ITBO20120309A1 - Metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante mediante media mobile a ragione variabile - Google Patents

Metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore di carburante mediante media mobile a ragione variabile Download PDF

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ITBO20120309A1
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IT
Italy
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fuel
pressure drop
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tested
fuel injector
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IT000309A
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Marco Parotto
Fabio Sensi
Gabriele Serra
Stefano Sgatti
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Magneti Marelli Spa
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Description

DESCRIZIONE
“METODO PER DETERMINARE LA LEGGE DI INIEZIONE DI UN INIETTORE DI CARBURANTE MEDIANTE MEDIA MOBILE A RAGIONE VARIABILEâ€
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.
ARTE ANTERIORE
La domanda di brevetto italiana BO2010A000679 propone un metodo per determinare la legge di iniezione effettiva di un iniettore di carburante da testare; il metodo prevede le fasi di: interrompere l’alimentazione di carburante da una pompa carburante ad un canale comune; evitare l’apertura di tutti gli altri iniettori di carburante al di fuori dell’iniettore di carburante da testare; misurare la pressione iniziale del carburante all’interno del canale comune prima di iniziare l’apertura dell’iniettore di carburante da testare; aprire l’iniettore di carburante da testare per un numero di aperture consecutive con uno stesso tempo di attuazione di prova; misurare la pressione finale del carburante all’interno del canale comune dopo avere terminato l’apertura dell’iniettore di carburante da testare; e stimare in funzione di una caduta di pressione nel canale comune la quantità di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore di carburante da testare quando viene aperto per il tempo di attuazione di prova.
Per determinare con sufficiente precisione la quantità di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore di carburante da testare quando viene aperto per il tempo di attuazione di prova à ̈ necessario eseguire un elevato numero (alcune centinaia) di misure della caduta di pressione e quindi calcolare una media tra i risultati forniti da tutte le misure; nella domanda di brevetto italiana BO2010A000679 viene proposto di calcolare una media mobile tra i risultati forniti da tutte le misure. Tuttavia, questa limitazione comporta inevitabilmente che la legge di iniezione effettiva degli iniettori possa venire determinata con sufficiente precisione solo avendo a disposizione un elevato numero di misure per ciascun tempo di attuazione di prova (cioà ̈ per ciascun punto caratteristico), ovvero solo dopo diverse ore di funzionamento del motore a combustione interna; di conseguenza, nelle prime ore di funzionamento del motore a combustione interna il controllo motore per pilotare gli iniettori di carburante deve utilizzare obbligatoriamente la legge di iniezione nominale che può presentare scostamenti anche rilevanti rispetto alla legge di iniezione effettiva e quindi nelle prime ore di funzionamento il controllo motore può essere impossibilitato ad operare in modo ottimale.
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 e permetta di determinare rapidamente la legge di iniezione effettiva dell’iniettore di carburante.
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:
ï‚· 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; e
ï‚· la figura 2 à ̈ un grafico che illustra la legge di iniezione di un iniettore elettromagnetico di carburante dell’impianto di iniezione della figura 1. 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 di carburante elettromagnetici, 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†); ciascun iniettore 4 di carburante à ̈ ad esempio realizzato secondo quanto descritto nella domanda di brevetto italiana BO2010A000679. 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 di carburante inietta nel corrispondente cilindro 2 una quantità di carburante variabile sotto il controllo di una unità 9 di controllo elettronica (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 di controllo elettronica.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, 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 ̈ approssimabile con una retta R1 che approssima una zona balistica B di funzionamento ed una retta R2 che approssima una 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). Secondo una possibile forma di attuazione, nella zona lineare D di funzionamento (o almeno nella parte terminale in corrispondenza dei tempo T di attuazione più lunghi) viene mantenuta la legge di iniezione nominale, mentre solo nella zona balistica B di funzionamento viene determinata una legge di iniezione effettiva che viene ricostruita conoscendo alcuni punti P1-Pn caratteristici e sostituisce (ovvero aggiorna) la legge di iniezione nominale.
Secondo una possibile forma di attuazione, la legge di iniezione effettiva (ovvero i punti P1-Pn caratteristici che definiscono la legge di iniezione effettiva) à ̈ variabile in funzione della pressione P del carburante all’interno del canale 5 comune; in altre parole, ciascun punto P1-Pn caratteristico che definisce la legge di iniezione effettiva viene determinato in corrispondenza di pressioni P del carburante diverse.
In una memoria della unità 9 di controllo elettronica viene memorizzata inizialmente la legge di iniezione nominale di ciascun iniettore 4 di carburante; in uso, l’unità 9 di controllo elettronica 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.
Durante il normale utilizzo del motore 1 a combustione interna, l’unità 9 di controllo elettronica determina le leggi di iniezione effettive degli iniettori 4 di carburante. 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.
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 di controllo elettronica apre l’iniettore 4 di carburante da testare per un numero Ninjdi aperture (iniettate) consecutive con lo stesso tempo T di attuazione di prova; 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 di controllo elettronica 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 di controllo elettronica 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 di controllo elettronica stima in funzione della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune la quantità QTOTdi 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 QTOTdi carburante complessiva per il numero Ninjdi aperture, ovvero:
[1] Q = QTOT/ Ninj
Come ipotesi più semplice, si assume che la quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ stata effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante durante le aperture à ̈ pari alla quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune. La dipendenza tra la quantità QTOTdi 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, tra la caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune e la quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune esiste un relazione lineare diretta, ovvero:
[2] QTOT= ΔP * K
La costante K proporzionale dipende dal volume interno del canale 5 comune e dal modulo di compressibilità del carburante e può venire determinate a calcolo o sperimentalmente; il modulo di compressibilità potrebbe variare (leggermente) con temperatura e tipo di carburante, quindi à ̈ possibile determinare a calcolo o apprendere sperimentalmente il valore della costante K proporzionale a diverse temperature del carburante e/o con diversi tipi di carburante.
Riassumendo, 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, l’unità 9 di controllo elettronica 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 un 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 Ninjdi aperture consecutive con lo stesso tempo T di attuazione di prova, ed infine misura (dopo avere atteso un 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 di controllo elettronica 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.
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 per ricostruire la legge di iniezione effettiva di ciascun iniettore 4 di carburante mediante le due rette R1 ed R2.
E’ importante osservare che una stima della quantità Q di carburante coinvolge solo un iniettore 4 di carburante da testare alla volta mentre 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.
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 14 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 determinare la legge di iniezione effettiva degli iniettori 4 di carburante.
La prima conseguenza del rispetto delle esigenze di moto del motore 1 a combustione interna à ̈ che à ̈ possibile in ciascuna misura (cioà ̈ in ciascuna osservazione) eseguire un numero Ninjmolto 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 Ninjdi 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 meno precisa (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 di controllo elettronica 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, à ̈ necessario eseguire un grande numero (dell’ordine delle centinaia) di misure della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune durante l’apertura dell’iniettore 4 di carburante da testare per il tempo T di attuazione di prova; solo avendo a disposizione un grande numero di misure della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune per uno stesso tempo T di attuazione di prova à ̈ possibile calcolare una caduta ΔPmediadi pressione media presentante una precisione accettabile e quindi à ̈ possibile determinare, con una altrettanta precisione accettabile ed in funzione della caduta ΔPmediadi pressione media, la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante da testare quando viene aperto il tempo T di attuazione di prova.
Di conseguenza, durante il normale utilizzo del motore 1 a combustione interna l’unità 9 di controllo elettronica esegue (in un arco temporale lungo, cioà ̈ in ore di funzionamento del motore 1 a combustione interna) una serie (dell’ordine delle migliaia) di misure della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune per ciascun stesso tempo T di attuazione di prova, e quindi l’unità 9 di controllo elettronica elabora statisticamente la serie di misure della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune per ciascun stesso tempo T di attuazione di prova per determinare una caduta ΔPmediadi pressione media; per ciascun tempo T di attuazione di prova ed utilizzando la caduta ΔPmediadi pressione media, l’unità 9 di controllo elettronica stima la corrispondente 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 che permette di individuare un punto P1-P4 caratteristico della legge di iniezione effettiva dell’iniettore 4 di carburante.
Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità 9 di controllo elettronica determina caduta ΔPmediadi pressione media nel canale 5 comune mediante un calcolo di media mobile applicato alla serie di misure della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune. Per calcolare la media mobile della serie di misure della caduta ΔP di pressione nel canale 5 comune può venire utilizzata la seguente equazione:
ï „P(j, i )
ï€ï „P dia(j, iï€1 )j1... Np N e
ï „P (j,i)ï€1⁄2ï „P (j, i 1 ) inj(j, i ) m
[3] ïƒ ̄
media media ï€ ï€« ïƒi N
R z( i ) ïƒ ̄
Z N [4] ΔPmedia(j,0) = Q(j,0) x K
[5] Np = Ncylx Npoint
Ncylnumero di cilindri 2 del motore 1 a combustione interna;
Npointnumero di punti P1-P4 caratteristici utilizzati per ricostruire la legge di iniezione effettiva di ciascun iniettore 4 di carburante;
ΔPmedia(j,i) caduta di pressione media nel canale 5 comune media del j-esimo punto P1-P4 caratteristico al i-esimo step;
ΔP(j,i) caduta di pressione misurata del j-esimo punto P1-P4 caratteristico al i-esimo step;
Ninj(j, i) numero di iniezioni eseguite per il jesimo punto P1-P4 caratteristico al iesimo step (Ninj=1 in caso di iniettata singola);
Rz(i) ragione della equazione di media mobile al i-esimo step;
K costante che lega la caduta ΔP di pressione e la quantità QTOTdi carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale 5 comune;
Q(j,0) quantità di carburante iniettata allo step zero in corrispondenza del tempo T di iniezione del j-esimo punto P1-P4 caratteristico, viene determinata utilizzando la legge di iniezione memorizzata nella memoria della unità 9 di controllo elettronica.
La ragione Rz della equazione di media mobile à ̈, in sostanza, il coefficiente che stabilisce il peso di ciascuna singola misura della caduta ΔP di pressione nell’influenzare il valore della caduta ΔPmediadi pressione media: tanto più grande à ̈ la ragione Rz, tanto minore à ̈ il peso di ciascuna singola misura della caduta ΔP di pressione nell’influenzare il valore della caduta ΔPmediadi pressione media e quindi tanto maggiore deve essere il numero di misure della caduta ΔP di pressione che sono necessaria a fare convergere la caduta ΔPmediadi pressione media verso il valore finale.
La ragione Rz della equazione di media mobile non à ̈ costante, ma varia al variare dello step (ovvero del numero di misure che vengono coinvolte nella determinazione della media mobile). In altre parole, la ragione Rz della equazione di media mobile varia (tipicamente aumenta) all’aumentare dello step, ovvero all’aumentare del numero di misure che vengono coinvolte nella determinazione della media mobile. In questo modo, la ragione Rz della equazione di media mobile viene differenziata in funzione del numero di misure che vengono coinvolte nella determinazione della media mobile. Inizialmente, cioà ̈ quando ci sono poche misure, alla ragione Rz della equazione di media mobile viene assegnato un valore che permette di ottenere una convergenza rapida a scapito della precisione, ovvero un valore che permette di aggiornare rapidamente (cioà ̈ dopo relativamente poche misure) anche se in modo meno preciso la caduta ΔP di pressione effettiva in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici. Successivamente, cioà ̈ quando ci sono molte misure, alla ragione Rz della equazione di media mobile viene assegnato un valore che permette di ottenere una convergenza lenta ma più precisa, ovvero un valore che permette di aggiornare lentamente (cioà ̈ dopo molte misure) ma in modo più preciso la caduta ΔP di pressione effettiva in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici.
Ad esempio, potrebbero venire utilizzati due valori R1 ed R2 della ragione Rz della equazione di media mobile: il primo valore R1 della ragione Rz della equazione di media mobile viene utilizzato quando il numero di misure à ̈ inferiore ad una soglia T1 (indicativamente pari a 80-120), mentre il secondo valore R2 della ragione Rz della equazione di media mobile viene utilizzato quando il numero di misure à ̈ superiore alla soglia T1, ovvero:
Rz = R1 quando i < T1; e
Rz = R2 quando i > T1.
In alternativa potrebbero venire utilizzati tre valori R1, R2 ed R3 della ragione Rz della equazione di media mobile: il primo valore R1 della ragione Rz della equazione di media mobile viene utilizzato quando il numero di misure à ̈ inferiore ad una soglia T1 (indicativamente pari a 80-120), il secondo valore R2 della ragione Rz della equazione di media mobile viene utilizzato quando il numero di misure à ̈ compreso tra la soglia T1 ed una soglia T2 (indicativamente pari a 400-600), ed il terzo valore R3 della ragione Rz della equazione di media mobile viene utilizzato quando il numero di misure à ̈ superiore alla soglia T2, ovvero:
Rz = R1 quando i < T1;
Rz = R2 quando T1 < i < T2; e
Rz = R3 quando i > T2.
Riassumendo, facendo variare la ragione Rz della equazione di media mobile in funzione dello step (ovvero del numero di misure che vengono coinvolte nella determinazione della media mobile) à ̈ possibile ottenere rapidamente (cioà ̈ dopo poche misure) un aggiornamento della caduta ΔP di pressione effettiva in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici e quindi un corrispondente aggiornamento della legge di iniezione degli iniettori 4 di carburante; tale aggiornamento presenta una precisione ridotta, ma à ̈ una limitazione che ampiamente compensata dalla possibilità di avere l’aggiornamento in modo molto rapido (cioà ̈ dopo poche misure). Successivamente, all’aumentare del numero di misure, la ragione Rz della equazione di media mobile viene variata per permettere di ottenere una maggiore precisione nell’aggiornamento della caduta ΔP di pressione effettiva in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici e quindi una maggiore precisione nel corrispondente aggiornamento della legge di iniezione degli iniettori 4 di carburante.
In questo modo, à ̈ possibile ottenere allo stesso tempo sia una elevata velocità nell’aggiornare la caduta ΔP di pressione effettiva in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici (avendo a disposizione un limitato numero di misure), sia una elevata precisione nell’aggiornare la caduta ΔP di pressione effettiva in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici (avendo a disposizione un elevato numero di misure).
Diversificando la ragione Rz della equazione di media mobile in funzione dello step (ovvero del numero di misure che vengono coinvolte nella determinazione della media mobile) à ̈ possibile convergere molto velocemente nei primi T1 cicli con un valore R1 della ragione Rz a scapito della precisione; nei successivi T2 cicli, utilizzando un valore R2 della ragione Rz, sarà possibile migliorare la precisione rallentando la velocità di convergenza e così via fino ad valore Rn della ragione Rz che si utilizzerà fino al ciclo Tn che fornirà il valore finale del calcolo della caduta ΔP di pressione effettiva in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici.
E’ importante osservare che in base alle equazioni [1] e [2] sopra descritte, per ciascun punto P1-P4 caratteristico tra la caduta ΔP di pressione effettiva e la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata esiste un legame diretto di tipo proporzionale; quindi, à ̈ perfettamente equivalente calcolare la caduta ΔPmediadi pressione media mediante un calcolo di media mobile e quindi determinare la quantità Q di carburante in base alla caduta ΔPmediadi pressione media oppure calcolare la quantità Q di carburante per ciascuna misura della caduta ΔP di pressione e quindi applicare il calcolo della media mobile alle quantità Q di carburante.
Il sopra descritto metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore 4 di carburante presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo il sopra descritto metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore 4 di carburante permette di ottenere rapidamente (ad esempio solo dopo alcune decine di misure) e con una precisione accettabile la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici (ovvero la legge di iniezione effettiva dell’iniettore 4 di carburante). In questo modo, fino dalle primissime ore di funzionamento del motore 1 a combustione interna il controllo motore per pilotare gli iniettori 4 di carburante ha a disposizione la legge di iniezione effettiva degli iniettori 4 di carburante che à ̈, normalmente, significativamente più precisa della legge di iniezione nominale.
Inoltre, la rapidità nel determinare la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici non va a scapito della precisione, in quanto aumentando il numero di misure a disposizione viene determinata con sempre maggiore precisione la quantità Q di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore 4 di carburante in corrispondenza dei punti P1-P4 caratteristici (ovvero la legge di iniezione effettiva dell’iniettore 4 di carburante).
Infine, il sopra descritto metodo per determinare la legge di iniezione di un iniettore 4 di carburante à ̈ di semplice ed economica implementazione anche in una unità di controllo elettronica 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 (8)

  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) di carburante, ed una pompa (6) carburante che mantiene in pressione il carburante all’interno del canale (5) comune; il metodo comprende le fasi di: eseguire una serie di misure di una caduta (ΔP) di pressione nel canale (5) comune durante corrispondenti aperture dell’iniettore (4) di carburante da testare con uno stesso tempo (T) di attuazione di prova mentre à ̈ stata completamente interrotta l’alimentazione di carburante dalla pompa (6) carburante al canale (5) comune ed à ̈ stata evitata l’apertura di tutti gli altri iniettori (4) di carburante al di fuori dell’iniettore (4) di carburante da testare; calcolare una caduta (ΔPmedia) di pressione media mediante una media mobile della serie di misure della caduta (ΔP) di pressione; e stimare in funzione della caduta (ΔPmedia) di pressione media 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; il metodo à ̈ caratterizzato dal fatto che la fase di calcolare la caduta (ΔPmedia) di pressione media comprende le ulteriori fasi di: utilizzare una equazione di media mobile presentante una ragione (Rz) che stabilisce il peso di ciascuna singola misura della caduta (ΔP) di pressione nell’influenzare il valore della caduta (ΔPmedia) di pressione media; e variare il valore della ragione (Rz) della equazione di media mobile in funzione del numero di numero di misure che vengono coinvolte nella determinazione della media mobile.
  2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di calcolare la caduta (ΔPmedia) di pressione media comprende le ulteriori fasi di: assegnare alla ragione (Rz) della equazione di media mobile un valore che permette di ottenere una convergenza rapida a scapito della precisione in una fase iniziale, cioà ̈ quando ci sono a disposizione poche misure della caduta (ΔP) di pressione; ed assegnare alla ragione (Rz) della equazione di media mobile un valore che permette di ottenere una convergenza lenta ma più precisa in una fase finale, cioà ̈ quando ci sono a disposizione molte misure della caduta (ΔP) di pressione.
  3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la fase di calcolare la caduta (ΔPmedia) di pressione media comprende le ulteriori fasi di: utilizzare un primo valore (R1) della ragione (Rz) della equazione di media mobile quando il numero di misure della caduta (ΔP) di pressione à ̈ inferiore ad una prima soglia (T1); ed utilizzare un secondo valore (R2) della ragione (Rz) della equazione di media mobile quando il numero di misure della caduta (ΔP) di pressione à ̈ superiore alla prima soglia (T1).
  4. 4) Metodo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui la fase di calcolare la caduta (ΔPmedia) di pressione media comprende le ulteriori fasi di: utilizzare un primo valore (R1) della ragione (Rz) della equazione di media mobile quando il numero di misure della caduta (ΔP) di pressione à ̈ inferiore ad una prima soglia (T1); ed utilizzare un secondo valore (R2) della ragione (Rz) della equazione di media mobile quando il numero di misure della caduta (ΔP) di pressione à ̈ superiore alla prima soglia (T1) ed inferiore ad una seconda soglia (T2); ed utilizzare un terzo valore (R3) della ragione (Rz) della equazione di media mobile quando il numero di misure della caduta (ΔP) di pressione à ̈ superiore alla seconda soglia (T2).
  5. 5) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui l’equazione di media mobile à ̈ la seguente: e comprendente le ulteriori fasi di: ï „P(j, i ) ï€ï „P ia(j, iï€1 )j1... Np N [3] ï „P iï€1 ) inj(j, i ) med ïƒ ̄ media(j,i)ï€1⁄2ï „P media(j, ïƒi N R z( i ) ïƒ ̄ Z N [4] ΔPmedia(j,0) = Q(j,0) x K [5] Np = Ncylx Npoint Ncylnumero di cilindri (2) del motore (1) a combustione interna; Npointnumero di punti (P1-P4) caratteristici utilizzati per ricostruire la legge di iniezione effettiva di ciascun iniettore (4) di carburante; ΔPmedia(j,i) caduta di pressione media nel canale (5) comune media del j-esimo punto (P1-P4) caratteristico al i-esimo step; ΔP(j,i) caduta di pressione misurata del j-esimo punto (P1-P4) caratteristico al i-esimo step; Ninj(j, i) numero di iniezioni eseguite per il jesimo punto (P1-P4) caratteristico al iesimo step; Rz(i) ragione della equazione di media mobile al i-esimo step; K costante che lega la caduta (ΔP) di pressione e la quantità (QTOT) di carburante complessiva che à ̈ fuoriuscita dal canale (5) comune; Q(j,0) quantità di carburante iniettata allo step zero in corrispondenza del tempo (T) di iniezione del j-esimo punto (P1-P4) caratteristico.
  6. 6) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui la fase di stimare la quantità (Q) di carburante che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare comprende le ulteriori fasi di: stimare in funzione della caduta (ΔPmedia) di pressione media nel canale (5) comune la quantità (QTOT) di carburante complessiva che viene effettivamente iniettata dall’iniettore (4) di carburante da testare 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 (QTOT) di carburante complessiva per il numero (N) di aperture.
  7. 7) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 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.
  8. 8) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui la fase di eseguire una misura della caduta (ΔP) di pressione nel canale (5) comune comprende le ulteriori 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; e calcolare la caduta (ΔP) di pressione nel canale (5) comune durante l’apertura dell’iniettore (4) di carburante da testare eseguendo la differenza tra la pressione (Pi) iniziale del carburante e la pressione (Pf) finale del carburante.
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