ITBO980503A1 - Metodo di controllo del titolo della miscela aria / combustibile alime ntata ad un motore endotermico . - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un metodo di controllo del titolo della miscela aria/combustibile alimentata ad un motore endotermico.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un metodo di controllo del titolo della miscela a seguito della permanenza del motore in una condizione di funzionamento nota come "cut-off", durante la quale viene interrotta l'alimentazione del carburante ai cilindri del motore.

In condizioni di "cut-off" il convertitore catalitico, disposto lungo il condotto di scarico del motore, è investito da un flusso di aria pura, e, comportandosi come una sorta di polmone, immagazzina ossigeno .

Come è noto, la massima efficienza del convertitore catalitico, ossia la capacità di abbattere in modo ottimale le sostanze inquinanti presenti nei gas combusti è funzione sia del titolo della miscela alimentata al motore, sia dello stato in cui si trova il convertitore stesso, ossia della quantità di ossigeno che ha immagazzinato. In particolare, il convertitore catalitico opera l'azione di catalisi con la massima efficienza qualora il titolo della miscela alimentata al motore sia interno ad un intervallo determinato centrato attorno al valore unitario e qualora la quantità di ossigeno immagazzinato sia comunque inferiore ad un valore di soglia prefissato.

Durante la permanenza nella condizione di cut-off, il convertitore catalitico, essendo investito dall'aria aspirata nel motore, immagazzina una quantità di ossigeno molto superiore al valore di soglia e dunque,si porta ad operare in una zona di bassa efficienza.

In uscita dalla condizione di cut-off, nonostante venga imposto un titolo obiettivo prossimo al valore unitario, il convertitore catalitico non opera un corretto abbattimento delle sostanze inquinanti a causa dell'eccesso di ossigeno immagazzinato.

Dunque per tutto il tempo impiegato dal convertitore per smaltire tale ossigeno in eccesso, le emissioni di inquinanti non vengono minimizzate.

Attualmente, in uscita dalla condizione di cut-off, si opera una correzione del titolo obiettivo tendente ad arricchire la miscela alimentata al motore onde evitare che il motore si spenga. L'arricchimento della miscela viene effettuato indipendentemente dallo stato del convertitore catalitico. Tale arricchimento ha un effetto benefico sul convertitore in quanto gli consente di smaltire parte dell'ossigeno immagazzinato, ma, essendo indipendente dallo stato del convertitore stesso (ovvero dalla quantità di ossigeno immagazzinato) può talvolta risultare eccessivo a discapito del consumo e dell'emissione di inquinanti, o, in alternativa, può essere insufficiente a discapito del tempo in cui il convertitore non opera ad alta efficienza.

Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo di controllo del titolo che, in funzione dello stato del convertitore catalitico (ossia della quantità di ossigeno immagazzinato), minimizzi il tempo in cui il convertitore catalitico non opera ad alta efficienza in uscita ‘dalla condizione di cut-off.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo del titolo della miscela aria/combustibile alimentata ad un motore endotermico del tipo descritto nella rivendicazione 1.

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 illustra schematicamente un dispositivo di controllo del titolo della miscela alimentata ad un motore endotermico realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

- la figura 2 illustra schematicamente un blocco funzionale facente parte del dispositivo della figura 1 ed atto a stimare la quantità di ossigeno immagazzinata nel convertitore catalitico;

- la figura 3 illustra l'andamento della massima capacità di immagazzinamento di ossigeno del convertitore catalitico in 'funzione della temperatura del convertitore stesso;

- la figura 4 illustra schematicamente un ulteriore blocco funzionale facente parte del dispositivo della figura 1; e

le figure da 5 a 9 illustrano l'andamento temporale di alcune grandezze che risultano particolarmente significative secondo il metodo della presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un dispositivo di controllo del titolo della miscela aria/combustibile alimentata ad un motore 2 endotermico, in particolare un motore a benzina. Come è noto il titolo della miscela è definito dal rapporto A/F aria/benzina normalizzato al rapporto aria/benzina stechiometrico (pari a 14,51).

Il motore 2 presenta un collettore 3 di aspirazione per l'alimentazione di un flusso di aria verso i cilindri (non illustrati) del motore, un impianto 4 di iniezione della benzina ai cilindri stessi, ed un condotto 5 di scarico per convogliare in uscita dal motore i gas combusti.

Lungo il condotto 5 di scarico è disposto un catalizzatore 6 (di tipo noto e ad esempio comprendente anche un pre-catalizzatore) per abbattere le sostanze inquinanti presenti nei gas di scarico.

Il dispositivo 1 di controllo comprende una centralina 7 di controllo (rappresentata schematicamente nella figura 1) a cui è delegata la gestione del funzionamento del motore. La centralina 7 riceve in ingresso una pluralità di segnali P di informazione misurati nel motore 2 (ad esempio numero di giri al minuto rpm, portata d'aria Qair aspirata, e così via) unitamente a segnali di informazione esterni al motore (ad esempio posizione pedale dell'acceleratore, ecc...), ed è atta comandare l'impianto 4 di iniezione per regolare la quantità di benzina da alimentare ai cilindri .

Il dispositivo 1 coopera con due sensori 8 e 9 di ossigeno di tipo noto, i quali sono disposti lungo il condotto 5 monte e, rispettivamente, a valle del catalizzatore 6, e sono atti a fornire informazioni sulla composizione stechiometrica dei gas di scarico a monte ed a valle del catalizzatore 6 stesso. In particolare, il sensore 8 (realizzato ad esempio da una sonda UEGO), è atto a generare in uscita un segnale VI di reazione indicativo della composizione dei gas di scarico a monte del catalizzatore 6 e, dunque, correlato al titolo della miscela alimentata al motore. Il sensore 9 (realizzato ad esempio da una sonda LAMBDA) è atto a generare in uscita un segnale V2 indicativo della composizione stechiometrica dei gas immessi nell'ambiente esterno, e dunque correlato al titolo allo scarico .

Il segnale VI viene alimentato ad un circuito 11 di conversione di tipo noto che è atto a convertire il segnale VI stesso in un parametro λ1m digitale rappresentativo del titolo della miscela alimentata al motore 2 e definito come:

dove (A/F)mis rappresenta il valore del rapporto aria/benzina misurato dal sensore 8 e correlato al segnale VI e (A/F)stech rappresenta il valore del rapporto aria/benzina stechiometrico pari a 14,57. In particolare, se il valore del parametro λ1m supera l'unità (λ1m > 1) la miscela alimentata al motore 2 si dice magra, mentre se il valore del parametro λ1m è inferiore all'unità (λ1m < 1) la miscela alimentata al motore 2 si dice ricca.

Il parametro λ1m digitale viene alimentato ad un ingresso 12a sottrattore di un nodo 12 sommatore presentante, inoltre, un ingresso 12b sommatore, al quale viene alimentato il valore digitale di un parametro λob rappresentativo di un titolo obiettivo e definito come:

dove (A/F)obiett rappresenta il valore del rapporto aria/benzina obiettivo che si desidera raggiungere e (A/F)stech è il valore del rapporto aria/benzina stechiometrico (pari a 14,57).

Il parametro λob è generato (in modo noto) in uscita da una tabella 13 elettronica alla quale sono alimentati in ingresso almeno parte dei segnali di informazione P (ad esempio il numero di giri al minuto (rpm), il carico (load) applicato al motore 2 ecc...).

Il nodo 12 genera, pertanto, in uscita un parametro Δλ di errore indicativo dello scostamento tra il parametroλob obiettivo ed il parametro λ1m, ovvero

Il parametro Δλ di errore è quindi alimentato ad un circuito 14 di elaborazione (di tipo noto), il quale, in base al titolo obiettivo λob ed al valore del parametro di Δλ di errore, determina la quantità di benzina Qeff effettiva che l'impianto 4 di iniezione dovrà iniettare nei cilindri durante i cicli del motore.

Così viene realizzato un anello in retroazione, ossia un controllo in retroazione sul titolo della miscela, volto ad annullare il parametro di errore Δλ al fine che il titolo misurato (λ1m) segua l'andamento del titolo obiettivo (λob).

Secondo quanto illustrato in figura 1, il segnale V2 in uscita dal sensore 9 viene alimentato ad un circuito 15 di elaborazione di tipo noto, il quale è atto ad elaborarlo per generare un parametro K022 di correzione che viene alimentato ad un ingresso 16a di un selezionatore 16. Il selezionatore presenta un secondo ingresso 16b ed una uscita 16u collegata ad un ulteriore ingresso 12c sommatore del nodo 12. Il selezionatore 16 è atto a collegare selettivamente ed alternativamente gli ingressi 16a e 16b con l'uscita 16u stessa in funzione del valore di un segnale ABIL binario generato in uscita da un blocco 17 di controllo, la cui funzione apparirà chiara nel seguito. In particolare, quando il segnale ABIL assume valore logico alto, il parametro K022 in uscita dal circuito 15 viene alimentato al nodo 12 per correggere il parametro Δλ di errore secondo l'espressione

In questo modo, quando il segnale ABIL assume livello logico alto, viene chiuso un ulteriore anello di controllo (definito dal sensore 9 e dal circuito 15) atto a migliorare il controllo in retroazione realizzato dall'anello comprendente il sensore 8. Come è noto tale ulteriore anello di controllo (attualmente presente nei dispositivi di controllo in commercio) permette di recuperare eventuali derive introdotte dall'anello di controllo comprendente il sensore 8 tenendo in considerazione la composizione dei gas di scarico immessi nell'ambiente, ossia l'effettivo titolo allo scarico che è definito dal parametro

dove (A/F)mis rappresenta il valore del rapporto aria/benzina misurato dal sensore 9 e correlato al segnale V2.

Il catalizzatore 6 ha la capacità di immagazzinare ossigeno, ed esercita l'azione di catalisi scambiando ossigeno con i gas di scarico in ingresso, ossia effettuando riduzioni ed ossidazioni. L'efficienza del catalizzatore 6, ossia la capacità di abbattere gli inquinanti, è funzione sia del titolo λ1m della miscela sia dello stato del catalizzatore 6 stesso, ossia della quantità di ossigeno OXim immagazzinata. In particolare la massima efficienza si ottiene quando il titolo λ1m è interno ad un intervallo determinato centrato attorno al valore unitario (titolo stechiometrico), e al contempo, la quantità di ossigeno OXim immagazzinata è inferiore ad un valore di soglia OXth determinato.

Quando il motore 2 si trova ad operare in una condizione di funzionamento di taglio carburante (nota come condizione di cut-off), ad esempio in seguito allo stacco del pedale dell'acceleratore, la centralina 7 di controllo comanda l'interruzione dell'alimentazione del carburante ai cilindri (Qeff = 0) disabilitando in modo noto i due anelli di controllo sopracitati. Di conseguenza, il catalizzatore 6 è investito da un flusso di aria pura e comincia ad immagazzinare ossigeno. La quantità di ossigeno accumulata diviene superiore al valore di soglia OXth e, dunque, il catalizzatore 6 si trova ad operare in una zona di bassa efficienza dell'abbattimento delle sostanze inquinanti.

In uscita dalla condizione di cut-off, la centralina 7 riabilita in modo noto l'anello di controllo comprendente il sensore 8, e, nonostante venga imposto un titolo λob obiettivo approssimativamente stechiometrico (ed il titolo λ1m misurato dal sensore 8 si porti ben presto al valore stechiometrico), il catalizzatore 6 non è immediatamente in grado di operare alla massima efficienza in quanto ha immagazzinato ossigeno in eccesso.

Secondo la presente invenzione, il dispositivo 1 di controllo comprende un ulteriore blocco 18 di correzione del titolo λob obiettivo atto a permettere l'ottimizzazione del comportamento del catalizzatore 6 (e quindi la minimizzazione delle emissioni di inquinanti) a seguito dell'uscita del motore 2 dalla condizione di funzionamento di cut-off. Il blocco 18 di correzione ha la funzione di accelerare il ripristino della massima efficienza del catalizzatore 6 in uscita dalla condizione di cut-off, e, a tal fine, è atto a generare in uscita un parametro Δλox di correzione del titolo λob obiettivo per imporre un arricchimento della miscela in funzione dello stato del catalizzatore 6 stesso e consentire, quindi, un rapido smaltimento dell'ossigeno immagazzinato in eccesso. In particolare, (vedi figura 1) il parametro Δλοχ di. correzione è alimentato all'ingresso 16b del selezionatore 16, ed è atto a correggere il parametro Δλ di errore (secondo l'espressione Δλ = λob - λ1m Δλox ) quando il segnale ABIL, in uscita dal blocco 17, assume valore logico basso.

Secondo l'invenzione, il blocco 17 di controllo è atto a gestire la correzione del titolo λob obiettivo (attraverso l'abilitazione o la disabilitazione del blocco 18 e dell'anello di controllo comprendente il sensore 9) nel periodo di tempo susseguente all'uscita del motore dalla condizione di cut-off. In particolare, il blocco 17 genera un valore logico basso del segnale ABIL appena il motore esce dalla condizione di cut-off, per permettere al blocco 18 di correggere il titolo λob obiettivo e per mantenere disabilitato l'anello dì controllo comprendente il sensore 9. Quando il catalizzatore 6 ha smaltito l'ossigeno immagazzinato in eccesso e si riporta ad operare ad alta efficienza, il blocco 17 offre in uscita il valore logico basso del segnale ABIL abilitando l'anello di controllo comprendente il sensore 9.

Il blocco 18 di correzione comprende un blocco 19 stimatore atto a stimare la quantità di ossigeno OXim immagazzinata dal catalizzatore 6 durante la condizione di cut-off ed in uscita dalla condizione stessa, ed un blocco 20 di elaborazione atto a fornire in uscita il parametro Δλοx di correzione del titolo λob obiettivo in funzione della quantità di ossigeno OXim stimata dal blocco 19.

In figura 2 è illustrato il blocco 19 stimatore che definisce un modello per la stima della quantità di ossigeno OXim immagazzinato nel catalizzatore 6. Il blocco 19 riceve in ingresso la portata d'aria Qair aspirata, e presenta un moltiplicatore 21 atto a moltiplicarla per il rapporto O/Air definente la percentuale di ossigeno nell'aria, per generare in uscita la portata Qox di ossigeno aspirata. La portata Qox rappresenta quindi la portata di ossigeno che investirebbe il catalizzatore 6 qualora non avvenissero le combustioni all'interno dei cilindri.

La portata Qox viene quindi moltiplicata in un moltiplicatore 23 per un termine dato dalla differenza fra il titolo λ1m misurato tramite il sensore 8 ed il titolo stechiometrico (unitario) in modo tale da generare la portata Qoxfree di ossigeno libero nei gas di scarico in ingresso al catalizzatore 6. La portata Qoxfree viene quindi calcolata secondo l'espressione

QOXfree = QOX (λ1m - 1 ) .

In presenza di un titolo λΐιη stechiometrico (λ1m = 1) la portata Qoxfree è nulla poiché non vi è ossigeno libero nei gas di scarico; in presenza di un titolo λΐιη magro (λ1m > 1) la portata QoXfree assume un valore positivo ad indicare una disponibilità di ossigeno libero nei gas di scarico in ingresso al catalizzatore 6, e dunque una possibilità di immagazzinamento di ossigeno da parte del catalizzatore 6 stesso; in presenza di un titolo λ1m ricco (λ1m < 1) la portata Qoxfree assume un valore negativo ad indicare una mancanza di ossigeno libero in tali gas, e dunque la necessità del catalizzatore 6 di compensare tale mancanza attingendo dall'ossigeno immagazzinato.

Solo una parte dell'ossigeno libero presente nei gas di scarico può essere immagazzinato dal catalizzatore 6, e, allo stesso modo, solo una parte dell'ossigeno richiesto al catalizzatore 6 può essere estratta per compensare la suddetta mancanza. Di conseguenza la portata Q0Xfree viene moltiplicata per un fattore Kexc di scambio in un moltiplicatore 24 per generare la portata Qoxexc di ossigeno che può essere scambiato fra catalizzatore 6 ed i gas di scarico (Qoxexc = Kexc QoXfree). Il fattore Kaxc di scambio è una costante che assume un primo valore determinato qualora il titolo Xlm sia magro (λ1m > 1), mentre assume un secondo valore determinato qualora il titolo λ1m sia ricco (λ1m < 1).

La portata Qoxexc di ossigeno che può essere scambiato fra gas di scarico e catalizzatore 6 viene quindi integrata nel tempo all'interno di un blocco 25 per offrire la quantità di ossigeno OXim immagazzinata durante l'intervallo temporale di integrazione. Questa integrazione viene eseguita non appena il motore entra nella condizione di cut-off assumendo che la quantità iniziale di ossigeno contenuta nel catalizzatore 6 sia uguale ad un valore in calibrazione approssimativamente pari al citato valore di soglia OXth ) . Così facendo il blocco 25 offre in uscita l'evoluzione temporale della quantità OXim di ossigeno immagazzinata nel catalizzatore 6.

La quantità OXim di ossigeno immagazzinata, ottenuta tramite l'integrazione, non può essere inferiore ad un limite minimo nullo (catalizzatore vuoto) e non può superare un limite massimo OXmax definente la capacità OXmax di immagazzinamento del catalizzatore 6; per esprimere ciò è stato inserito nel modello un blocco 26 di saturazione atto a limitare la quantità OXim di ossigeno immagazzinata alla capacità OXmax di immagazzinamento.

Secondo quanto illustrato in figura 3, il modello (definito dal blocco 19) tiene in considerazione il fatto che la capacità OXmax di immagazzinamento del catalizzatore 6 è funzione della temperatura Tcat del catalizzatore stesso. La dipendenza della capacità OXmax dalla temperatura Tcat è stata modellata attraverso l'andamento illustrato in figura 3. In particolare, se la temperatura Tcat è inferiore ad un valore di soglia Tinf (di circa 300°C), il catalizzatore 6 non è in grado di scambiare ossigeno con i gas di scarico (OXmax = 0); se la temperatura Tcat è superiore ad un valore di soglia Tsup (di circa 400°C) , la capacità OXmax raggiunge il limite fisico OXmaxM , il quale rappresenta la massima capacità di immagazzinamento del catalizzatore; se infine la temperatura Tcat è interna all'intervallo (Tinf,Tsup), la capacità OXmax varia linearmente con la temperatura Tcat stessa.

Con riferimento alla figura 4, verrà ora descritto il blocco 20 che, come detto, calcola il parametro Δλοx di correzione da applicare al titolo Xob obiettivo (figura 1) non appena il motore esce dalla condizione di cut-off, al fine di arricchire la miscela e permettere il ripristino delle condizioni di alta efficienza del catalizzatore 6.

Nel blocco 20 si alimenta la quantità OXim di ossigeno immagazzinata (in uscita dal blocco 19) ad un ingresso 28a sottrattore di un nodo seminatore 28 presentante un ingresso seminatore 28b, al quale è alimentato il valore di soglia OXth indicante la quantità di ossigeno oltre la quale il catalizzatore 6 lavora a bassa efficienza. Il nodo 28 genera in uscita un parametro Δ0Χ di errore dato dallo scostamento fra la quantità OXim ed il valore di soglia OXth (ΔΟΧ = OXth -OXim). Il parametro ΔΟΧ di errore viene alimentato ad un moltiplicatore 29 ove viene moltiplicato per un parametro Kfuelox di controllo (calibrabile) in modo tale da generare il parametro Δλοχ definente la correzione da apportare al titolo λob obiettivo.

Il parametro Δλοχ che definisce la correzione negativa da apportare al titolo λob viene quindi alimentato ad un blocco 30 di saturazione, ove viene inferiormente limitato ad un valore di soglia Δλoxmin per evitare di offrire una correzione esagerata. L'uscita del blocco 30 rappresenta così il parametro Δλοχ di correzione da alimentare all'ingresso 16b del selezionatore 16 (figura 1). In questo modo, la correzione al titolo λob obiettivo risulta essere proporzionale alla quantità OXim di ossigeno immagazzinato nel catalizzatore 6.

Nelle figure da 5 a 9 sono rappresentati graficamente gli andamenti temporali del titolo λ1m misurato a monte del catalizzatore 6 (figura 5), del segnale V2 in uscita dal sensore 9 (figura 6), della quantità OXim di ossigeno immagazzinata (figura 7), del parametro Δλοχ di correzione in uscita dal blocco 20, e del segnale ABIL in uscita dal blocco 17. Tali andamenti illustrano il comportamento del dispositivo 1 di controllo durante la permanenza del motore nella condizione di cut-off ed in uscita da tale condizione. In particolare, non appena il motore entra in cut-off, il titolo λ1m cresce vertiginosamente, e la quantità OXim di ossigeno immagazzinata nel catalizzatore 6 (stimata dal blocco 19) comincia a crescere rispetto al valore iniziale OXth fino a raggiungere, ad esempio, la capacità OXmax di immagazzinamento. Al contempo il segnale V2 in uscita dal sensore 9 si porta ad valore approssimativamente nullo indicando che i gas immessi nell'ambiente esterno sono ricchi d'ossigeno.

Durante la permanenza del motore nella condizione di cut-off, entrambi gli anelli di controllo in retroazione sono disabilitati, ed i segnali VI e V2 in uscita dai sensori 8 e 9 continuano ad essere misurati.

In uscita dalla condizione di cut-off, viene abilitato l'anello di controllo comprendente il sensore 8, e, in tal modo, viene imposto un titolo λob obiettivo alla miscela alimentata al motore. Si noti che generalmente in uscita da cut-off, il titolo λob obiettivo, generato dalla tabella 13 elettronica, è approssimativamente stechiometrico.

In uscita dalla condizione di cut-off, il segnale ABIL assume valore logico basso permettendo al blocco 19 di cominciare ad apportare il parametro Δλοχ di correzione al titolo λob obiettivo {figura 8); di conseguenza la miscela alimentata al motore viene arricchita, ed il titolo λ1m diviene ricco. Ciò permette di cominciare a smaltire la quantità OXim di ossigeno immagazzinata, che infatti diminuisce (figura 7).

La relazione di proporzionalità fra il parametro Δλοχ di correzione e la quantità di ossigeno immagazzinato in eccesso nel catalizzatore, assicura che la correzione del titolo λob obiettivo si esaurisca in un intervallo di tempo T* finito (figura 8). In particolare, calibrando il parametro Kfuelox (figura 4) è possibile modulare l'ampiezza dell'intervallo di tempo T* ottenendo, ad esempio, un andamento del parametro Δλοχ di correzione di tipo impulsivo (vedi figura 8). Il parametro Κfuelox viene generalmente calibrato in modo tale da ottenere il miglior compromesso possibile fra l'ampiezza dell'intervallo di tempo T* e la massima correzione possibile sul titolo λob

Quando poi la quantità OXim di ossigeno ritorna ad essere uguale al valore di soglia OXth (ossia ΔΟΧ = 0) testimoniando il ripristino della massima efficienza del catalizzatore, il segnale ABIL (figura 9) commuta e viene riabilitato l'anello di controllo comprendente il sensore 9 a valle.

Da quanto sopra esposto si evince che il dispositivo 1 di controllo (ed in particolare il blocco 18), in uscita dalla condizione di cut-off, consente di ripristinare velocemente la massima efficienza del catalizzatore permettendo di minimizzare le emissioni degli inquinanti.

Secondo la presente invenzione, inoltre, il dispositivo 1 di controllo è provvisto di un blocco 32 funzionale (indicato in tratteggio in figura 1) atto a realizzare una funzione di adattatività del modello (blocco 19) che stima la quantità OXim di ossigeno immagazzinato. Tale funzione di adattatività ha l'obiettivo di compensare le approssimazioni effettuate dal modello stesso e, soprattutto, l'invecchiamento del catalizzatore 6, il quale, come è noto, comporta una diminuzione della capacità di immagazzinamento del catalizzatore stesso.

Nell'esempio illustrato, la grandezza che viene adattata dal blocco 32 è la massima capacità di immagazzinamento del catalizzatore OXmaxM (figura 3), la quale è particolarmente interessante poiché consente di effettuare una diagnosi in merito allo stato di usura del catalizzatore 6. La funzione di adattatività viene applicata successivamente a quelle condizioni di cut-off nelle quali è stata saturata la massima capacità di immagazzinamento del catalizzatore 6, ossia la quantità OXim ha raggiunto la massima capacità OXmaxM.

La funzione di adattatività si basa sull'errore di stima del modello (blocco 19), il quale è legato al tempo che intercorre fra un istante ti (figura 7) in cui il modello indica che l'ossigeno in eccesso su catalizzatore 6 è stato completamente smaltito (ossia ΔΟΧ = 0), ed un istante tz (figura 6) in cui il segnale V2 in uscita dal sensore 9 assume un valore di soglia V2th determinato (calibrabile) indicando un titolo allo scarico non più magro. Nell'esempio illustrato in figura 6, il valore di soglia V2th è un valore in corrispondenza del quale l'andamento del segnale V2 presenta un cambio di pendenza indicando una prossima commutazione del sensore 9 a valle (sonda LAMBDA).

Qualora l'istante ti sia antecedente all'istante t2 (ossia l'ossigeno in eccesso venga smaltito completamente prima che il segnale V2 assuma il valore V2th) , significa che la massima capacità di immagazzinamento 0XmaxM è sottostimata, e, di conseguenza, si adatta la massima capacità OXmaxM stessa incrementandola di un valore determinato (ad esempio funzione dell'errore di stima). Se, invece, l'istante t1 è susseguente all'istante t2 (ossia il segnale V2 assume il valore V2th prima che l'ossigeno in eccesso venga smaltito completamente), significa che la massima capacità OXmaxM è sovrastimata, e, di conseguenza, la si decrementa di un valore determinato {ad esempio funzione dell'errore di stima). Il valore adattato della massima capacità di immagazzinamento OXmaxM verrà quindi utilizzato nel<' >blocco 19 stimatore quando il motore 2 entrerà nuovamente in una condizione di cut-off.

Nel caso in cui il segnale V2 assuma il valore V2th prima che l'ossigeno in eccesso si sia esaurito, il blocco 32, inoltre, è atto ad imporre una azione di reset sul blocco 25 (vedi figura 2) al fine di annullare il parametro ΔΟΧ di errore (figura 4) ed evitare che venga mantenuta inutilmente la correzione Δλοχ sul titolo λob e dunque l'arricchimento della miscela.

Infine, giova sottolineare che il blocco 32, attraverso l'adattatività della massima capacità OXim, permette di effettuare una diagnosi sullo stato di usura del catalizzatore 6. Infatti, qualora la capacità massima OXim adattata continui ad assumere valori inferiori ad una soglia determinata in un certo numero di cut-off successivi, il catalizzatore 6 può essere giudicato usurato ed il blocco 32 può segnalarne la non efficienza .

Claims (15)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo di controllo del titolo della miscela aria/combustibile alimentata ad un motore (2) endotermico a seguito della permanenza del motore (2) in una condizione di funzionamento di taglio carburante (cut-off), durante la quale un convertitore (6) catalitico, disposto lungo il condotto di scarico (5) del motore (2), è investito da un flusso di aria ed immagazzina ossigeno; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: a) misurare il titolo (λ1m) della miscela alimentata al motore mediante un primo sensore (8) di ossigeno disposto lungo il condotto di scarico (5) a monte del convertitore (6) catalitico; b) stimare (19) la quantità di ossigeno immagazzinato (OXim) dal convertitore (6) catalitico in base al titolo (λ1m) misurato a monte del convertitore (6) catalitico stesso; e c) correggere (20), in uscita dalla condizione di taglio carburante (cut-off), il titolo obiettivo (Xob) della miscela da alimentare al motore, rispetto ad un valore approssimativamente stechiometrico, in funzione della quantità di ossigeno (OXim) stimata, in modo tale da imporre un arricchimento controllato della miscela volto a far smaltire velocemente l'ossigeno immagazzinato dal convertitore (6) catalitico.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di: d) confrontare (12) il titolo (λ1m) misurato tramite il primo sensore (8) con il titolo obiettivo (λob) per definire un parametro di errore (Δλ) rappresentativo dello scostamento fra i detti titolo obiettivo (λob) e misurato (λ1m); e) elaborare (14) il parametro di errore (Δλ) ed il titolo obiettivo (λob) per determinare la quantità di combustibile effettiva (Qeff) da alimentare al motore (2); la detta correzione di cui al punto c) essendo realizzata apportando un parametro di correzione (Δλ0χ) al titolo obiettivo (λob) quando il motore esce dalla condizione di taglio carburante (cut-off); la detta correzione essendo mantenuta fino a quando la quantità di ossigeno immagazzinata (OXim) nel convertitore (6) catalitico è superiore ad un valore di soglia (OXth) determinato .
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che, durante la detta fase di correggere di cui al punto c), viene mantenuta disabilitata (17,ABIL) una ulteriore correzione (K022) del titolo obiettivo (λob); detta ulteriore correzione (K022) derivando da una elaborazione (15) di un segnale di uscita (V2) di un secondo sensore (9) di ossigeno disposto lungo il condotto di scarico (5) a valle del convertitore (6) catalitico.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di abilitare (17,ABIL) detta ulteriore correzione (K022) del titolo obiettivo (λob) quando la quantità di ossigeno (OXim) immagazzinato nel convertitore (6) catalitico risulta uguale al detto valore di soglia (OXth) determinato, testimoniando l'avvenuto smaltimento dell'ossigeno immagazzinato dal convertitore (6) catalitico durante la condizione di taglio carburante (cut-off).
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che la fase di cui al punto b) viene realizzata da un modello (19) per la stima della quantità di ossigeno (OXim) immagazzinata, e comprende le sottofasi di: bl) calcolare (21) la portata (Qox) di ossigeno aspirato nel motore in base alla portata dell'aria aspirata (Qair); b2) calcolare (23) la portata (QoXfree) di ossigeno libero nei gas di scarico in ingresso al convertitore (6) catalitico in base alla portata (Qox) di ossigeno aspirato ed allo scostamento fra il titolo misurato (λ1m) ed il titolo stechiometrico; b3) calcolare (24) la portata (Qoxexc) di ossigeno che può essere scambiato fra il convertitore (6) catalitico ed i gas di scarico moltiplicando la portata (QoXfree) di ossigeno libero per un fattore di scambio (Kexc) determinato; ed b4) integrare (25) nel tempo la detta portata (Qoxexc) di ossigeno che può essere scambiato fra il convertitore (6) catalitico ed i gas di scarico, per ottenere l'evoluzione temporale della detta quantità di ossigeno (OXim) immagazzinata dal convertitore (6) catalitico .
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la detta fase di stimare di cui al punto b) comprende, inoltre, la sottofase di b5) limitare (26) la quantità di ossigeno immagazzinata (OXim), ottenuta tramite la detta integrazione, ad un valore limite superiore definente la capacità (OXmax) di immagazzinamento di ossigeno del convertitore (6) catalitico.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il detto valore limite superiore definente la capacità (OXmax) di immagazzinamento di ossigeno del convertitore (6) catalitico è funzione della temperatura (Tcat) del convertitore (6) catalitico stesso; il metodo presentando la fase di modellare la dipendenza della capacità (OXmax) di immagazzinamento dalla temperatura (Tcat) attraverso una funzione presentante: - un tratto costante a valore nullo qualora la temperatura sia inferiore ad un valore di soglia inferiore (Tinf); - un tratto costante a valore definente la massima capacità (OXmaxM) di immagazzinamento del convertitore (6), qualora la temperatura (Tcat) sia superiore ad un valore di soglia superiore (Tsup); ed un tratto lineare di raccordo qualora la temperatura (Tcat) sia compresa fra i detti limiti di soglia inferiore e superiore (Tinf,Tsup).
8. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzato dal fatto che la detta fase di correggere di cui al punto c) comprende le sottofasi di: cl) confrontare (28) la quantità di ossigeno (OXim) attualmente immagazzinata nel convertitore (6) catalitico con il detto valore di soglia (OXth) determinato, per generare un parametro di scostamento (ΔΟΧ); c2) moltiplicare (29) il parametro di scostamento (ΔΟΧ) per un parametro di controllo (Kfueiox) calibrabile in modo tale da generare il detto parametro di correzione (Δλοχ) per il detto titolo obiettivo (λob).
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di correggere di cui al punto c) comprende l'ulteriore sottofase di c3) saturare (30) il detto parametro di correzione (Δλ0χ) ad un valore limite (AXoxmin) prima di apportare la detta correzione al titolo obiettivo (λob).
10. 10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 9, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, la fase di realizzare (32) una funzione di adattatività per il detto modello (19) di stima della quantità di ossigeno (OXim) immagazzinata nel convertitore (6) catalitico; la detta funzione di adattatività adattando il modello (19) in modo tale da compensare l'invecchiamento del convertitore (6) catalitico e le approssimazioni effettuate nel modello (19) stesso.
11. 11. Metodo secondo le rivendicazioni 7 e 10, caratterizzato dal fatto di applicare la detta funzione di adattatività per il detto modello (19) successivamente a quelle condizioni di taglio carburante (cut-off) nelle quali la quantità di ossigeno (OXim) ha saturato la detta massima capacità (0XmaxM) dì immagazzinamento del convertitore (6) catalitico.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che la detta funzione di adattatività adatta la detta massima capacità (OXmaxM) di immagazzinamento di ossigeno del convertitore (6) catalitico in funzione di un errore di stima del modello (19), l'errore di stima essendo legato al tempo che intercorre fra un primo istante (t1), in cui la quantità di ossigeno (OXim) stimata assume il detto valore di soglia (OXth) determinato, ed un secondo istante (t2) , in cui il detto segnale di uscita del secondo sensore (9) assume un valore (V2th) determinato indicando la presenza di una composizione dei gas immessi nell'ambiente quasi stechiometrica.
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la detta funzione di adattatività incrementa la detta massima capacità (OXmaxM) di immagazzinamento del convertitore (6) catalitico qualora il detto primo istante (ta) sia antecedente al detto secondo istante (t2); la detta funzione di adattatività · decrementando la massima capacità (OXmaxM) di immagazzinamento del convertitore (6) catalitico qualora il detto primo istante (t1) sia susseguente al detto secondo istante (t2) .
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 12 o 13, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di eseguire una diagnosi (32) sullo stato di usura del convertitore (6) catalitico in base al valore della massima capacità (OXmaxM) di immagazzinamento offerto dalla detta funzione di adattatività.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che il convertitore (6) catalitico viene giudicato usurato qualora la massima capacità (OXmaxM) di immagazzinamento, offerta dalla funzione di adattatività, venga riconfermata inferiore ad un valore minimo determinato in uscita da una pluralità di condizioni di taglio carburante (cut-off) successive .