mass flow / compression ratio at least one operating limit curve, at least an intervention curve of a wastegate valve that regulates a turbine bypass duct and at least one intervention curve of a Poff valve that regulates a compressor bypass duct. The control method according to patent application EP2014894A1 provides for using the operating limit curve to limit the pressure target downstream of the compressor used by the motor control. The method also provides to command the opening of the wastegate valve if the intervention curve of the wastegate valve is exceeded and to command the opening of the Poff valve if the intervention curve of the Poff valve is exceeded.
Il metodo di controllo descritto da EP2014894A1 è in grado di assicurare che il campo di funzionamento del turbocompressore rimanga all'interno della zona utile in qualsiasi condizione di funzionamento del motore a combustione interna, anche se presenta l'inconveniente di non ottimizzare le performance del turbo compressore in una porzione della zona utile che si trova in prossimità della linea di pompaggio The control method described by EP2014894A1 is able to ensure that the operating range of the turbocharger remains within the useful area in any operating condition of the internal combustion engine, even if it has the drawback of not optimizing the performance of the turbo. compressor in a portion of the useful area which is located near the pumping line
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo di controllo di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore, il quale metodo di controllo sia di facile ed economica implementazione e, in particolare, sia in grado di ottimizzare le performance del turbo compressore in una porzione della zona utile del campo di funzionamento del turbocompressore che si trova in prossimità della linea di pompaggio. The object of the present invention is to provide a control method of a supercharged internal combustion engine by means of a turbocharger, which control method is easy and economical to implement and, in particular, is capable of optimizing the performance of the turbo compressor in a portion of the useful area of the operating range of the turbocharger which is located near the pumping line.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo di un motore a combustione interna sovralimentato mediante un turbocompressore secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate. According to the present invention there is provided a method of controlling a supercharged internal combustion engine by means of a turbocharger according to what is claimed by 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 mediante un turbocompressore e provvisto di una centralina elettronica di controllo che implementa un metodo di controllo realizzato secondo la presente invenzione; Figure 1 schematically illustrates an internal combustion engine supercharged by means of a turbocharger and provided with an electronic control unit which implements a control method implemented according to the present invention;
la figura 2 illustra le curve caratteristiche di un compressore del turbocompressore della figura 1 in un piano Portata massica ridotta / Rapporto di Compressione; e Figure 2 illustrates the characteristic curves of a compressor of the turbocharger of Figure 1 in one plane Reduced Mass Flow / Compression Ratio; And
le figure da 3 a 6 illustrano un piano Portata massica ridotta / Rapporto di compressione in cui sono rappresentate delle curve limite di funzionamento e delle curve di intervento utilizzate nel metodo di controllo implementato nella centralina elettronica di controllo della figura 1. Figures 3 to 6 illustrate a reduced mass flow / compression ratio plan in which operating limit curves and intervention curves used in the control method implemented in the electronic control unit of figure 1 are represented.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un motore a combustione interna sovralimentato mediante un sistema 2 di sovralimentazione a turbocompressore . In Figure 1, the number 1 indicates as a whole an internal combustion engine supercharged by means of a turbocharger supercharging system 2.
Il motore 1 a combustione interna comprende quattro cilindri 3, ciascuno dei quali è colleqato 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). Il collettore 4 di aspirazione riceve aria fresca (cioè aria proveniente dall'ambiente esterno) attraverso un condotto 6 di aspirazione, il quale è provvisto di un filtro 7 aria ed è reqolato da una valvola 8 a farfalla. Lunqo il condotto 6 di aspirazione è disposto un intercooler 9 avente la funzione di raffreddare l'aria aspirata. Al collettore 5 di scarico è colleqato un condotto 10 di scarico che alimenta i qas di scarico prodotti dalla combustione ad un sistema di scarico, il quale emette i qas prodotti dalla combustione nell'atmosfera e comprende normalmente almeno un catalizzatore 11 ed almeno un silenziatore (non illustrato) disposto a valle del catalizzatore 11. The internal combustion engine 1 comprises four 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 via at least one respective exhaust valve (not shown ). The intake manifold 4 receives fresh air (ie air coming from the external environment) through an intake duct 6, which is provided with an air filter 7 and is regulated by a butterfly valve 8. An intercooler 9 having the function of cooling the sucked air is arranged along the intake duct 6. Connected to the exhaust manifold 5 is an exhaust duct 10 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 2 di sovralimentazione del motore 1 a combustione interna comprende un turbocompressore 12 provvisto di una turbina 13, che è disposta lunqo il condotto 10 di scarico per ruotare ad alta velocità sotto l'azione dei qas 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 alimentata nel condotto 6 di alimentazione. The supercharging system 2 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 fed into 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 un attuatore 17. Lungo il condotto 6 di scarico è previsto un condotto 18 di bypass, il quale 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 18 di bypass è disposta una valvola 19 Poff, la quale è atta a regolare (in particolare, diminuire) la pressione di sovralimentazione attraverso il condotto 18 di bypass (oppure alternativamente mediante uno sfiato in aria) ed è pilotata da un attuatore 20. 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 an actuator 17. Along the exhaust duct 6 is provided a bypass duct 18, which is connected in parallel to the compressor 14 so as to have its ends connected upstream and downstream of the compressor 14 itself. A valve 19 Poff is arranged along the bypass duct 18, which is adapted to regulate (in particular, decrease) the boost pressure through the bypass duct 18 (or alternatively by means of an air vent) and is piloted by an actuator 20.
Il motore 1 a combustione interna è controllato da una centralina 21 elettronica di controllo, la quale sovrintende al funzionamento di tutte le componenti del motore 1 a combustione interna tra le quali il sistema 2 di sovralimentazione. In particolare, la centralina 21 elettronica di controllo pilota gli attuatori 17 e 20 della valvola 16 di wastegate e della valvola 19 Poff. La centralina 21 elettronica di controllo è collegata a dei sensori 22 che misurano la temperatura TDe la pressione P0lungo il condotto 6 di aspirazione a monte del compressore 14, a dei sensori 23 che misurano la pressione lungo il condotto 6 di aspirazione a monte della valvola 8 a farfalla, ed a dei sensori 24 che misurano la temperatura e la pressione all'interno del collettore 4 di aspirazione. Inoltre, la centralina 21 elettronica di controllo è collegata ad un sensore 25 che misura la posizione angolare (e quindi la velocità di rotazione) di un albero motore del motore 1 a combustione interna ed un sensore 26 che misura la fase delle valvole di aspirazione e/o di scarico. E' altresì importante evidenziare che non sono previsti sensori atti a misurare la velocità di rotazione del turbocompressore 12. The internal combustion engine 1 is controlled by an electronic control unit 21, which supervises the operation of all the components of the internal combustion engine 1, including the supercharging system 2. In particular, the electronic control unit 21 drives the actuators 17 and 20 of the wastegate valve 16 and of the Poff valve 19. The electronic control unit 21 is connected to sensors 22 which measure the temperature T and the pressure P0 along the suction line 6 upstream of the compressor 14, to sensors 23 which measure the pressure along the suction line 6 upstream of the valve 8. butterfly valve, and to sensors 24 which measure the temperature and pressure inside the intake manifold 4. Furthermore, the electronic control unit 21 is connected to a sensor 25 which measures the angular position (and therefore the rotation speed) of a crankshaft of the internal combustion engine 1 and a sensor 26 which measures the phase of the intake valves and / or discharge. It is also important to point out that there are no sensors suitable for measuring the rotation speed of the turbocharger 12.
Tra le altre cose, la centralina 21 elettronica di controllo mantiene il campo di funzionamento del turbocompressore 12 all'interno di una zona utile. Viene di seguito descritta la modalità di controllo utilizzata dalla centralina 21 elettronica di controllo per mantenere il campo di funzionamento del turbocompressore 12 all'interno di una zona utile ed in prossimità di una linea di saturazione come meglio descritto nella trattazione che segue. Among other things, the electronic control unit 21 keeps the operating range of the turbocharger 12 within a useful area. The control mode used by the electronic control unit 21 to maintain the operating range of the turbocharger 12 within a useful area and in proximity to a saturation line is described below, as better described in the following discussion.
Durante una fase di progettazione e messa a punto del motore 1 a combustione interna, vengono analizzate le curve caratteristiche del compressore 14 (fornite dal produttore del turbocompressore 12) in un piano portata massica ridotta / rapporto di compressione. Un esempio delle curve caratteristiche di un compressore 14 commerciale è illustrato nella figura 2. During a design and tuning phase of the internal combustion engine 1, the characteristic curves of the compressor 14 (supplied by the manufacturer of the turbocharger 12) are analyzed in a reduced mass flow / compression ratio plane. An example of the characteristic curves of a commercial compressor 14 is shown in Figure 2.
Le curve caratteristiche illustrate nella figura 2 sono normalizzate ad una temperatura TD rifassoluta di riferimento e ad una pressione P0 r±fassoluta di riferimento. Nella parte sinistra del piano portata massica ridotta / rapporto di compressione vi è una prima zona "proibita" delimitata dalla linea di pompaggio, costituita dal luogo dei punti in cui l'equilibrio aerodinamico interno del compressore 14 viene rotto e si ha un periodico, rumoroso e violento rifiuto di portata alla bocca, con effetti che possono essere distruttivi per la palettatura . The characteristic curves shown in Figure 2 are normalized to a reference re-absolute TD temperature and to a reference pressure P0 r ± f. On the left side of the reduced mass flow / compression ratio plane there is a first "forbidden" zone delimited by the pumping line, consisting of the location of the points where the internal aerodynamic balance of the compressor 14 is broken and there is a periodic, noisy and violent refusal of delivery to the mouth, with effects that can be destructive to the blading.
Invece, nella parte destra del piano portata massica ridotta / rapporto di compressione vi è una seconda zona "proibita" delimitata dalla cosiddetta "linea di saturazione", la quale corrisponde al raggiungimento di condizioni soniche (e conseguente blocco della portata) all'ingresso della turbina 13 e definisce la massima portata possibile che il compressore 14 può fornire nelle date condizioni dell'ambiente di aspirazione. Instead, on the right side of the reduced mass flow / compression ratio plane there is a second "forbidden" zone delimited by the so-called "saturation line", which corresponds to the achievement of sonic conditions (and consequent flow block) at the entrance of the turbine 13 and defines the maximum possible flow rate that the compressor 14 can supply in the given conditions of the intake environment.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, mediante l'analisi delle curve caratteristiche del compressore 14 viene determinata una curva 27 che limita la velocità di rotazione del turbocompressore 12 ed una curva 28 che delimita il pompaggio del turbocompressore 12. In funzione delle curve 27 e 28 vengono stabilite due curve 29 e 30 limite di funzionamento che vengono utilizzate per limitare l'obiettivo di pressione a valle del compressore 14 utilizzato dal controllo motore. Per determinare la curva 29 limite di funzionamento viene determinata una soglia Si che stabilisce la distanza tra la curva 29 limite di funzionamento e la curva 27 che limita la velocità di rotazione del turbocompressore 12; analogamente, per determinare la curva 30 limite di funzionamento viene determinata una soglia S2che stabilisce la distanza tra la curva 30 limite di funzionamento e la curva 28 che delimita il pompaggio del turbocompressore 12. As illustrated in Figure 3, by analyzing the characteristic curves of the compressor 14, a curve 27 is determined which limits the rotation speed of the turbocharger 12 and a curve 28 which delimits the pumping of the turbocharger 12. As a function of curves 27 and 28 two operating limit curves 29 and 30 are established which are used to limit the pressure target downstream of the compressor 14 used by the motor control. To determine the operating limit curve 29, a threshold Si is determined which establishes the distance between the operating limit curve 29 and the curve 27 which limits the rotation speed of the turbocharger 12; similarly, to determine the operating limit curve 30, a threshold S2 is determined which establishes the distance between the operating limit curve 30 and the curve 28 which delimits the pumping of the turbocharger 12.
Inoltre, in funzione delle curve 27 e 28 vengono stabilite due curve 31 e 32 di intervento della valvola 16 di wastegate che regola il condotto 15 di bypass della turbina 13 e due curve 33 e 34 di intervento della valvola 19 di Poff che regola il condotto 18 di bypass del compressore 14. Per determinare la curva 31 di intervento della valvola 16 di wastegate viene determinata una soglia S3che stabilisce la distanza tra la curva 29 limite di funzionamento e la curva 31 di intervento della valvola 16 di wastegate; analogamente, per determinare la curva 32 di intervento della valvola 16 di wastegate viene determinata una soglia S4che stabilisce la distanza tra la curva 32 di intervento della valvola 16 di wastegate e la curva 28 che delimita il pompaggio del turbocompressore 12. Per determinare la curva 33 di intervento della valvola 19 di Poff viene determinata una soglia S5che stabilisce la distanza tra la curva 29 limite di funzionamento e la curva 33 di intervento della valvola 19 di Poff; analogamente, per determinare la curva 34 di intervento della valvola 19 di Poff viene determinata una soglia Ξε (costante o variabile) che stabilisce la distanza tra la curva 34 di intervento della valvola 19 di Poff e la curva 28 che delimita il pompaggio del turbocompressore 12. Furthermore, according to curves 27 and 28, two intervention curves 31 and 32 are established for the wastegate valve 16 which regulates the bypass duct 15 of the turbine 13 and two curves 33 and 34 for the intervention of the Poff valve 19 which regulates the duct. 18 of compressor 14 bypass. To determine the intervention curve 31 of the wastegate valve 16, a threshold S3 is determined which establishes the distance between the operating limit curve 29 and the intervention curve 31 of the wastegate valve 16; similarly, to determine the intervention curve 32 of the wastegate valve 16, a threshold S4 is determined which establishes the distance between the intervention curve 32 of the wastegate valve 16 and the curve 28 that delimits the pumping of the turbocharger 12. To determine the curve 33 intervention of the Poff valve 19 a threshold S5 is determined which establishes the distance between the operating limit curve 29 and the intervention curve 33 of the Poff valve 19; similarly, to determine the intervention curve 34 of the Poff valve 19, a threshold Ξε (constant or variable) is determined which establishes the distance between the intervention curve 34 of the Poff valve 19 and the curve 28 that delimits the pumping of the turbocharger 12 .
E' importante osservare che le due curve 31 e 32 di intervento della valvola 16 di wastegate sono più interne rispetto alle due curve 33 e 34 di intervento della valvola 19 di Poff (cioè le soglie S3ed S4sono più grandi delle soglie S5e S6), in quanto in caso di superamento della curve 27 e 28 viene preferibilmente aperta solo la valvola 16 di wastegate per limitare il turbocompressore 12 e solo se l'apertura della valvola 16 di wastegate non è sufficiente allora viene aperta anche la valvola 19 di Poff. It is important to note that the two intervention curves 31 and 32 of the wastegate valve 16 are more internal than the two intervention curves 33 and 34 of the Poff valve 19 (i.e. the thresholds S3 and S4 are larger than the thresholds S5 and S6), in as in case of passing curves 27 and 28 only the wastegate valve 16 is preferably opened to limit the turbocharger 12 and only if the opening of the wastegate valve 16 is not sufficient then the Poff valve 19 is also opened.
Durante il funzionamento del motore 1 a combustione interna, la centralina 21 elettronica di controllo utilizza le curve 29 e 30 limite di funzionamento per limitare l'obiettivo di pressione a valle del compressore 14 utilizzato dal controllo motore. In altre parole, il controllo motore implementato nella centralina 21 elettronica di controllo determina in modo noto ed in funzione del punto motore un obiettivo di pressione a valle del compressore 14 che rappresenta un valore desiderato ed ottimale della pressione a valle del compressore 14. Se l'obiettivo di pressione a valle del compressore 14 è compatibile (in altre parole, se l'obiettivo di pressione a valle del compressore 14 è inferiore al valore determinato in funzione delle curve 29 e 30 limite di funzionamento) con le curve 29 e 30 limite di funzionamento allora l'obiettivo di pressione a valle del compressore 14 viene mantenuto, altrimenti se l'obiettivo di pressione a valle del compressore 14 non è compatibile con le curve 29 e 30 limite di funzionamento (in altre parole, se l'obiettivo di pressione a valle del compressore 14 è superiore al valore determinato in funzione delle curve 29 e 30 limite di funzionamento) allora l'obiettivo di pressione a valle del compressore 14 viene limitato al massimo valore compatibile con le curve 29 e 30 limite di funzionamento. During the operation of the internal combustion engine 1, the electronic control unit 21 uses the operating limit curves 29 and 30 to limit the pressure target downstream of the compressor 14 used by the engine control. In other words, the engine control implemented in the electronic control unit 21 determines in a known way and as a function of the engine point a pressure target downstream of the compressor 14 which represents a desired and optimal value of the pressure downstream of the compressor 14. If the 'pressure target downstream of compressor 14 is compatible (in other words, if the pressure target downstream of compressor 14 is lower than the value determined according to curves 29 and 30 operating limit) with curves 29 and 30 limit then the pressure target downstream of the compressor 14 is maintained, otherwise if the pressure target downstream of the compressor 14 is not compatible with the curves 29 and 30 operating limit (in other words, if the target of pressure downstream of compressor 14 is higher than the value determined as a function of curves 29 and 30 operating limit) then the target pressure downstream of compressor 1 4 is limited to the maximum value compatible with curves 29 and 30 operating limit.
Durante il funzionamento del motore 1 a combustione interna, la centralina 21 elettronica di controllo utilizza le curva 31 e 32 di intervento della valvola 16 di wastegate per comandare, se necessario, la massima apertura possibile della valvola 16 di wastegate indipendentemente dall'obiettivo del controllo motore (cioè indipendentemente dalle richieste del controllo motore per il raggiungimento degli obiettivi del controllo motore stesso). During the operation of the internal combustion engine 1, the electronic control unit 21 uses the intervention curves 31 and 32 of the wastegate valve 16 to command, if necessary, the maximum possible opening of the wastegate valve 16 regardless of the control objective. motor (i.e. regardless of the demands of the motor control to achieve the objectives of the motor control itself).
Analogamente, durante il funzionamento del motore 1 a combustione interna, la centralina 21 elettronica di controllo utilizza le curve 33 e 34 di intervento della valvola 19 di Poff per comandare, se necessario, l'apertura della valvola 19 di Poff indipendentemente dall'obiettivo del controllo motore (cioè indipendentemente dalle richieste del controllo motore per il raggiungimento degli obiettivi del controllo motore stesso). In particolare, la centralina 21 elettronica di controllo determina (come sopra descritto) la portata QAHR massica ridotta corrente del compressore 14, determina il rapporto RC di compressione corrente del compressore 14 (mediante un banale rapporto tra la pressione a valle del compressore 14 misurata dai sensori 23 e la pressione a monte del compressore 14 misurata dai sensori 22) e comanda l'apertura della valvola 19 di Poff indipendentemente dall'obiettivo del controllo motore se nel piano portata massica ridotta / rapporto di compressione il punto definito dalla portata QAHR massica ridotta corrente e dal rapporto RC di compressione corrente è esterno alle curve 33 e 34 di intervento della valvola 19 di Poff (cioè se il rapporto RC di compressione corrente è maggiore del rapporto RC di compressione appartenente alle curve 33 e 34 di intervento in corrispondenza della portata QAHR massica ridotta corrente). Similarly, during the operation of the internal combustion engine 1, the electronic control unit 21 uses the intervention curves 33 and 34 of the Poff valve 19 to command, if necessary, the opening of the Poff valve 19 regardless of the objective of the motor control (i.e. regardless of the motor control requirements to achieve the objectives of the motor control itself). In particular, the electronic control unit 21 determines (as described above) the current reduced mass flow rate QAHR of the compressor 14, determines the current compression ratio RC of the compressor 14 (by means of a trivial ratio between the pressure downstream of the compressor 14 measured by sensors 23 and the pressure upstream of the compressor 14 measured by the sensors 22) and commands the opening of the Poff valve 19 regardless of the objective of the motor control if in the reduced mass flow / compression ratio plane the point defined by the reduced mass flow QAHR current and the compression ratio RC current is outside the intervention curves 33 and 34 of the Poff valve 19 (i.e. if the current compression ratio RC is greater than the compression ratio RC belonging to the tripping curves 33 and 34 corresponding to the flow rate Current reduced mass QAHR).
La centralina 21 di controllo è inoltre predisposta per ottimizzare la gestione della zona del campo di funzionamento del turbocompressore 12 in prossimità della linea 28 di pompaggio. In particolare, la centralina 21 di controllo è predisposta per differenziare il comportamento del turbocompressore 12 in caso di accelerazione (vale a dire maggior richiesta di coppia, potenza o portata di aria), decelerazione (vale a dire minore richiesta di coppia, potenza o portata di aria) o stazionario. The control unit 21 is also arranged to optimize the management of the area of the operating range of the turbocharger 12 in proximity to the pumping line 28. In particular, the control unit 21 is designed to differentiate the behavior of the turbocharger 12 in the event of acceleration (i.e. greater demand for torque, power or air flow), deceleration (i.e. less demand for torque, power or flow of air) or stationary.
Durante il funzionamento del motore 1 a combustione interna, la centralina 21 elettronica di controllo è predisposta per modificare almeno una delle curve caratteristiche di funzionamento del compressore 14 (vale a dire, almeno una fra la curva 28 di pompaggio del compressore 14, le curve 32 e 34 di intervento rispettivamente della valvola 16 di wastegate e della valvola 19 di Poff e la curva 30 limite di funzionamento). During the operation of the internal combustion engine 1, the electronic control unit 21 is arranged to modify at least one of the operating characteristic curves of the compressor 14 (i.e., at least one of the pumping curve 28 of the compressor 14, the curves 32 and 34 for the intervention of the wastegate valve 16 and the Poff valve 19, respectively, and the operating limit curve 30).
In particolare, la modifica delle curve caratteristiche 30, 32 e 34 di funzionamento del compressore 14 è realizzato rispetto alla curva 28 di pompaggio del compressore 14. In questo modo, è possibile pilotare il turbocompressore 12 per mantenere la portata In particular, the modification of the operating characteristic curves 30, 32 and 34 of the compressor 14 is carried out with respect to the pumping curve 28 of the compressor 14. In this way, it is possible to drive the turbocharger 12 to maintain the flow rate.
QAHR massica ridotta ed il rapporto RC di compressione all'interno del nuovo limite definito dalle delle curve caratteristiche 30, 32 e 34 di funzionamento adattate. Reduced mass QAHR and the RC compression ratio within the new limit defined by the adapted operating characteristic curves 30, 32 and 34.
Si è osservato che, la miglior modifica si realizza intervenendo sulla curva 28 di pompaggio del compressore 14 che viene traslata verso l'alto o verso il basso (vale a dire rispetto all'asse di riferimento del rapporto RC di compressione) nel paino portata massica ridotta / rapporto di compressione. In particolare, la curva 28 di pompaggio è traslata verso l'alto quando il motore 1 a combustione interna è in fase di accelerazione e verso il basso quando il motore 1 a combustione interna è in fase di decelerazione . It has been observed that the best modification is achieved by intervening on the pumping curve 28 of the compressor 14 which is shifted upwards or downwards (i.e. with respect to the reference axis of the RC compression ratio) in the mass flow rate. reduced / compression ratio. In particular, the pumping curve 28 is translated upwards when the internal combustion engine 1 is in the acceleration phase and downwards when the internal combustion engine 1 is in the deceleration phase.
Secondo una preferita variante è possibile modificare anche le curve 30, 32, 34 caratteristiche di funzionamento del compressore 14. In particolare, avvicinando o allontanando la curva 30, 32, 34 caratteristica di funzionamento del compressore 14 alla curva 28 di pompaggio del compressore 14. According to a preferred variant it is also possible to modify the curves 30, 32, 34 operating characteristics of the compressor 14. In particular, moving the curve 30, 32, 34 operating characteristics of the compressor 14 closer to or further away from the pumping curve 28 of the compressor 14.
La modifica delle dette curve 30, 32, 34 caratteristiche di funzionamento del compressore 14 si realizza di fatto intervenendo sulle rispettive soglie S2, S4 ed S6 che definiscono le distanze fra la curva 28 limite di pompaggio e, rispettivamente, la curava 30 limite di funzionamento e le curve 32 e 34 di intervento della valvola 16 di wastegate e della valvola 19 di Poff. The modification of the said curves 30, 32, 34 operating characteristics of the compressor 14 is actually achieved by intervening on the respective thresholds S2, S4 and S6 which define the distances between the pumping limit curve 28 and, respectively, the operating limit 30 and the intervention curves 32 and 34 of the wastegate valve 16 and of the Poff valve 19.
La modifica delle dette curve 30, 32, 34 caratteristiche di funzionamento del compressore 14 e della curva 28 di pompaggio è compiuta attraverso un indice Adyn dinamico; il quale indice Adyn dinamico è determinato, secondo una preferita variante, in funzione della portata QAHRmassica ridotta del compressore 14 e della dinamica della portata QAHRmassica ridotta del compressore 14. The modification of said curves 30, 32, 34 operating characteristics of the compressor 14 and of the pumping curve 28 is accomplished through a dynamic Adyn index; which dynamic Adyn index is determined, according to a preferred variant, as a function of the reduced mass QAHR flow rate of the compressor 14 and the dynamics of the reduced mass QAHR flow rate of the compressor 14.
E' importante evidenziare che, secondo una preferita variante, per determinare 1' indice Adyn dinamico vengono utilizzate la portata QAHRmassica ridotta reale (o corrente) del compressore 14 e la dinamica della portata QAHRmassica ridotta obiettivo del compressore 14 (fornita dal controllo motore). It is important to underline that, according to a preferred variant, to determine the dynamic Adyn index the real (or current) reduced mass QAHR flow rate of the compressor 14 and the target reduced mass QAHR flow dynamics of the compressor 14 (supplied by the motor control) are used.
La curva 28 di pompaggio del compressore 14 viene modificata mediante l'indice Adyn dinamico mediante una traslazione verso l'alto o verso il basso (cioè rispetto all'asse di riferimento del rapporto RC di compressione) di una quantità pari all'indice Adyn dinamico. The pumping curve 28 of compressor 14 is modified by means of the dynamic Adyn index by means of an upward or downward translation (i.e. with respect to the reference axis of the RC compression ratio) by an amount equal to the dynamic Adyn index .
La curva 30, 32, 34 caratteristica di funzionamento del compressore 14 viene adattata mediante l'indice Adyn dinamico intervenendo sulla rispettiva soglia S2, S4 ed S6. Secondo una prima variante, la curva 30, 32, 34 caratteristica di funzionamento del compressore 14 viene traslata verso l'alto o verso il basso rispetto all'asse di riferimento del rapporto RC di compressione di una quantità pari all'indice Adyn dinamico. In questo modo la corrispondente soglia S2, S4, S6 è ridotta o incrementata di una quantità pari all'indice Adyn dinamico. In questo caso, l'indice Adyn dinamico non rappresenta altro che un incremento o, rispettivamente, un decremento di rapporto RC di compressione della corrispondente soglia S2, S4, S6. The curve 30, 32, 34 operating characteristic of the compressor 14 is adapted by means of the dynamic Adyn index by intervening on the respective threshold S2, S4 and S6. According to a first variant, the operating characteristic curve 30, 32, 34 of the compressor 14 is shifted upwards or downwards with respect to the reference axis of the compression ratio RC by an amount equal to the dynamic Adyn index. In this way the corresponding threshold S2, S4, S6 is reduced or increased by an amount equal to the dynamic Adyn index. In this case, the dynamic Adyn index represents nothing more than an increase or, respectively, a decrease in the RC compression ratio of the corresponding threshold S2, S4, S6.
L'indice Adyn dinamico è differenziabile per ciascuna delle curve 30, 32, 34 caratteristiche di funzionamento del compressore 14 e per la curva 28 di pompaggio del compressore 14. The dynamic Adyn index can be differentiated for each of the curves 30, 32, 34 operating characteristics of the compressor 14 and for the pumping curve 28 of the compressor 14.
Secondo una ulteriore variante illustrata nella figura 5, l'indice Adyn dinamico non rappresenta altro che una portata QAHR massica ridotta che viene, rispettivamente, sottratta o sommata alla portata QAHR CURRANT massica ridotta corrente. According to a further variant illustrated in Figure 5, the dynamic Adyn index represents nothing more than a reduced mass QAHR flow which is, respectively, subtracted or added to the current reduced mass QAHR CURRANT flow.
La centralina 21 elettronica di controllo è predisposta per determinare la portata QAHR CURRENT massica ridotta corrente del compressore 14 e correggere la portata The electronic control unit 21 is set up to determine the reduced mass flow rate QAHR CURRENT current of the compressor 14 and correct the flow rate
QAHR CURRENT massica ridotta corrente sottraendo o sommando una quantità pari all'indice Adyn dinamico. Secondo questa variante, si ottiene uno spostamento lungo l'asse della portata QAHR massica ridotta verso destra (in caso di decelerazione) oppure verso sinistra (in caso di accelerazione) di una quantità variabile in funzione dell'indice Adyn dinamico. In questo modo, la centralina 21 elettronica di controllo utilizza la portata QAHR massica ridotta corrente e corretta con l'indice Adyn dinamico per implementare la strategia di controllo. QAHR CURRENT reduced mass current by subtracting or adding an amount equal to the dynamic Adyn index. According to this variant, a displacement along the axis of the reduced mass flow QAHR to the right (in case of deceleration) or to the left (in case of acceleration) of a variable quantity according to the dynamic Adyn index is obtained. In this way, the electronic control unit 21 uses the current and corrected reduced mass QAHR flow rate with the dynamic Adyn index to implement the control strategy.
Si è osservato che questa forma di attuazione conduce a risultati del tutto equivalenti ai risultati ottenuti con la forma di attuazione illustrata nella figura 4. It has been observed that this embodiment leads to results which are entirely equivalent to the results obtained with the embodiment illustrated in Figure 4.
La portata QAHR massica ridotta corrente del compressore 14 viene determina utilizzando la seguente equazione : The current reduced mass QAHR flow rate of compressor 14 is determined using the following equation:
QAH portata massica del compressore 14; QAH mass flow rate of compressor 14;
QAHR portata massica ridotta del compressore 14; QAHR reduced mass flow rate of compressor 14;
temperatura assoluta a monte del compressore 14; Po pressione assoluta a monte del compressore 14; T0riftemperatura assoluta di riferimento; absolute temperature upstream of the compressor 14; Po absolute pressure upstream of compressor 14; T0re absolute reference temperature;
Porifpressione assoluta di riferimento. For absolute reference expression.
La temperatura TD rifassoluta di riferimento e la pressione P0 r±fassoluta di riferimento sono le condizioni in cui sono state ricavate le curve caratteristiche del compressore 14 e quindi le curve 27-34 e sono dei dati di progetto noti a priori. La temperatura TDassoluta a monte del compressore 14 e la pressione P0assoluta a monte del compressore 14 vengono misurati dai sensori 22. La portata QAHmassica del compressore 14 può venire misurata mediante un apposito sensore di portata oppure può venire stimata in modo noto dalla centralina 21 elettronica di controllo. The reference re-absolute TD temperature and the reference pressure P0 r ± fabsolute are the conditions in which the characteristic curves of the compressor 14 and therefore the curves 27-34 have been obtained and are project data known a priori. The absolute temperature T upstream of the compressor 14 and the absolute pressure P0 upstream of the compressor 14 are measured by the sensors 22. The mass QAH flow rate of the compressor 14 can be measured by means of a suitable flow sensor or it can be estimated in a known way by the electronic control unit 21. check.
Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, potrebbe non essere prevista la misura della temperatura TDassoluta a monte del compressore 14 (cioè sostanzialmente la temperatura ambiente); in questo caso la portata QAHRmassica ridotta può essere normalizzata "parzialmente" sulla base del rapporto tra le pressioni Po/Porifsenza tener conto del rapporto tra la temperature TD6 Torif. According to a different embodiment not illustrated, the measurement of the absolute temperature T upstream of the compressor 14 (ie substantially the ambient temperature) could not be provided; in this case the reduced mass QAHR flow can be "partially" normalized on the basis of the ratio between the Po / Porif pressures without taking into account the ratio between the TD6 Torif temperature.
Secondo una prima variante, la fase di modificare le curve 30, 32, 34 caratteristiche del funzionamento del compressore 14 attraverso l'indice Adyn dinamico è realizzata attraverso la modifica della sola curva 34 di intervento della valvola 19 di Poff, vale a dire attraverso una correzione della rispettiva soglia S6. In altre parole, la curva 34 di intervento della valvola 19 di Poff è adattata in funzione dell'indice Adyn dinamico e al contempo, la curva 32 di intervento della valvola 16 di wastegate e la curva 30 limite di funzionamento mantengono le rispettive soglie S2 e S4 rispetto alla curva 28 di pompaggio. According to a first variant, the step of modifying the curves 30, 32, 34 characteristics of the operation of the compressor 14 through the dynamic Adyn index is carried out by modifying only the intervention curve 34 of the Poff valve 19, that is to say through a correction of the respective threshold S6. In other words, the intervention curve 34 of the Poff valve 19 is adapted according to the dynamic Adyn index and at the same time, the intervention curve 32 of the wastegate valve 16 and the operating limit curve 30 maintain the respective thresholds S2 and S4 with respect to the pumping curve 28.
Inoltre, il metodo di controllo prevede di determinare un operatore HYSWGdi isteresi per la curva 32 di intervento della valvola 16 di wastegate ed un operatore HYSpoffdi isteresi per la curva 34 di intervento della valvola 19 di Poff. Furthermore, the control method provides for determining a hysteresis operator HYSWG for the intervention curve 32 of the wastegate valve 16 and a hysteresis operator HYSpoff for the intervention curve 34 of the Poff valve 19.
Secondo una preferita variante almeno uno dei due operatori HYSWG, HYSPoffdi isteresi è fisso, in particolare l'operatore HYSWGdi isteresi relativo alla apertura della valvola 16 di wastegate. According to a preferred variant at least one of the two operators HYSWG, HYSPoff of hysteresis is fixed, in particular the hysteresis operator HYSWG relating to the opening of the wastegate valve 16.
L' operatore HYSPoffdi isteresi è invece variabile in funzione della portata QAHRmassica ridotta del compressore 14, della dinamica della portata QAHRmassica ridotta del compressore 14 (ovvero in funzione dell'indice dinamico Adyn che è, a sua volta, funzione della portata QAHRmassica ridotta e della dinamica della portata QAHRmassica ridotta) e della pressione Patm atmosferica. The HYSPoff hysteresis operator, on the other hand, is variable as a function of the reduced mass QAHR flow rate of compressor 14, the dynamics of the reduced mass QAHR flow rate of compressor 14 (i.e. as a function of the dynamic index Adyn which is, in turn, a function of the reduced mass QAHR flow rate and the dynamics of reduced mass QAHR) and atmospheric Patm pressure.
Secondo una preferita variante, la dinamica della portata QAHRmassica ridotta è rappresentata dalla derivata prima nel tempo della portata QAHRmassica ridotta obiettivo del compressore 14. According to a preferred variant, the dynamics of the reduced mass QAHR flow rate is represented by the first derivative in time of the target reduced mass QAHR flow rate of the compressor 14.
L'unità 21 di controllo elettronica è configurata per determinare la portata QAHRmassica ridotta obiettivo fornita dal controllo motore e, successivamente, per filtrarla mediante un filtro del primo ordine, preferibilmente di tipo passa - basso. The electronic control unit 21 is configured to determine the target reduced mass QAHR flow rate provided by the motor control and, subsequently, to filter it by means of a first order filter, preferably of the low pass type.
In questo modo, l'indice Adyn dinamico di correzione è calcolato come la differenza fra la portata QAHRmassica ridotta obiettivo fornita dal controllo motore e la portata QAHRmassica ridotta obiettivo filtrata fornita dal controllo motore. In this way, the dynamic correction Adyn index is calculated as the difference between the target reduced mass QAHR flow provided by the motor control and the filtered target reduced mass QAHR supplied by the motor control.
Secondo una ulteriore variante la dinamica della portata QAHRmassica ridotta è determinata in funzione della dinamica della valvola 8 a farfalla che regola il condotto 6 di aspirazione per fornire aria fresca al collettore 4 di aspirazione, oppure della dinamica di altri attuatori che regolano la portata di aria (ad esempio fasatura e alzata delle valvole). According to a further variant, the dynamics of the reduced mass QAHR flow rate is determined as a function of the dynamics of the throttle valve 8 which adjusts the intake duct 6 to supply fresh air to the intake manifold 4, or of the dynamics of other actuators which regulate the air flow rate. (e.g. valve timing and lift).
Secondo una diversa forma di attuazione semplificata (e quindi meno accurata), invece di utilizzare la portata QAHRmassica ridotta corrente potrebbe venire utilizzata la portata QAHmassica corrente (non ridotta) oppure la portata QAHRmassica (ridotta o non ridotta) obiettivo. According to a different simplified (and therefore less accurate) embodiment, instead of using the current reduced mass QAHR flow rate, the current (not reduced) mass QAHR flow rate or the target (reduced or non reduced) mass QAHR flow rate could be used.
Secondo quanto illustrato nella figura 6, la centralina 21 elettronica di controllo è predisposta per comandare l'apertura della valvola 19 di Poff (indipendentemente dall'obiettivo del controllo motore) se nel piano portata massica ridotta / rapporto di compressione il punto definito dalla portata QAHR massica ridotta corrente e dal rapporto RC di compressione corrente è esterno alla curva 34 di intervento della valvola 19 di Poff. Analogamente, la centralina 21 elettronica di controllo è predisposta per comandare la chiusura della valvola 19 di Poff (indipendentemente dall'obiettivo del controllo motore) non appena il punto definito dalla portata QAHR massica ridotta corrente e dal rapporto RC di compressione corrente nel piano portata massica ridotta / rapporto di compressione rientra all'interno della zona limite definita da una curva 35 di chiusura della valvola 19 di Poff (che viene determinata in funzione dell'operatore HYSPoffdi isteresi). As shown in Figure 6, the electronic control unit 21 is arranged to command the opening of the Poff valve 19 (regardless of the objective of the motor control) if in the reduced mass flow / compression ratio plane the point defined by the flow rate QAHR reduced mass current and by the current compression ratio RC is outside the intervention curve 34 of the Poff valve 19. Similarly, the electronic control unit 21 is arranged to command the closing of the Poff valve 19 (independently of the objective of the motor control) as soon as the point defined by the current reduced mass flow rate QAHR and by the current compression ratio RC in the mass flow plane reduced / compression ratio falls within the limit zone defined by a closing curve 35 of the Poff valve 19 (which is determined according to the HYSPoff operator of hysteresis).
Secondo una ulteriore variante, è possibile prevedere di ritardare la chiusura della valvola 19 di Poff. In una fase preliminare di settaggio e messa a punto, si determina un intervallo At di tempo limite ed un valore TV di tolleranza, il quale è variabile in funzione della portata According to a further variant, it is possible to delay the closing of the Poff valve 19. In a preliminary setting and fine-tuning phase, an interval At of time limit and a tolerance TV value are determined, which is variable according to the flow rate.
QAHR massica ridotta. Reduced mass QAHR.
Una volta che il punto definito dalla portata QAHR massica ridotta corrente e dal rapporto RC di compressione corrente nel piano portata massica ridotta / rapporto di compressione rientra all'interno della zona limite definita da una curva 35 di chiusura della valvola 19 di Poff, si avvia un timer e si ritarda la chiusura della valvola 19 di Poff fino a quando la differenza fra il valore di pressione obiettivo fornito del controllo motore ed il valore di pressione corrente non è maggiore del valore TV di tolleranza. La valvola 19 di Poff viene quindi mantenuta aperta per il tempo in cui la differenza fra il valore di pressione obiettivo fornito del controllo motore ed il valore di pressione corrente è inferiore al valore TV di tolleranza . Once the point defined by the current reduced mass flow QAHR and the current compression RC ratio in the reduced mass flow / compression ratio plane falls within the limit zone defined by a curve 35 closing the Poff valve 19, it starts a timer and the closing of the Poff valve 19 is delayed until the difference between the target pressure value provided by the motor control and the current pressure value is not greater than the tolerance value TV. The Poff valve 19 is then kept open for the time in which the difference between the target pressure value provided by the motor control and the current pressure value is lower than the tolerance value TV.
Secondo una preferita variante, la centralina 21 di controllo è configurata per non ritardare la chiusura della valvola 19 di Poff di un intervallo di tempo di durata superiore all'intervallo At di tempo limite. In altre parole, trascorso un intervallo di tempo di durata pari all'intervallo At di tempo limite, la centralina 21 di controllo comanda la chiusura della valvola 19 di Poff. According to a preferred variant, the control unit 21 is configured not to delay the closing of the Poff valve 19 by a time interval of a duration greater than the limit time interval At. In other words, after a time interval of duration equal to the limit time interval At, the control unit 21 commands the closing of the Poff valve 19.
Si è verificato inoltre che è possibile irrobustire il metodo di controllo fin qui descritto mediante un algoritmo atto a comandare l'apertura (in particolare, anticipare l'apertura) della valvola 19 di Poff in funzione della dinamica di chiusura della valvola 8 a farfalla che regola il condotto 6 di aspirazione del motore 1 a combustione interna sovralimentato . In particolare, secondo una prima variante l ' apertura della valvola 19 di Poff viene anticipata nel caso in cui si verifichi la seguente condizione : It has also been verified that it is possible to strengthen the control method described up to now by means of an algorithm suitable for controlling the opening (in particular, anticipating the opening) of the Poff valve 19 as a function of the closing dynamics of the butterfly valve 8 which adjusts the intake duct 6 of the supercharged internal combustion engine 1. In particular, according to a first variant, the opening of the Poff valve 19 is anticipated in the event that the following condition occurs:
«target_f il<—>«target S I «Target_f the <—>« target S I
in cui atarget fu θ «target rappresentano l ' angolo di chiusura obiettivo filtrato della valvola 8 a farfalla e l ' angolo di chiusura target della valvola 8 a farfalla e S I è un valore di soglia determinato in una fase preliminare di settaggio e messa a punto . where atarget fu θ «target represent the filtered target closing angle of the throttle valve 8 and the target closing angle of the throttle valve 8 and S I is a threshold value determined in a preliminary setting and tuning phase.
Secondo una seconda variante, l ' apertura della valvola 19 di Poff viene anticipata nel caso in cui si verifichi anche la seguente condizione : According to a second variant, the opening of the Poff valve 19 is anticipated if the following condition also occurs:
- Pt - Pttarget > S2 - Pt - Pttarget> S2
in cui Pt rappresenta la pressione di sovralimentazione del turbocompressore 12 e Pttarget rappresenta la pressione obiettivo di sovralimentazione del turbocompressore 12 e S2 è un valore di soglia determinato in una fase preliminare di settaggio e messa a punto. in which Pt represents the boost pressure of the turbocharger 12 and Pttarget represents the target boost pressure of the turbocharger 12 and S2 is a threshold value determined in a preliminary setting and tuning phase.
E secondo una terza variante, l' apertura della valvola 19 di Poff viene anticipata nel caso in cui si verifichi anche la seguente condizione: And according to a third variant, the opening of the Poff valve 19 is anticipated in the event that the following condition also occurs:
QAHR > S3 QAHR> S3
in cui QAHRè la portata massica ridotta e S3 è un valore di soglia determinato in una fase preliminare di settaggio e messa a punto. where QAHR is the reduced mass flow rate and S3 is a threshold value determined in a preliminary setting and tuning phase.
Secondo una preferita variante, la centralina 21 di controllo è configurata per prolungare il tempo di apertura della valvola 19 di Poff di un intervallo di tempo ht2di durata prestabilita, ad esempio per mezzo di un timer che viene avviato nell'istante in cui le condizioni sopra elencate non sono più verificate (vale a dire nell'istante a cui dovrebbe corrispondere la chiusura della valvola 19 di Poff). According to a preferred variant, the control unit 21 is configured to extend the opening time of the Poff valve 19 by a time interval ht2 of predetermined duration, for example by means of a timer which is started at the instant in which the above conditions listed are no longer verified (that is to say at the instant at which the closing of the Poff valve 19 should correspond).
Secondo una ulteriore variante, la valvola 19 di Poff viene mantenuta aperta fino a quando si verifica la condizione secondo cui la differenza fra la pressione Pt di sovralimentazione del turbocompressore 12 e la pressione Pttargetobiettivo di sovralimentazione del turbocompressore 12 è minore o uguale ad un valore S4 di soglia, il quale viene determinato in una fase preliminare di settaggio e messa a punto. According to a further variant, the Poff valve 19 is kept open until the condition occurs according to which the difference between the boost pressure Pt of the turbocharger 12 and the boost target pressure Pt of the turbocharger 12 is less than or equal to a value S4 threshold, which is determined in a preliminary setting and fine-tuning phase.
Il metodo di controllo sopra descritto presenta numerosi vantaggi, in quanto è di semplice ed economica implementazione non utilizzando una elevata potenza di calcolo della centralina 21 elettronica di controllo e non richiedendo l'installazione di componenti addizionali (in particolare sensori o attuatori) rispetto a quanto già presente in un moderno motore a combustione interna. Il metodo di controllo fin qui descritto consente di ottimizzare le performance del turbocompressore 12 nella porzione della zona utile del campo di funzionamento del turbocompressore 12 che si trova in prossimità della linea 28 di pompaggio sia in fase di accelerazione, sia in fase di decelerazione. The control method described above has numerous advantages, as it is simple and economical to implement as it does not use a high computing power of the electronic control unit 21 and does not require the installation of additional components (in particular sensors or actuators) compared to what already present in a modern internal combustion engine. The control method described up to now allows to optimize the performance of the turbocharger 12 in the portion of the useful area of the operating range of the turbocharger 12 which is located in proximity to the pumping line 28 both in the acceleration phase and in the deceleration phase.
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IT000605A ITBO20100605A1 (en) | 2010-10-11 | 2010-10-11 | METHOD OF CHECKING THE SPEED OF AN INTERNAL COMBUSTION MOTOR OVER-POWERED BY A TURBOCHARGER |
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