ITBO20100679A1 - Metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante - Google Patents

Metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante Download PDF

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ITBO20100679A1
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injector
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Marco Parotto
Gabriele Serra
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Magneti Marelli Spa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“METODO PER DETERMINARE LA LEGGE DI INIEZIONE DI UN INIETTORE DI CARBURANTEâ€
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante, cioà ̈ per determinare la legge che lega il tempo di attuazione (ovvero il tempo di pilotaggio) alla quantità di carburante iniettata.
La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione nella determinazione della legge di iniezione di un iniettore elettromagnetico di carburante cui la presente invenzione fa esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.
ARTE ANTERIORE
Un iniettore di carburante elettromagnetico (ad esempio del tipo di quello descritto nella domanda di brevetto EP1619384A2) comprende un corpo tubolare cilindrico presentante un canale di alimentazione centrale, il quale svolge la funzione di condotto del carburante e termina con un ugello di iniezione regolato da una valvola di iniezione comandata da un attuatore elettromagnetico. La valvola di iniezione à ̈ provvista di uno spillo, il quale à ̈ rigidamente collegato ad una ancora mobile dell’attuatore elettromagnetico per venire spostato dall’azione dell’attuatore elettromagnetico tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura dell’ugello di iniezione contro l’azione di una molla di chiusura che spinge lo spillo nella posizione di chiusura. La sede valvolare à ̈ definita in un elemento di tenuta, il quale ha una forma a disco, chiude inferiormente a tenuta il canale centrale del corpo di supporto, ed à ̈ attraversato dall’ugello di iniezione. L’attuatore elettromagnetico comprende una bobina, la quale à ̈ disposta esternamente attorno al corpo tubolare, ed un polo magnetico fisso, il quale à ̈ realizzato di materiale ferromagnetico ed à ̈ disposto all’interno del corpo tubolare per attrarre magneticamente l’ancora mobile.
Normalmente, la valvola di iniezione à ̈ chiusa per effetto della molla di chiusura che spinge lo spillo nella posizione di chiusura, in cui lo spillo preme contro una sede valvolare della valvola di iniezione e l’ancora mobile à ̈ distanziata dal polo magnetico fisso. Per aprire la valvola di iniezione, cioà ̈ per spostare lo spillo dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura, la bobina dell’attuatore elettromagnetico viene eccitata in modo da generare un campo magnetico che attira l’ancora mobile verso il polo magnetico fisso contro la forza elastica esercitata dalla molla di chiusura; nella fase di apertura, la corsa dell’ancora mobile si arresta quando l’ancora mobile stessa impatta contro il polo magnetico fisso.
In uso, l’unità elettronica di controllo (ECU) del motore determina per ciascun iniettore la quantità di carburante da iniettare e quindi utilizzando la legge di iniezione determina il corrispondente tempo di attuazione per il quale l’iniettore deve venire mantenuto aperto per erogare esattamente la quantità di carburante da iniettare. Chiaramente tutti gli errori della legge di iniezione (cioà ̈ gli scostamenti della legge di iniezione stimata che à ̈ memorizzata nella unità elettronica di controllo del motore dalla legge di iniezione effettiva) si ripercuotono direttamente nella quantità di carburante che viene iniettata determinando una differenza tra la combustione desiderata e la combustione effettiva (con un potenziale aumento del consumo di carburante ed un potenziale aumento della generazione di sostanze inquinanti).
Attualmente, nella unità elettronica di controllo del motore viene memorizzata una legge di iniezione nominale degli iniettori, ma ovviamente la legge di iniezione effettiva di ciascun iniettore si discosta più o meno dalla legge di iniezione nominale per effetto delle tolleranze costruttive e per effetto delle derive temporali dovute ai fenomeni di invecchiamento. In particolare, un iniettore elettromagnetico di carburante presenta una elevata dispersione delle caratteristiche di iniezione da iniettore ad iniettore in una zona balistica di funzionamento corrispondente a piccoli tempi di attuazione e quindi piccole quantità di carburante iniettato. I costruttori di motori a combustione interna ad accensione comandata (cioà ̈ operanti secondo il ciclo Otto) richiedono iniettori elettromagnetici di carburante in grado di iniettare con sufficiente precisione piccole quantità di carburante sensibilmente dell’ordine di 1 milligrammo; tale richiesta à ̈ dovuta all’osservazione che frazionando l’iniezione di carburante in più iniettate distinte à ̈ possibile ridurre la generazione di sostanze inquinanti durante la combustione. Di conseguenza, risulta necessario potere utilizzare con elevata precisione un iniettore elettromagnetico di carburante anche nella zona balistica in quanto solo operando nella zona balistica à ̈ possibile iniettare quantità di carburante dell’ordine di 1 milligrammo.
Per cercare di ridurre gli errori nella quantità di carburante che viene iniettata à ̈ stato richiesto di ridurre i massimi scostamenti ammissibili tra la legge di iniezione nominale e la legge di iniezione effettiva particolarmente nella zona di funzionamento balistica; tuttavia, tale richiesta comporta un aumento notevole nei costi di produzione degli iniettori in quanto obbliga ad utilizzare materiali più costosi, tecniche di lavorazione più raffinate (quindi in ultima analisi più costose essenzialmente per la necessità di utilizzare macchine utensili più complesse e precise), e maggiori controlli durante ed al termine della costruzione (con un aumento sensibile nel numero di pezzi incompleti o completi scartati).
A complicare ulteriormente la situazione, vi sono i fenomeni di invecchiamento di un iniettore di carburante che determinano una deriva nel tempo delle caratteristiche di iniezione.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante, il quale metodo sia privo degli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia di facile ed economica implementazione.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
la figura 1 Ã ̈ una vista schematica di un motore a combustione interna provvisto di un impianto di iniezione di tipo common-rail in cui viene applicato il metodo per determinare la legge di iniezione degli iniettori oggetto della presente invenzione;
la figura 2 à ̈ una vista schematica, in elevazione laterale ed in sezione di un iniettore elettromagnetico di carburante dell’impianto di iniezione della figura 1;
la figura 3 à ̈ un grafico che illustra la legge di iniezione di un iniettore elettromagnetico di carburante dell’impianto di iniezione della figura 1;
la figura 4 à ̈ una vista schematica di un veicolo che monta il motore a combustione interna della figura 1 ed à ̈ montato su di un banco a rulli per eseguire una prova alla fine della linea di produzione;
la figura 5 à ̈ un grafico che illustra l’evoluzione nel tempo della pressione in un canale comune dell’impianto di iniezione della figura 1 durante la prova alla fine della linea di produzione;
la figura 6 Ã ̈ una vista in scala ingrandita di un particolare del grafico della figura 5;
· la figura 7 Ã ̈ un grafico che illustra la distribuzione delle misure della caduta di pressione in un canale comune eseguite durante il normale funzionamento del motore a combustione interna;
la figura 8 à ̈ un grafico che illustra l’evoluzione dell’errore nella stima della quantità di carburante iniettato in funzione del numero di misure che vengono utilizzate per determinare la legge di iniezione; e
la figura 9 à ̈ un ulteriore grafico che illustra l’evoluzione dell’errore nella stima della quantità di carburante iniettato in funzione del numero di misure che vengono utilizzate per determinare la legge di iniezione. FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicato nel suo complesso un motore a combustione interna provvisto di quattro cilindri 2 e di un impianto 3 di iniezione di tipo common-rail per l’iniezione diretta di carburante nei cilindri 2 stessi. L’impianto 3 di iniezione comprende quattro iniettori 4 elettromagnetici di carburante, ciascuno dei quali inietta il carburante direttamente all’interno di un rispettivo cilindro 2 del motore 1 e riceve il carburante in pressione da un canale 5 comune (denominato “common-rail†). L’impianto 3 di iniezione comprende una pompa 6 di alta pressione che alimenta il carburante al canale 5 comune ed à ̈ azionata direttamente da un albero motore del motore 1 a combustione interna mediante una trasmissione meccanica con un frequenza di attuazione direttamente proporzionale alla velocità di rotazione dell’albero motore. A sua volta, la pompa 6 di alta pressione à ̈ alimentata da una pompa 7 di bassa pressione disposta all’interno di un serbatoio 8 del carburante.
Ciascun iniettore 4 inietta nel corrispondente cilindro 2 una quantità di carburante variabile sotto il controllo di una unità 9 elettronica di controllo (ECU). Il canale 5 comune à ̈ provvisto di un sensore 10 di pressione che misura la pressione P del carburante presente all’interno del canale 5 comune stesso e comunica con l’unità 9 elettronica di controllo.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, ciascun iniettore 4 di carburante presenta sostanzialmente una simmetria cilindrica attorno ad un asse longitudinale e viene comandato per iniettare carburante da un ugello 11 di iniezione. L’iniettore 4 comprende un corpo 12 di supporto, il quale ha una forma tubolare cilindrica a sezione variabile lungo l’asse longitudinale e presenta un canale 13 di alimentazione che si estende lungo tutta la lunghezza del corpo 12 di supporto stesso per alimentare il carburante in pressione verso l’ugello 11 di iniezione. Il corpo 12 di supporto supporta in corrispondenza di una propria porzione superiore un attuatore 14 elettromagnetico ed in corrispondenza di una propria porzione inferiore una valvola 15 di iniezione che delimita inferiormente il canale 13 di alimentazione; in uso, la valvola 15 di iniezione viene azionata dall’attuatore 14 elettromagnetico per regolare il flusso di carburante attraverso l’ugello 11 di iniezione, il quale à ̈ ricavato in corrispondenza della valvola 15 di iniezione stessa.
L’attuatore 14 elettromagnetico comprende una bobina 16, la quale à ̈ disposta esternamente attorno al corpo 12 tubolare ed à ̈ racchiusa in una custodia 17 toroidale di materiale plastico, ed un polo 18 magnetico fisso (denominato anche “fondello†), il quale à ̈ realizzato di materiale ferromagnetico ed à ̈ disposto all’interno del corpo 12 tubolare in corrispondenza della bobina 16. Inoltre, l’attuatore 15 elettromagnetico comprende una ancora 19 mobile, la quale presenta una forma cilindrica, à ̈ realizzata di materiale ferromagnetico, ed à ̈ atta a venire magneticamente attirata dal polo 18 magnetico quando la bobina 16 viene eccitata (cioà ̈ viene percorsa da corrente). Infine, l’attuatore 15 elettromagnetico comprende una armatura 20 magnetica tubolare, la quale à ̈ realizzata di materiale ferromagnetico, à ̈ disposta all’esterno del corpo 12 tubolare e comprende una sede 21 anulare per alloggiare al proprio interno la bobina 16, ed una rosetta 22 magnetica di forma anulare, la quale à ̈ realizzata di materiale ferromagnetico ed à ̈ disposta sopra alla bobina 16 per guidare la chiusura del flusso magnetico attorno alla bobina 16 stessa.
L’ancora 19 mobile à ̈ parte di un equipaggio mobile, il quale comprende, inoltre, un otturatore o spillo 23 avente una porzione superiore solidale all’ancora 19 mobile ed una porzione inferiore cooperante con una sede 24 valvolare della valvola 15 di iniezione per regolare in modo noto il flusso di carburante attraverso l’ugello 11 di iniezione. In particolare, lo spillo 23 termina con una testa di otturazione di forma sostanzialmente sferica, la quale à ̈ atta ad appoggiarsi a tenuta contro la sede valvolare.
Il polo 18 magnetico à ̈ centralmente forato e presenta un foro 25 centrale passante, in cui à ̈ parzialmente alloggiata una molla 26 di chiusura che spinge l’ancora 19 mobile verso una posizione di chiusura della valvola 15 di iniezione. In particolare, all’interno del foro 25 centrale del polo 18 magnetico à ̈ piantato in posizione fissa un corpo 27 di riscontro che mantiene la molla 26 di chiusura compressa contro l’ancora 19 mobile.
In uso, quando l’attuatore 14 elettromagnetico à ̈ diseccitato l’ancora 19 mobile non viene attratta dal polo 18 magnetico e la forza elastica della molla 26 di chiusura spinge l’ancora 19 mobile assieme allo spillo 23 (cioà ̈ l’equipaggio mobile) verso il basso fino ad una posizione limite inferiore, in cui la testa di otturazione dello spillo 23 à ̈ premuta contro la sede 24 valvolare della valvola 15 di iniezione isolando l’ugello 11 di iniezione dal carburante in pressione. Quando l’attuatore 14 elettromagnetico viene eccitato, l’ancora 19 mobile viene magneticamente attratta dal polo 18 magnetico contro la forza elastica della molla 26 di chiusura e l’ancora 19 mobile assieme allo spillo 23 (cioà ̈ l’equipaggio mobile) si spostano verso l’alto per effetto dell’attrazione magnetico esercitata dal polo 18 magnetico stesso fino ad una posizione limite superiore, in cui l’ancora 19 mobile à ̈ in battuta contro il polo 18 magnetico e la testa di otturazione dello spillo 23 à ̈ sollevata rispetto alla sede 24 valvolare della valvola 15 di iniezione permettendo al carburante in pressione di fluire attraverso l’ugello 11 di iniezione.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, la bobina 16 dell’attuatore 14 elettromagnetico di ciascun iniettore 4 di carburante viene alimentata dalla unità 9 elettronica di controllo che applica ai capi della bobina 16 una tensione v(t) variabile nel tempo che determina la circolazione attraverso la bobina 16 di una corrente i(t) variabile nel tempo.
Secondo quanto illustrato nella figura 3, la legge di iniezione (cioà ̈ la legge che lega il tempo T di attuazione alla quantità Q di carburante iniettata ed à ̈ rappresentata dalla curva tempo T di attuazione – quantità Q di carburante iniettato) di ciascun iniettore 4 di carburante à ̈ divisibile in quattro zone:
una zona iniziale A di mancata apertura, in cui il tempo T di attuazione à ̈ troppo piccolo e quindi l’energia che viene fornita alla bobina 16 dell’attuatore 14 elettromagnetico produce una forza motrice insufficiente a vincere la forza della molla 26 di chiusura e lo spillo 23 rimane fermo nella posizione di chiusura della valvola 15 di iniezione (nella zona iniziale A la quantità Q di carburante iniettata à ̈ sempre nulla indipendentemente dal tempo T di attuazione);
una zona balistica B, in cui lo spillo 23 si sposta dalla posizione di chiusura della valvola 15 di iniezione verso una posizione di completa apertura (in cui l’ancora 19 mobile solidale allo spillo 23 si dispone in battuta contro il polo 18 magnetico fisso), ma non riesce a raggiungere la posizione di completa apertura e quindi ritorna nella posizione di chiusura prima di avere raggiunto la posizione di completa apertura (nella zona balistica B la quantità Q di carburante iniettata cresce rapidamente ed in modo sostanzialmente lineare al crescere del tempo T di attuazione);
una zona lineare D, in cui lo spillo 23 si sposta dalla posizione di chiusura della valvola 15 di iniezione alla posizione di completa apertura che viene mantenuta per un certo tempo (nella zona lineare D la quantità Q di carburante iniettata cresce in modo lineare al crescere del tempo T di attuazione ma con una pendenza inferiore rispetto alla zona balistica B);
una zona di raccordo C, in cui lo spillo 23 raggiunge la posizione di completa apertura in un intorno del tempo in cui inizia la chiusura e quindi il comportamento à ̈ fortemente non lineare in quanto pesantemente influenzato dagli effetti del rimbalzo meccanico (la zona di raccordo C collega la zona balistica B alla zona lineare D ed à ̈ fortemente non lineare, quindi à ̈ sconsigliato l’utilizzo dell’iniettore 4 di carburante in questa zona di raccordo C).
Secondo una possibile forma di attuazione, la legge di iniezione viene approssimata con una retta R1 che approssima la zona balistica B di funzionamento ed una retta R2 che approssima la zona lineare D di funzionamento ed interseca la retta R1. La retta R1 viene identificata da due punti P1 e P2 caratteristici disposti agli estremi della zona balistica B di funzionamento e la retta R2 viene identificata da due punti P3 e P4 caratteristici disposti agli estremi della zona lineare C di funzionamento. Ciascuno dei punti P1-P4 caratteristici presenta un corrispondente tempo t1-t4 di attuazione caratteristico ed una corrispondente quantità q1-q4 di carburante iniettata e l’insieme dei punti P1-P4 caratteristici permette di ricostruire con una adeguata fedeltà la legge di iniezione di un iniettore 4 di carburante. Ovviamente sono possibili altre forme di attuazione che utilizzano un diverso numero di punti caratteristici e/o una diversa distribuzione dei punti caratteristici; oppure sono possibili ulteriori forme di attuazione che non utilizzano delle rette per approssimare la legge di iniezione (ad esempio potrebbero venire utilizzate delle funzioni spline). E’ importante osservare che approssimando la legge di iniezione con le due rette R1 ed R2 si ottiene una pessima approssimazione della zona di raccordo C, ma questo non à ̈ un problema in quanto a causa della forte mancanza di linearità si cerca di evitare di fare operare un iniettore 4 di carburante nella zona di raccordo C).
In una memoria della unità 9 elettronica di controllo viene memorizzata inizialmente la legge di iniezione nominale di ciascun iniettore 4 di carburante; in questo modo in uso l’unità 9 elettronica di controllo determina la quantità Qd di carburante desiderata per ciascun iniettore 4 di carburante in funzione degli obiettivi del controllo motore e quindi determina il tempo Td di attuazione desiderato per ciascun iniettore 4 di carburante in funzione della quantità Qd di carburante desiderata utilizzando la legge di iniezione memorizzata in precedenza.
Con riferimento alla figura 4 e secondo un primo aspetto della presente invenzione, la legge di iniezione effettiva di ciascuno dei quattro iniettori 4 di carburante del motore 1 a combustione interna viene determinata in una fase di calibrazione eseguita tipicamente al termine della linea di produzione di un veicolo 28 che incorpora il motore 1 a combustione interna. E’ importante sottolineare che questo tipo di determinazione della legge di iniezione effettiva di ciascuno dei quattro iniettori 4 di carburante del motore 1 a combustione interna può venire eseguita in qualunque momento della vita del veicolo 28 e non solo al termine della linea di produzione (ad esempio potrebbe venire eseguita in seguito ad un intervento di riparazione che ha comportato la sostituzione di uno o più iniettori 4 di carburante).
Al termine della fase di calibrazione, nella memoria della unità 9 elettronica di controllo la legge di iniezione nominale di ciascun iniettore 4 di carburante memorizzata inizialmente viene sostituita dalla corrispondente legge di iniezione effettiva per aumentare la precisione nel pilotaggio degli iniettori 4 di carburante (cioà ̈ per fare in modo che in ogni punto motore gli iniettori 4 di carburante iniettino una quantità di carburante il più possibile prossima alla quantità di carburante prevista dal controllo motore).
Inizialmente, il veicolo 28 viene accoppiato ad un banco 29 a rulli in modo tale che il banco 29 a rulli possa trascinare in rotazione le ruote 30 motrici di un veicolo 28 per portare in rotazione il motore 1 a combustione interna (cioà ̈ l’albero motore del motore 1 a combustione interna) ad una velocità di rotazione costante e predeterminata. Quando il motore 1 a combustione interna à ̈ trascinato in rotazione ad una velocità di rotazione costante dal banco 29 a rulli, l’unità 9 elettronica di controllo esegue in successione una serie di test per ciascun iniettore 4 di carburante dell’impianto 3 di iniezione; in altre parole, l’unità 9 elettronica di controllo esegue la serie di test per un primo iniettore 4 di carburante, quindi esegue la stessa serie di test per un secondo iniettore 4 di carburante e così via. Per ciascun iniettore 4 di carburante da testare, la serie di test prevede di eseguire in successione la determinazione delle corrispondenti quantità Q di carburante che vengono effettivamente iniettate dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per una pluralità di tempi T di attuazione di prova tra loro diversi (che vengono scelti nell’insieme dei tempi t1-t4 di attuazione caratteristici). In altre parole, per ciascun iniettore 4 di carburante da testare, la serie di test prevede di eseguire in successione la determinazione delle corrispondenti quantità Q di carburante che vengono effettivamente iniettate dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per i tempi t1-t4 di attuazione caratteristici.
Per ciascun iniettore 4 di carburante da testare e per ciascun tempo T di attuazione di prova, la determinazione della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova prevede di interrompere completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune, di evitare l’apertura di tutti gli altri iniettori 4 di carburante al di fuori dell’iniettore 4 di carburante da testare ed di misurare mediante il sensore 10 di pressione la pressione Pi iniziale del carburante all’interno del canale 5 comune prima di iniziare l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare. Una volta misurata la pressione Pi iniziale del carburante, l’unità 9 elettronica di controllo apre l’iniettore 4 di carburante da testare per un numero N di aperture consecutive con lo stesso tempo T di attuazione di prova (preferibilmente il numero N à ̈ elevato ed indicativamente dell’ordine del centinaio di volte); dopo avere terminato l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare, mediante il sensore 10 di pressione viene misurata la pressione Pf finale del carburante all’interno del canale 5 comune. L’unità 9 elettronica di controllo determina una caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune durante l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare pari alla differenza tra la pressione Pi iniziale del carburante e la pressione Pf finale del carburante; infine, l’unità 9 elettronica di controllo stima in funzione della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova.
Una volta ricavata la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune, l’unità 9 elettronica di controllo stima in funzione della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune la quantità di carburante complessiva che à ̈ stata effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante durante le aperture con lo stesso tempo T di attuazione di prova, e quindi calcola la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova dividendo la quantità di carburante complessiva per il numero N di aperture. Come ipotesi più semplice, si assume che la quantità di carburante complessiva che à ̈ stata effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante durante le aperture à ̈ pari alla quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune. La dipendenza tra la quantità di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune e la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune à ̈ determinabile a calcolo o sperimentalmente noti il volume interno del canale 5 comune ed il modulo di compressibilità del carburante.
Secondo una preferita forma di attuazione, la pompa 6 carburante à ̈ del tipo di quella descritta nella domanda di brevetto EP2236809A2 e comprende almeno una camera di pompaggio all’interno della quale scorre con moto alternativo un pistone, un canale di aspirazione regolato da una valvola di aspirazione per alimentare il carburante a bassa pressione all’interno della camera di pompaggio, ed un condotto di mandata regolato da una valvola di mandata per alimentare il carburante ad alta pressione fuori dalla camera di pompaggio e verso il canale 5 comune. Inoltre, la pompa 6 carburante comprende un dispositivo di regolazione della portata che agisce sulla valvola di aspirazione mantenendo la valvola di aspirazione stessa aperta anche durante la fase di pompaggio, in modo tale che una parte variabile del carburante presente nella camera di pompaggio ed in eccesso rispetto alla effettiva necessità di alimentazione del canale 5 comune ritorni nel condotto di aspirazione e non venga pompata verso il canale 5 comune. Per interrompere completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune, il dispositivo di regolazione viene pilotato per mantenere sempre aperta la valvola di aspirazione (ovviamente, nel caso di valvola di aspirazione normalmente aperta il dispositivo di regolazione non viene mai attivato per permettere la chiusura della valvola di aspirazione); in questo modo, viene completamente annullata l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune.
Nel caso di iniettori 4 di carburante elettromagnetici (tipicamente utilizzati per l’iniezione a media pressione di benzina), in assenza di aperture degli iniettori 4 di carburante il canale 5 comune non presenta perdite di carburante significative; inoltre, gli iniettori 4 di carburante elettromagnetici non “consumano†carburante per la loro attuazione (cioà ̈ per la loro attuazione non scaricano parte del carburante in pressione presente nel canale 5 comune verso un serbatoio di bassa pressione). Di conseguenza, nel caso di iniettori 4 di carburante elettromagnetici si può ipotizzare senza commettere errori apprezzabili che tutto il carburante che fuoriesce dal canale 5 comune durante le aperture dell’iniettore 4 di carburante da testare sia stato iniettato dall’iniettore 4 di carburante da testare stesso.
Invece, nel caso di iniettori 4 di carburante idraulici (tipicamente utilizzati per l’iniezione ad altissima pressione di gasolio) il canale 5 comune presenta perdite (trafilamenti) di carburante non trascurabili; inoltre, gli iniettori 4 di carburante idraulici “consumano†carburante per la loro attuazione (cioà ̈ per la loro attuazione scaricano parte del carburante in pressione presente nel canale 5 comune verso un serbatoio di bassa pressione). Di conseguenza, nel caso di iniettori 4 di carburante idraulici può essere necessario stimare la quantità di carburante persa che viene persa per trafilamenti e/o attuazione dal canale 5 comune durante le aperture dell’iniettore 4 di carburante da testare (i trafilamenti di carburante si possono verificare non solo nell’iniettore 4 di carburante da testare, ma anche negli altri iniettori 4 di carburante inattivi); quindi una volta stimata in funzione della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune una quantità Q di carburante lorda che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune durante le aperture dell’iniettore 4 di carburante da testare si può calcolare la quantità Q di carburante complessiva che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare durante le aperture dell’iniettore 4 di carburante da testare sottraendo dalla quantità Q di carburante lorda la quantità di carburante persa.
Secondo una preferita forma di attuazione, la quantità di carburante persa viene stimata in funzione della pressione del carburante all’interno del canale 5 comune. In particolare, viene determinare un primo contributo che stima le perdite per trafilamento ed à ̈ direttamente proporzionale alla durata dell’intervallo di tempo che intercorre tra le due misure della pressione del carburante all’interno del canale 5 comune, viene determinato un secondo contributo che stima le perdite per attuazione ed à ̈ direttamente proporzionale al numero N di aperture dell’iniettore 4 di carburante da testare, ed infine viene stimata la quantità di carburante persa sommando i due contributi.
Secondo una preferita forma di attuazione, tra l’interruzione dell’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune e la misura della pressione Pi iniziale del carburante all’interno del canale 5 comune viene atteso un primo intervallo di tempo predeterminato (della durata indicativa di alcuni millisecondi) per ottenere una stabilizzazione della pressione e quindi migliorare la precisione della misura; analogamente, tra il termine della apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare e la misura della pressione Pf finale del carburante all’interno del canale 5 comune viene attesto un secondo intervallo di tempo predeterminato (della durata indicativa di alcuni millisecondi) per ottenere una stabilizzazione della pressione e quindi migliorare la precisione della misura.
Come detto in precedenza, il banco 29 a rulli trascina in rotazione il motore 1 a combustione interna ad una velocità di rotazione costante per tutta la durata delle sopra descritte serie di test per tutti gli iniettori 4 di carburante; grazie al fatto che la velocità di rotazione del motore 1 a combustione interna viene mantenuta costante dal banco 29 a rulli, il carburante che viene iniettato dal solo iniettore 4 di carburante da testare viene “dimensionato†solo in funzione della efficienza (cioà ̈ della rapidità) e della efficacia (cioà ̈ della precisione) dei test e non à ̈ necessario che il carburante che viene iniettato dal solo iniettore 4 di carburante da testare venga “dimensionato†in funzione delle esigenze di moto del motore 1 a combustione interna. In questo modo, i test possono venire condotti con rapidità ed in condizioni ottimali. Il banco 29 a rulli potrebbe essere chiamato a fornire coppia alle ruote 30 motrici quando il motore 1 a combustione interna tende a rallentare rispetto alla velocità di rotazione predeterminata (funziona solo un cilindro 2 alla volta, quindi la coppia motrice generata da un solo cilindro 2 potrebbe essere insufficiente per mantenere il motore 1 a combustione interna in rotazione), oppure il banco 29 a rulli potrebbe essere chiamato ad assorbire coppia dalle ruote 30 motrici quando il motore 1 a combustione interna tende ad accelerare rispetto alla velocità di rotazione predeterminata (tipicamente quando il tempo T di attuazione di prova à ̈ prossimo al massimo, cioà ̈ per il punto t4 caratteristico). E’ importante osservare che non à ̈ strettamente necessario che la velocità di rotazione del motore 1 a combustione interna sia sempre costante durante l’esecuzione dei test sugli iniettori 4 di carburante, ma comunque mantenere costante la velocità di rotazione del motore 1 a combustione interna durante l’esecuzione dei test sugli iniettori 4 di carburante contribuisce a controllare e ridurre gli errori di misura.
Grazie alla presenza del banco 29 a rulli, per ciascuna stima (cioà ̈ per ciascuna osservazione) à ̈ possibile eseguire un elevato numero N di aperture consecutive dell’iniettore 4 di carburante da testare con lo stesso tempo di attuazione di prova; in questo modo la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune durante l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare à ̈ elevata e quindi la sua determinazione può essere molto precisa (in quanto la caduta ΔP di pressione à ̈ ampiamente superiore agli errori del sensore 10 di pressione, al rumore di fondo idraulico ed elettrico, ed alla minima risoluzione con cui l’unità 9 elettronica di controllo legge l’uscita del sensore 10 di pressione).
Nella figura 5 à ̈ illustrato un esempio della evoluzione della pressione del carburante nel canale 5 comune durante la stima della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova; dalla figura 5 si può chiaramente vedere la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune per effetto delle ripetute aperture dell’iniettore 4 di carburante da testare. In particolare, la figura 5 si riferisce a circa 75 aperture consecutive dell’iniettore 4 di carburante da testare con uno stesso tempo T di attuazione di prova. Dalla figura 5 ed in particolare nell’ingrandimento della figura 6 di può apprezzare il fatto che ad ogni apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare la pressione del carburante nel canale 5 comune subisce una oscillazione impulsiva che si smorza rapidamente.
Chiaramente, la sopra descritta modalità di determinazione delle leggi di iniezione degli iniettori 4 di carburante si applica solo in condizioni particolari, cioà ̈ quando il veicolo 28 si trova in un ambiente di misura adeguato e protetto (tipicamente alla fine della linea di produzione ma anche in una officina autorizzata). Viene di seguito descritta una diversa modalità di determinazione delle leggi di iniezione degli iniettori 4 di carburante che invece si applica durante il normale utilizzo del motore 1 a combustione interna.
Durante il normale utilizzo del motore 1 a combustione interna, l’unità 9 elettronica di controllo continua a determinare le leggi di iniezione effettive degli iniettori 4 di carburante in modo da inseguire le derive temporali (ovviamente se le leggi di iniezione effettive sono state determinate alla fine della linea produttiva del veicolo 28 come descritto in precedenza) oppure per determinare le leggi di iniezione effettive per la prima volta (ovviamente se le leggi di iniezione effettive non sono state determinate alla fine della linea produttiva del veicolo 28 come descritto in precedenza).
Come detto in precedenza, determinare la legge di iniezione effettiva di un iniettore 4 di carburante da testare significa determinare i punti P1-P4 caratteristici della legge di iniezione, quindi significa per ciascun punto P1-P4 caratteristico stimare la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova pari al corrispondente tempo t1-t4 di attuazione caratteristico.
Le modalità per stimare la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova sono del tutto analoghe a quanto descritto in precedenza: l’unità 9 elettronica di controllo interrompe completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa 6 carburante al canale 5 comune, evita l’apertura di tutti gli altri iniettori 4 di carburante al di fuori dell’iniettore 4 di carburante da testare, misura (dopo avere atteso il primo intervallo di tempo predeterminato) la pressione Pi iniziale del carburante all’interno del canale 5 comune prima di iniziare l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare, apre l’iniettore 4 di carburante da testare per un numero N di aperture consecutive con lo stesso tempo T di attuazione di prova, ed infine misura (dopo avere atteso il secondo intervallo di tempo predeterminato) la pressione Pf finale del carburante all’interno del canale 5 comune dopo avere terminato l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare. Al termine delle due misure di pressione, l’unità 9 elettronica di controllo determina la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune durante l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare e quindi stima in funzione della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova.
E’ importante osservare che una stima della quantità Q di carburante coinvolge solo un iniettore 4 di carburante da testare alla volta mentre tutti gli altri tre iniettori 4 di carburante operano normalmente nello stesso ciclo di iniezione; chiaramente, durante la stima della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova gli altri tre iniettori 4 di carburante devono rimanere rigorosamente chiusi, ma questa condizione indispensabile non à ̈ limitativa in quanto in un motore 1 a combustione interna con quattro cilindri 3 i quattro iniettori 4 di carburante iniettano sempre in momenti diversi (ognuno all’interno di un corrispondente mezzo giro dell’albero motore per avere quattro iniezioni ogni due giri dell’albero motore) e quindi, se non in casi eccezionali, non si verifica mai la sovrapposizione di due iniettori 4 di carburante che iniettano nello stesso momento.
La stima della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova eseguita durante il normale funzionamento del motore 1 a combustione interna si differenzia dalla analoga stima eseguita, come sopra descritto, al termine della linea produttiva del veicolo 28 in quanto il carburante che viene iniettato deve essere sempre adeguato alle esigenze di moto del motore 1 a combustione interna: durante il normale funzionamento del motore 1 a combustione interna non à ̈ possibile iniettare una quantità di carburante significativamente diversa dalla quantità di carburante ottimale per le esigenze di moto del motore 1 a combustione interna altrimenti il motore 1 a combustione interna manifesterebbe delle irregolarità di funzionamento che non sono accettabili (il guidatore del veicolo 28 che avverte tali irregolarità di funzionamento penserebbe ad un guasto oppure, ancora peggio, ad un difetto di fabbricazione). In altre parole, il carburante che viene iniettato deve in primo luogo rispondere alle esigenze di moto del motore 1 a combustione interna e solo in secondo ordine può rispondere alle esigenze di determinazione delle stime.
La prima conseguenza del rispetto delle esigenze di moto del motore 1 a combustione interna à ̈ che à ̈ possibile in ciascuna stima (cioà ̈ in ciascuna osservazione) eseguire un numero N molto limitato di aperture consecutive dell’iniettore 4 di carburante da testare con lo stesso tempo di attuazione di prova (non più di 5-8 aperture consecutive quando il tempo di attuazione di prova à ̈ corto e non più di una apertura consecutiva quando il tempo di attuazione di prova à ̈ lungo). Quando il numero N di aperture consecutive dell’iniettore 4 di carburante da testare con lo stesso tempo di attuazione di prova à ̈ piccolo, la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune durante l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare à ̈ ridotta e quindi la sua determinazione à ̈ molto incerta (in quanto la caduta ΔP di pressione ha un ordine di grandezza simile all’ordine di grandezza degli errori del sensore 10 di pressione, del rumore di fondo idraulico ed elettrico, e della minima risoluzione con cui l’unità 9 elettronica di controllo legge l’uscita del sensore 10 di pressione). Essendo la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune durante l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare affetta da errori rilevanti (che, in alcune situazioni sfortunate, possono arrivare anche al 100% della caduta ΔP di pressione), à ̈ necessario eseguire un grande numero (dell’ordine delle centinaia) di stime della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova.
Di conseguenza, durante il normale utilizzo del motore 1 a combustione interna l’unità 9 elettronica di controllo esegue (in un arco temporale lungo, cioà ̈ in ore di funzionamento del motore 1 a combustione interna) una serie (dell’ordine delle migliaia) di stime della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per uno stesso tempo T di attuazione di prova, e quindi l’unità 9 elettronica di controllo elabora statisticamente la serie di stime della quantità Q di carburante per determinare una quantità Q di carburante media che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova. Ovviamente per determinare la legge di iniezione effettiva di un iniettore 4 di carburante da testare viene utilizzata la quantità Q di carburante media che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova.
Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità 9 elettronica di controllo determina la quantità Q di carburante media che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova mediante un calcolo di media mobile applicato alla serie di stime della quantità Q di carburante.
Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità 9 elettronica di controllo elabora statisticamente la serie di stime della quantità Q di carburante per determinare, oltre alla quantità Q di carburante media che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per il tempo T di attuazione di prova, anche un indice di confidenza della quantità Q di carburante media; tale indice di confidenza indica quanto la quantità Q di carburante media à ̈ “affidabile†(cioà ̈ precisa, ovvero corrispondente al vero) ed à ̈ tanto più elevato quanto più à ̈ ridotto l’errore massimo nella determinazione della quantità Q di carburante media. L’unità 9 elettronica di controllo utilizza la quantità Q di carburante media per l’effettivo pilotaggio dell’iniezione di un iniettore 4 di carburante (cioà ̈ utilizza la quantità Q di carburante media per aggiornare la legge di iniezione dell’iniettore 4 di carburante) solo quando l’indice di confidenza à ̈ superiore ad una soglia di accettabilità predeterminata (cioà ̈ solo quando la quantità Q di carburante media à ̈ “sufficientemente†affidabile).
Ovviamente, come già descritto in precedenza i tempi T di attuazione di prova vengono scelti nell’insieme di tempi t1, t2, t3, t4 di attuazione caratteristici per determinare i punti P1-P4 caratteristici e quindi ricostruire la legge di iniezione effettiva di ciascun iniettore 4 di carburante mediante le due rette R1 ed R2.
In uso, l’unità 9 elettronica di controllo determina la quantità Qd di carburante desiderata per ciascun iniettore 4 di carburante in funzione degli obiettivi del controllo motore e quindi determina il tempo Td di attuazione desiderato per ciascun iniettore 4 di carburante in funzione della quantità Qd di carburante desiderata utilizzando la legge di iniezione memorizzata. Normalmente, ciascun iniettore 4 di carburante verrebbe pilotato utilizzando esattamente il tempo Td di attuazione desiderato; invece, per l’esecuzione delle stime l’unità 9 elettronica di controllo confronta ciascun tempo T di attuazione di prova con il tempo Td di attuazione desiderato per stabilire se almeno un tempo T di attuazione di prova à ̈ compatibile con il tempo Td di attuazione desiderato, e quindi esegue una stima della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova se tale tempo T di attuazione di prova à ̈ compatibile con il tempo Td di attuazione desiderato.
Un tempo T di attuazione di prova à ̈ compatibile con il tempo Td di attuazione desiderato se la quantità Q di carburante iniettata con il tempo T di attuazione di prova à ̈ pari ad un sottomultiplo intero della quantità Qd di carburante desiderata iniettata con il tempo Td di attuazione desiderato a meno di un intervallo di tolleranza, cioà ̈ se la quantità Q di carburante iniettata con il tempo T di attuazione di prova moltiplicata per un numero intero (compreso il numero 1, cioà ̈ il tempo T di attuazione di prova può essere identico al tempo Td di attuazione desiderato) à ̈ uguale alla quantità Qd di carburante desiderata iniettata con il tempo Td di attuazione desiderato a meno di un intervallo di tolleranza (à ̈ evidente che à ̈ molto difficile ottenere una uguaglianza perfetta senza ammettere una piccola differenza). Di conseguenza, la stima della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata da un iniettore 4 di carburante da testare prevede di eseguire il numero N di aperture dell’iniettore 4 di carburante da testare necessarie per erogare la quantità Qd di carburante desiderata (a meno dell’intervallo di tolleranza) richiesta dal controllo motore del motore 1 a combustione interna. In altre parole, se la quantità Q di carburante iniettata con il tempo T di attuazione di prova à ̈ un terzo della quantità Qd di carburante desiderata (cioà ̈ la quantità Q di carburante iniettata con il tempo T di attuazione di prova à ̈ un sottomultiplo di ordine tre della quantità Qd di carburante desiderata), allora la stima prevede di eseguire tre aperture consecutive dell’iniettore 4 di carburante con il tempo T di attuazione di prova.
Secondo una preferita forma di attuazione, l’intervallo di tolleranza viene determinato in funzione dell’indice di confidenza della quantità Q di carburante media corrispondente al tempo T di attuazione di prova in analisi in modo tale che l’intervallo di tolleranza sia più ampio (cioà ̈ sia più facile, ovvero più frequente, trovare la compatibilità con la quantità Qd di carburante desiderata) quando l’indice di confidenza à ̈ basso (cioà ̈ quando sono indispensabili molte altre stime per aumentare l’indice di confidenza) e che l’intervallo di tolleranza sia più ristretto (cioà ̈ sia più difficile, ovvero meno frequente, trovare la compatibilità con la quantità Qd di carburante desiderata) quando l’indice di confidenza à ̈ alto (cioà ̈ quando non sono indispensabili altre stime per aumentare l’indice di confidenza).
Una volta che à ̈ stato individuato un tempo T di attuazione di prova compatibile, a meno dell’intervallo di tolleranza, con il tempo Td di attuazione desiderato, l’unità 9 elettronica di controllo modifica la quantità Qd di carburante desiderata richiesta dal controllo motore del motore 1 a combustione interna all’interno dell’intervallo di tolleranza in modo tale che la quantità Q di carburante media corrispondente al tempo T di attuazione di prova sia esattamente un sottomultiplo della quantità Qd di carburante desiderata (ovviamente à ̈ ammesso anche il caso in cui la quantità Q di carburante media corrispondente al tempo T di attuazione di prova sia identica alla quantità Qd di carburante desiderata). Se possibile (cioà ̈ se il motore 1 a combustione interna prevede il controllo puntuale dell’apertura delle valvole di aspirazione ad esempio mediante il sistema denominato “Multi-air†), l’unità 9 elettronica di controllo modifica una legge di apertura della valvola di aspirazione (o delle valvole di aspirazione) del cilindro 2 in cui inietta l’iniettore 4 di carburante da testare in funzione della modifica della quantità Qd di carburante desiderata; in questo modo la combustione all’interno di tale cilindro 2 avviene sempre con il rapporto aria/carburante desiderato (anche se con la generazione di una coppia motrice leggermente diversa dalla coppia motrice desiderata per effetto dell’intervallo di tolleranza).
Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità 9 elettronica di controllo distanzia temporalmente due stime consecutive della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata quando entrambe le stime prevedono di modificare (all’interno dell’intervallo di tolleranza) la quantità Qd di carburante desiderata richiesta dal controllo motore del motore 1 a combustione interna. In altre parole, l’unità 9 elettronica di controllo evita di eseguire in tempi ridotti un eccessivo numero di modifiche alle quantità Qd di carburante desiderate richieste dal controllo motore del motore 1 a combustione interna per evitare di generare irregolarità di funzionamento che possano venire avvertite da un guidatore del veicolo 28. In altre parole, per potere eseguire una stima della quantità Q di carburante iniettata con un tempo T di attuazione di prova da parte di un iniettore 4 di carburante da testare l’unità 9 elettronica di controllo partendo dalla quantità Qd di carburante desiderata richiesta dal controllo motore del motore 1 a combustione interna può decidere di modificare (“forzare†) le caratteristiche di iniezione sia variando la quantità Qd di carburante desiderata (all’interno dell’intervallo di tolleranza), sia dividendo l’iniezione in più iniettate consecutive. E’ importante osservare che la modifica (“forzatura†) delle caratteristiche di iniezione avviene sempre e solo per un solo iniettore 4 di carburante da testare alla volta mentre nello stesso ciclo di iniezione gli altri tre iniettori 4 di carburante operano normalmente; inoltre, l’intervallo di tolleranza che stabilisce la massima variazione della quantità Qd di carburante desiderata à ̈ limitato a meno di un milligrammo di carburante. Di conseguenza, la modifica (“forzatura†) delle caratteristiche di iniezione non generare effetti significativi e quindi percepibili da un guidatore del veicolo 28.
Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità 9 elettronica di controllo privilegia tempi Td di attuazione desiderati lunghi per l’esecuzione della stima della quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante in modo tale che la quantità Q di carburante media corrispondente al tempo T di attuazione di prova sia il più frequentemente possibile una frazione della quantità Qd di carburante desiderata per eseguire più aperture consecutive dell’iniettore 4 di carburante da testare. In altre parole, maggiore à ̈ il numero di aperture consecutive dell’iniettore 4 di carburante da testare, maggiore à ̈ la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune e quindi maggiore à ̈ la precisione nella misura della caduta ΔP di pressione; quindi à ̈ preferibile utilizzare tempi Td di attuazione desiderati lunghi (cioà ̈ quantità Qd di carburante desiderate elevate) per l’esecuzione delle stime in modo tale da eseguire più aperture consecutive dell’iniettore 4 di carburante da testare. Al fine di velocizzare la convergenza del calcolo della quantità Q di carburante media à ̈ quindi conveniente aumentare il più possibile il numero di iniettate consecutive di un singolo iniettore 4 di carburante da testare per ogni stima.
Il grafico della figura 7 illustra la distribuzione delle misure della caduta ΔP di pressione in funzione del numero S di stime che vengono eseguite; con linea tratteggia viene mostrato il valore “vero†della caduta ΔP di pressione. Si osservi come la caduta ΔP di pressione misurata abbia una ampia variabilità attorno al valore vero e quindi solo elaborando statisticamente un elevato numero di stime sia possibile ottenere una buona precisione nella determinazione della quantità Q di carburante media che viene effettivamente iniettata da un iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova.
Il grafico della figura 8 illustra l’evoluzione dell’errore ε commesso nella determinazione della quantità di carburante media che viene effettivamente iniettata da un iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova in funzione del numero S di stime che vengono eseguite (l’errore ε à ̈ inversamente proporzionale all’indice di confidenza). Si osservi come l’errore ε si riduca progressivamente (cioà ̈ l’indice di confidenza aumenti progressivamente) all’aumentare del numero S di stime che vengono eseguite.
Il grafico della figura 9 illustra l’evoluzione dell’errore ε commesso nella determinazione della quantità di carburante media che viene effettivamente iniettata da un iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto per un tempo T di attuazione di prova in funzione del numero S di stime che vengono eseguite. Si osservi che già con qualche centinaio di stime l’errore ε sia compreso in ±0.1 mg.
Il sopra descritto metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo il sopra descritto metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore permette di identificare con elevata precisione la legge di iniezione effettiva e quindi permette di utilizzare la legge di iniezione effettiva nel controllo della combustione del motore 1 a combustione interna; in questo modo, il controllo della combustione del motore 1 a combustione interna risulta molto preciso in tutti i punti motore e particolarmente nella zona balistica B di funzionamento. E’ importante osservare che la precisione nell’iniezione di carburante non viene raggiunta riducendo la dispersione delle caratteristiche dell’iniettore (operazione estremamente complessa e costosa), ma viene raggiunta grazie alla possibilità di conoscere per ciascun iniettore la corrispondente legge di iniezione effettiva (che può presentare uno scostamento anche relativamente elevato dalla legge di iniezione nominale).
Inoltre, il sopra descritto metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante à ̈ di semplice ed economica implementazione anche in una unità elettronica di controllo esistente in quanto non richiede alcun hardware aggiuntivo rispetto all’hardware già normalmente presente negli impianti di iniezione di carburante, non necessita di una potenza di calcolo elevata, e non comporta una grande occupazione di memoria.

Claims (19)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore (4) di carburante da testare in un impianto (3) di iniezione comprendente: una pluralità di iniettori (4) di carburante, un canale (5) comune che alimenta il carburante in pressione agli iniettori (4), ed una pompa (6) carburante che mantiene in pressione il carburante all’interno del canale (5) comune; il metodo comprende le fasi di: interrompere completamente l’alimentazione di carburante dalla pompa (6) carburante al canale (5) comune; evitare l’apertura di tutti gli altri iniettori (4) di carburante al di fuori dell’iniettore (4) di carburante da testare; misurare la pressione (Pi) iniziale del carburante all’interno del canale (5) comune prima di iniziare l’apertura dell’iniettore (4) di carburante da testare; aprire l’iniettore (4) di carburante da testare per un numero (N) di aperture consecutive con uno stesso tempo (T) di attuazione di prova; misurare la pressione (Pf) finale del carburante all’interno del canale (5) comune dopo avere terminato l’apertura dell’iniettore (4) di carburante da testare; determinare una caduta (ΔP) di pressione nel canale (5) comune durante l’apertura dell’iniettore (4) di carburante da testare pari alla differenza tra la pressione (Pi) iniziale del carburante e la pressione (Pf) finale del carburante; e stimare in funzione della caduta (ΔP) di pressione nel canale (5) comune la quantità (Q) di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare quando viene aperto per il tempo (T) di attuazione di prova.
  2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di: attendere un primo intervallo di tempo predeterminato tra l’interruzione dell’alimentazione di carburante dalla pompa (6) carburante al canale (5) comune e la misura della pressione (Pi) iniziale del carburante all’interno del canale (5) comune per ottenere una stabilizzazione della pressione; ed attendere un secondo intervallo di tempo predeterminato tra il termine della apertura dell’iniettore (4) di carburante da testare e la misura della pressione (Pf) finale del carburante all’interno del canale (5) comune per ottenere una stabilizzazione della pressione.
  3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 e comprendente le ulteriori fasi di: stimare in funzione della caduta (ΔP) di pressione nel canale (5) comune la quantità di carburante complessiva che à ̈ stata effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante durante le aperture con lo stesso tempo (T) di attuazione di prova; e calcolare la quantità (Q) di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare quando viene aperto per il tempo (T) di attuazione di prova dividendo la quantità di carburante complessiva per il numero (N) di aperture.
  4. 4) Metodo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 e comprendente le ulteriori fasi di: stimare la quantità di carburante persa che viene persa per trafilamenti e/o attuazione dal canale (5) comune durante le aperture dell’iniettore (4) di carburante da testare; stimare in funzione della caduta (ΔP) di pressione nel canale (5) comune una quantità (Q) di carburante lorda che à ̈ fuoriuscita dal canale (5) comune durante le aperture dell’iniettore (4) di carburante da testare; e calcolare la quantità (Q) di carburante complessiva che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare durante le aperture dell’iniettore (4) di carburante da testare sottraendo dalla quantità (Q) di carburante lorda la quantità di carburante persa.
  5. 5) Metodo secondo la rivendicazione 4 e comprendente l’ulteriore fase di stimare la quantità di carburante persa in funzione della pressione del carburante all’interno del canale (5) comune.
  6. 6) Metodo secondo la rivendicazione 4 o 5 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare un primo contributo che à ̈ direttamente proporzionale alla durata dell’intervallo di tempo che intercorre tra le due misure della pressione del carburante all’interno del canale (5) comune; determinare un secondo contributo che à ̈ direttamente proporzionale al numero (N) di aperture dell’iniettore (4) di carburante da testare; e stimare la quantità di carburante persa sommando i due contributi.
  7. 7) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente le ulteriori fasi di: eseguire, durante il normale utilizzo del motore (1) a combustione interna, una serie di stime della quantità (Q) di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare quando viene aperto per uno stesso tempo (T) di attuazione di prova; ed elaborare statisticamente la serie di stime della quantità (Q) di carburante per determinare una quantità (Q) di carburante media che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare quando viene aperto per il tempo (T) di attuazione di prova.
  8. 8) Metodo secondo la rivendicazione 7 e comprendente le ulteriori fasi di: elaborare statisticamente la serie di stime della quantità (Q) di carburante per determinare un indice di confidenza della quantità (Q) di carburante media; ed utilizzare la quantità (Q) di carburante media per l’effettivo pilotaggio dell’iniezione dell’iniettore (4) di carburante da testare solo quando l’indice di confidenza à ̈ superiore ad una soglia di accettabilità predeterminata.
  9. 9) Metodo secondo la rivendicazione 7 o 8 e comprendente le ulteriori fasi di: stabilire, in una fase di progettazione, il tempo (T) di attuazione di prova; determinare la quantità (Qd) di carburante desiderata per l’iniettore (4) di carburante da testare in funzione degli obiettivi del controllo motore di un motore (1) a combustione interna che utilizza l’impianto (3) di iniezione; determinare il tempo (Td) di attuazione desiderato per l’iniettore (4) di carburante da testare in funzione della quantità (Qd) di carburante desiderata; confrontare il tempo (T) di attuazione di prova con il tempo (Td) di attuazione desiderato per stabilire se il tempo (T) di attuazione di prova à ̈ compatibile con il tempo (Td) di attuazione desiderato; ed eseguire una stima della quantità (Q) di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante quando viene aperto per il tempo (T) di attuazione di prova se il tempo (T) di attuazione di prova à ̈ compatibile con il tempo (Td) di attuazione desiderato.
  10. 10) Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui il tempo (T) di attuazione di prova à ̈ compatibile con il tempo (Td) di attuazione desiderato se la quantità (Q) di carburante iniettata con il tempo (T) di attuazione di prova à ̈ pari ad un sottomultiplo intero della quantità (Qd) di carburante desiderata iniettata con il tempo (Td) di attuazione desiderato a meno di un intervallo di tolleranza.
  11. 11) Metodo secondo la rivendicazione 10 e comprendente l’ulteriore fase di modificare la quantità (Qd) di carburante desiderata richiesta dal controllo motore del motore (1) a combustione interna all’interno dell’intervallo di tolleranza in modo tale che la quantità (Q) di carburante iniettata con il tempo (T) di attuazione di prova sia esattamente un sottomultiplo della quantità (Qd) di carburante desiderata.
  12. 12) Metodo secondo la rivendicazione 11 e comprendente l’ulteriore fase di modificare una legge di apertura della valvola di aspirazione del cilindro (2) in cui inietta l’iniettore (4) di carburante da testare in funzione della modifica della quantità (Qd) di carburante desiderata.
  13. 13) Metodo secondo la rivendicazione 11 o 12 e comprendente l’ulteriore fase di distanziare temporalmente due stime consecutive della quantità (Q) di carburante che viene effettivamente iniettata quando entrambe le stime prevedono di modificare la quantità (Qd) di carburante desiderata richiesta dal controllo motore del motore (1) a combustione interna.
  14. 14) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 10 a 13 e comprendente le ulteriori fasi di: elaborare statisticamente la serie di stime della quantità (Q) di carburante per determinare un indice di confidenza della quantità (Q) di carburante media funzione dell’errore; e determinare l’intervallo di tolleranza in funzione dell’indice di confidenza della quantità (Q) di carburante media.
  15. 15) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 10 a 14, in cui la stima della quantità (Q) di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare prevede di eseguire il numero (N) di aperture dell’iniettore (4) di carburante da testare necessarie per erogare la quantità (Qd) di carburante desiderata richiesta dal controllo motore del motore (1) a combustione interna.
  16. 16) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 10 a 15 e comprendente l’ulteriore fase di privilegiare quantità (Qd) di carburante desiderate elevate per l’esecuzione della stima della quantità (Q) di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare in modo tale che la quantità (Q) di carburante iniettata con il tempo (T) di attuazione di prova sia il più frequentemente possibile una frazione della quantità (Qd) di carburante desiderata per eseguire più aperture consecutive dell’iniettore (4) di carburante da testare.
  17. 17) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 7 a 16 e comprendente l’ulteriore fase di determinare la quantità (Q) di carburante media che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare quando viene aperto per il tempo (T) di attuazione di prova mediante un calcolo di media mobile applicato alla serie di stime della quantità (Q) di carburante.
  18. 18) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 17 e comprendente le ulteriori fasi di: stabilire, in una fase di progettazione, un insieme di tempi (t1, t2, t3, t4) di attuazione caratteristici che permettono di ricostruire con una adeguata fedeltà la legge di iniezione di un iniettore (4) di carburante; e scegliere il tempo (T) di attuazione di prova nell’insieme di tempi (t1, t2, t3, t4) di attuazione caratteristici.
  19. 19) Metodo secondo la rivendicazione 18 e comprendente l’ulteriore fase di stabilire quattro tempi (t1, t2, t3, t4) di attuazione caratteristici: due primi tempi (t1, t2, t3, t4) di attuazione caratteristici che appartengono ad una zona balistica (B) di funzionamento e vengono utilizzati per approssimare la zona balistica (B) di funzionamento con una prima retta (R1), e due secondi tempi (t1, t2, t3, t4) di attuazione caratteristici che appartengono ad una zona lineare (D) di funzionamento e vengono utilizzati per approssimare la zona lineare (D) di funzionamento con una seconda retta (R2) che interseca la prima retta (R1).
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