ITBO980661A1 - Metodo di controllo dell' iniezione e dell' accensione in un motoreendotermico ad iniezione diretta per accellerare il riscaldamento del - Google Patents

Metodo di controllo dell' iniezione e dell' accensione in un motoreendotermico ad iniezione diretta per accellerare il riscaldamento del Download PDF

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ITBO980661A1
ITBO980661A1 IT1998BO000661A ITBO980661A ITBO980661A1 IT BO980661 A1 ITBO980661 A1 IT BO980661A1 IT 1998BO000661 A IT1998BO000661 A IT 1998BO000661A IT BO980661 A ITBO980661 A IT BO980661A IT BO980661 A1 ITBO980661 A1 IT BO980661A1
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IT
Italy
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injection
fuel
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air
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IT1998BO000661A
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Luca Poggio
Marco Secco
Andrea Gelmetti
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Magneti Marelli Spa
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Description

D E S C R I Z IO N E
del brevetto per invenzione industriale
La presente invenzione è relativa ad un metodo di controllo dell'iniezione e dell'accensione in un motore endotermico ad iniezione diretta per accelerare il riscaldamento del convertitore catalitico.
Nei veicoli provvisti di un motore endotermico ad iniezione diretta, ossia dotato di iniettori disposti affacciati direttamente alle camere di combustione per iniettarvi il carburante, è noto di installare un convertitore catalitico lungo il condotto di scarico per abbattere le sostanze inquinanti presenti nei gas di scarico in uscita dal motore.
Il corretto funzionamento del convertitore catalitico è subordinato al fatto che la temperatura del convertitore raggiunga una temperatura di funzionamento prefissata, mentre la massima efficienza del convertitore, ossia la capacità di abbattere le sostanze inquinanti in modo ottimale, è legata al fatto che il rapporto aria/carburante della miscela alimentata al motore venga mantenuto prossimo al valore stechiometrico, ovvero interno ad un intervallo prefissato includente il valore stechiometrico stesso.
A seguito dell'avviamento a freddo del motore, si presenta il problema di portare rapidamente il convertitore catalitico alla temperatura di funzionamento prefissata, mantenendo, al contempo, le emissioni di inquinanti entro i valori prestabiliti dalle normative vigenti.
Per risolvere questo problema è noto di utilizzare un metodo di controllo dell'iniezione e dell'accensione secondo il quale, nell'ambito di un medesimo ciclo del motore, si alimenta una miscela ricca ad un primo numero di cilindri ed una miscela magra ad un secondo numero di cilindri, in modo tale che complessivamente la miscela alimentata al motore durante il ciclo sia sostanzialmente stechiometrica. Per ciascun cilindro l'iniezione di carburante avviene prima della fine della fase di compressione del cilindro stesso. La combustione nei cilindri alimentati con miscela ricca genera gas di scarico ricchi di monossido di carbonio, mentre la combustione nei cilindri alimentati con miscela magra genera gas di scarico ricchi di ossigeno.
Il monossido di carbonio e l'ossigeno così generati danno luogo ad una reazione esotermica che offre calore lungo il condotto di scarico permettendo di accelerare il riscaldamento del convertitore catalitico.
Inoltre, nei cilindri alimentati con miscela ricca viene ritardato l'istante di innesco della combustione rispetto all'istante di innesco nominale in modo tale che l'aumento di coppia dovuto alla combustione della miscela ricca sia parzialmente compensato da un decremento di coppia dovuto al ritardo di accensione. Nei cilindri alimentati con miscela magra, invece, l'accensione della miscela avviene all'istante di innesco nominale.
Il metodo noto sopra descritto, sebbene consenta di velocizzare il riscaldamento del convertitore catalitico mantenendo le emissioni all'interno dei limiti prefissati, presenta un inconveniente dovuto al fatto che la produzione di calore è ottenuta attraverso delle operazioni (come l'arricchimento della miscela ed il ritardo dell'istante di accensione) che alterano la generazione della coppia rispetto al valore della coppia richiesto nella condizione di funzionamento attuale del motore. Infatti, la compensazione fra l'incremento di coppia dovuto all'arricchimento dellaJ miscela ed il decremento di coppia dovuto al ritardo dell'innesco non è mai perfetta, con la conseguenza che la coppia trasmessa all'albero motore dai cilindri alimentati con miscela ricca è diversa dalla coppia trasmessa dai cilindri alimentati con miscela magra. Dunque, per quanto concerne la generazione di coppia i vari cilindri si comportano fra loro in modo leggermente diverso e di conseguenza si ha un leggero impatto sulla guidabilità del veicolo.
Scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo di controllo dell'iniezione e dell'accensione in un motore endotermico ad iniezione diretta, il quale permetta di accelerare il riscaldamento del convertitore minimizzando le emissioni di inquinanti, e, al contempo, superi il suddetto inconveniente.
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo dell'iniezione e dell'accensione della miscela aria/carburante in un motore endotermico ad iniezione diretta per accelerare il riscaldamento di un convertitore catalitico disposto lungo un condotto di scarico del motore stesso, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:
a) eseguire, durante un medesimo ciclo del motore e per ciascun cilindro del motore stesso, almeno una prima iniezione di carburante in corrispondenza della fase di aspirazione e/o compressione del cilindro stesso, per alimentare una miscela magra;
b) innescare la combustione, in ciascun cilindro, in un istante di innesco prefissato in modo tale che la combustione in ogni cilindro generi la medesima coppia motrice;
c) eseguire, in almeno un cilindro del motore, una seconda iniezione di carburante in corrispondenza della fine della fase di espansione e/o nella fase di scarico del cilindro stesso in modo tale che il rapporto aria/carburante della miscela complessivamente alimentata al cilindro sia prossimo al valore stechiometrico;
il carburante iniettato in detta seconda iniezione provocando una combustione residua in presenza dei gas di scarico ricchi di ossigeno derivanti dalla combustione della miscela magra; la combustione residua non alterando la coppia motrice generata e producendo calore per il riscaldamento del convertitore catalitico.
In questo modo, la produzione del calore necessario a ,velocizzare il riscaldamento del convertitore catalitico è separata dalla generazione della coppia poiché l'accensione della miscela alimentata con la prima iniezione genera coppia, mentre la combustione residua del carburante alimentato nella seconda iniezione avviene quando la valvola di scarico associata al cilindro è già aperta e, dunque, non altera la coppia trasmessa al motore. Inoltre, tutti i cilindri generano la medesima coppia e di.conseguenza si ha un impatto nullo sulla guidabilità del veicolo.
L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
la figura 1 illustra in modo schematico un dispositivo di controllo dell'iniezione e della accensione in un motore endotermico ad iniezione diretta, realizzante il metodo della presente invenzione;
la figura 2 illustra, relativamente ad un cilindro del motore, la successione temporale delle iniezioni di carburante che vengono effettuate nel cilindro secondo il metodo oggetto dell'invenzione;
- la figura 3 illustra schematicamente la catena di calcolo volta a determinare le quantità di carburante che devono essere alimentate al cilindro durante le iniezioni della figura 2;
- la figura 4 illustra un'applicazione del metodo relativa ad un motore a quattro cilindri;
le figure 5, 6 e 7 rappresentano rispettive varianti dell'applicazione illustrata in figura 4.
Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato schematicamente un dispositivo di controllo di un motore 2 endotermico ad iniezione diretta. Nell'esempio illustrato il motore 2 è un motore a benzina provvisto di quattro cilindri, indicati con il numero di riferimento 3, ciascuno dei quali definisce una rispettiva camera di combustione in corrispondenza di una propria estremità superiore.
Il motore 2 presenta un collettore 4 di aspirazione per l'alimentazione di un flusso di aria verso i cilindri 3, un dispositivo di iniezione 5 per alimentare la benzina direttamente alle camere di combustione, ed un dispositivo di accensione 6 per innescare le combustioni della miscela aria/benzina all'interno dei cilindri 3.
Il motore 2, inoltre, presenta un collettore di scarico 7 atto a convogliare i gas combusti espulsi dalle camere di combustione in un condotto di scarico 8 lungo il quale è disposto un convertitore catalitico 9 {di tipo noto) atto ad abbattere le sostanze inquinanti presenti nei gas esausti prima che questi ultimi siano immessi nell'ambiente esterno.
Il dispositivo di iniezione 5 comprende un collettore carburante 10 all'interno del quale viene accumulata la benzina ad alta pressione da alimentare ai cilindri 3, ed una pluralità di iniettori 11 ciascuno dei quali è collegato al collettore carburante 10, ed è atto ad essere comandato per alimentare il carburante direttamente all'interno delle camere di combustione. Nell'esempio illustrato, il dispositivo di iniezione 5 presenta quattro iniettori 11, ognuno dei quali è affacciato ad una rispettiva e distinta camera di combustione del motore 2.
Il dispositivo di accensione 6 comprende una pluralità di candele di accensione 12, ciascuna delle quali è disposta in corrispondenza di un rispettivo cilindro 3, ed è atta ad essere pilotata da un circuito di accensione 14 per innescare la combustione della miscela all'interno del cilindro 3 stesso.
Il dispositivo 1 di controllo comprende una centralina elettronica 15 di controllo motore, la quale coopera con una pluralità di sensori disposti nel motore 2 per ricevere, in ingresso una pluralità di segnali informativi misurati nel motore 2 stesso. In particolare, la centralina 15 è collegata ad un sensore di pressione 16 per ricevere un segnale Pcoll indicativo della pressione nel collettore di aspirazione 4, e coopera con sensore di posizione 18 atto a rilevare la posizione della valvola 19 a farfalla, la quale è disposta lungo il condotto di aspirazione 4 per regolare il flusso di aria in ingresso ai cilindri 3. La centralina 15, inoltre, riceve un segnale rpm da un sensore di velocità 21 angolare disposto in corrispondenza dell'albero motore 22, ed è collegata a due sensori di temperatura (non illustrati) per ricevere un segnale Tar ed un segnale Tac indicativi della temperatura dell'aria e, rispettivamente, della temperatura dell'acqua di raffreddamento. La centralina elettronica 15 riceve in ingresso anche un segnale Pacc relativo alla posizione assunta dal pedale dell'acceleratore (non illustrato), ed è atta a comandare un attuatore 23 per regolare la posizione della valvola 19 a farfalla (e dunque la portata d'aria immessa nei cilindri) in funzione del segnale Pacc e della condizione attuale di funzionamento del motore 2.
La centralina 15, inoltre, coopera con un sensore di ossigeno 24 di tipo noto, il quale è disposto lungo il condotto di scarico 8 a valle del convertitore catalitico 9, è sensibile agli ioni ossigeno presenti nei gas di scarico, ed è atto ad alimentare alla centralina stessa un segnale λ,,, correlato alla composizione stechiometrica dei gas di scarico e, dunque, al rapporto aria/benzina della miscela complessivamente alimentata al motore 2.
La centralina 15 è atta a comandare sia gli iniettori 11 per regolare l'iniezione di benzina nelle camere di combustione, sia il circuito di accensione 14 per regolare gli istanti di accensione della miscela nei vari cilindri 3. In particolare, all'interno della centralina 15 sono presenti due circuiti di comando, indicati con 30 e 31, dei quali il circuito 30 è atto a comandare il circuito di accensione 14 mediante l'emissione di segnali ACC indicativi degli istanti di innesco effettivi delle combustioni nei cilindri 3. Il circuito 31, invece, è atto a comandare l'apertura e la chiusura di ciascun iniettore 11 mediante l'emissione di un rispettivo segnale INJ indicativo dell'intervallo di tempo in cui deve avvenire l'iniezione della benzina nella camera di combustione.
Il circuito 31 di comando a sua volta comprende un blocco 32 di calcolo atto a calcolare, per ogni cilindro 3, la quantità di benzina Qinj che deve essere alimentata al cilindro stesso in corrispondenza di ciascuna iniezione. Il circuito 31 presenta, inoltre, un blocco di calcolo 33 atto a calcolare, per ciascuna iniezione, la fase di iniezione φinj relativa a tale iniezione, ossia l'intervallo temporale che intercorre, ad esempio, dall'istante in cui deve terminare l'iniezione all'istante in cui il pistone associato al cilindro raggiunge il punto morto superiore PMS. I blocchi, di calcolo 32 e 33 alimentano quindi la quantità di benzina Qinj da iniettare e la fase di iniezione φinj ad un blocco 34 di elaborazione ed attivazione atto a generare, sulla base dei loro valori, il segnale INJ di comando per l'iniettore 11.
Secondo la presente invenzione il dispositivo 1 di controllo è atto ad implementare una strategia di controllo dell'iniezione e dell'accensione volta ad accelerare il riscaldamento del convertitore catalitico 9 in seguito ad un avviamento cosiddetto "a freddo" del motore 2.
La strategia, di seguito descritta, è attiva qualora siano verificate le seguenti condizioni:
• i segnali di temperatura Tar e Tac (relativi alla temperatura dell'aria nel collettore 4 di spirazione e alla temperatura dell'acqua di raffreddamento) letti dalla centralina 15 all'avviamento del motore assumono valori interni a rispettivi intervalli determinati;
• il tempo trascorso dall'istante di avviamento del motore è interno ad un intervallo temporale prefissato.
La strategia verrà ora descritta con riferimento alla figura 2, ove è illustrata la successione delle fasi relative ad un cilindro 3 del motore 2. In particolare con A, C, E e S sono indicate rispettivamente la fase di Aspirazione, la fase di Compressione, la fase di Espansione e la fase di Scarico.
Secondo la strategia, relativamente ad uno stesso ciclo di combustione del cilindro 3, viene effettuata almeno una iniezione di benzina durante le fasi di aspirazione A e/o compressione C in modo tale da alimentare complessivamente una miscela magra al cilindro 3, ossia una miscela caratterizzata da un rapporto aria/benzina superiore al rapporto aria/benzina stechiometrico.
Preferibilmente, ma non necessariamente, vengono realizzate due iniezioni INJA e INJC (figura 2), di cui l'iniezione INJA viene effettuata durante la fase di aspirazione A al fine di creare una miscela omogenea nel cilindro, mentre l'iniezione INJC viene attuata durante la fase di compressione C del cilindro stesso al fine di creare una massa di benzina che stratifica nella camera di combustione al disopra della testa del pistone. La miscela magra complessivamente alimentata al cilindro 3 nelle fasi A e C viene quindi accesa in corrispondenza di un istante di innesco prefissato, ossia con un anticipo di accensione determinato rispetto all'istante in cui il pistone giunge al punto morto superiore PMS in fase di compressione C. Tale combustione trasmette coppia all'albero motore 22 e origina gas di scarico ricchi di ossigeno.
Secondo l'invenzione viene poi effettuata almeno una ulteriore iniezione INJS alla fine della fase di espansione E e/o durante la fase dì scarico S. La quantità di benzina iniettata durante tale iniezione INJS è tale da fare in modo che il rapporto fra la quantità d'aria aspirata e la quantità di benzina complessivamente alimentata nell'intero ciclo di aspirazione-compressione-espansione-scarico sia pari ad un valore in calibrazione prossimo al valore del rapporto aria/benzina stechiometrico.
Il carburante iniettato durante l'iniezione INJS, in presenza dei gas di scarico ancora accesi derivanti dalla combustione della miscela magra, è in grado di bruciare l'ossigeno in eccesso presente in tali gas, generando calore verso il convertitore catalitico 9 senza alterare la generazione di coppia motrice. In altri termini, il carburante relativo alla iniezione INJS dà origine ad una combustione residua che avviene quando la valvola di scarico associata al cilindro 3 è già aperta; tale combustione residua non altera la generazione di coppia e si limita a fornire calore lungo il condotto di scarico 7 per accelerare il riscaldamento del convertitore catalitico 9.
Secondo una prima modalità di applicazione del metodo oggetto dell'invenzione (vedi figura 4), relativamente ad uno stesso ciclo CL del motore, viene eseguita l'iniettata INJS in fase di scarico all'interno di un unico cilindro 3, mentre nei rimanenti cilindri 3 si esegue unicamente l'iniezione in fase di aspirazione e/o compressione con le modalità sopra descritte.
In questo modo tutti i cilindri 3 del motore 2 generano la stessa coppia motrice, e viene superato l'inconveniente dei metodi di controllo noti e precedentemente descritti poiché vengono annullate quelle variazioni di coppia che causano problemi di guidabilità .
Come è illustrato in figura 4, il cilindro nel quale viene effettuata l'iniezione INJS viene quindi ruotato, secondo una legge di rotazione prefissata, con il susseguirsi dei cicli CL del motore, ogni ciclo CL rappresentando una rotazione di 720° dell'albero motore 22. Così, ad esempio, il primo cilindro offe calore durante il primo ciclo CL del motore, il terzo cilindro durante il secondo ciclo CL, il quarto cilindro durante il terzo ciclo CL ed il secondo cilindro durante il quarto ciclo CL. È evidente che la legge di rotazione può essere diversa da quella illustrata ed è basata sul fatto di rendere tutti i cilindri omogenei dal punto di vista funzionale.
Secondo l'invenzione, inoltre, è possibile variare la quantità di calore generata allo scarico e, dunque, la velocità di riscaldamento del convertitore catalitico 9, variando il numero dei cilindri in cui viene effettuata l'iniezione INJS aggiuntiva in uno stesso ciclo CL del motore.
Infatti, a seconda della quantità di calore che deve essere generata allo scarico per riscaldare il convertitore catalitico 9, è possibile decidere di effettuare l'iniettata INJS in un solo cilindro (figura 4), in due cilindri (figura 5), in tre cilindri (figura 6) o in tutti i cilindri (figura 7).
In particolare se l'iniezione aggiuntiva INJS viene effettuata in tutti i cilindri si massimizza la quantità di calore offerta al convertitore catalitico 9, minimizzando il tempo necessario per portarlo alla temperatura di funzionamento prefissata.
Con riferimento alla figura 3 verrà ora descritta la catena di calcolo volta a determinare la quantità di benzina da iniettare in corrispondenza di ciascuna iniezione. Tale catena di calcolo è implementata nel blocco 32 di calcolo illustrato in figura 1.
In base al valore di alcuni segnali di ingresso per la centralina, come ad esempio il segnale rpm (numero di giri al minuto) ed il segnale Pcoll {pressione nel collettore di aspirazione) , vengono generati due parametri obiettivo, indicati con λCICLO e λ,COMper mezzo dì tabelle elettroniche non illustrate. In particolare il parametro rappresenta il titolo obiettivo della miscela alimentata ad un cilindro relativamente ad un intero ciclo di aspirazione-compressione-espansionescarico, mentre il parametro λCOMP rappresenta il titolo obiettivo della miscela alimentata ad un cilindro relativamente alle fasi di aspirazione-compressione, e dunque il titolo obiettivo della miscela destinata a fornire la coppia durante l'attivazione della strategia che permette di velocizzare il riscaldamento del catalizzatore .
I parametri λCICLO e λCOMP sono alimentati a rispettivi ingressi 40a e 40b di un selettore 40, ad esempio realizzato da uno switch, che presenta una uscita 40u. Gli ingressi 40a e 40b sono atti a comunicare alternativamente con l'uscita 40u in base al valore di un segnale ATT bistabile di comando che indica il soddisfacimento o meno delle condizioni di attivazione della strategia per il riscaldamento del convertitore catalitico 9. In particolare il selettore 40 collega l'ingresso 40b con l'uscita 40u qualora le condizioni di attivazione della strategia siano soddisfatte .
L'uscita 40b è collegata quindi ad un blocco moltiplicatore 41 atto a moltiplicare il parametro in ingresso per il rapporto (A/F)STE aria/benzina stechiometrico. L'uscita del blocco 41 viene alimentata ad un ingresso 42a un blocco 42 divisore presentante un ulteriore ingresso 42b al quale viene alimentato la portata d'aria Air. Il blocco 42 è atto a dividere la portata d'aria Air per il segnale presente all'ingresso 42b per ottenere la quantità di benzina QBN obiettivo che deve essere iniettata complessivamente nel cilindro prima della fine della fase di compressione.
La quantità di benzina QBN viene quindi alimentata ad un blocco 43 di correzione atto ad effettuare almeno una correzione per tenere in considerazione il valore attuale del segnale λm proveniente dal sensore di ossigeno 24, in modo tale da ottenere la quantità di benzina QBC da iniettare controllata in catena chiusa. Tale correzione può essere ad esempio una correzione moltiplicativa in modo tale da avere QBC= QBN K, ove K è un parametro funzione del valore del parametro λm.
Il blocco 43 di correzione può essere anche più complesso e può effettuare delle correzioni aggiuntive non illustrate.
L'uscita del blocco 43 di correzione, ossia la quantità di benzina QBC corretta da alimentare complessivamente al cilindro durante le fasi di aspirazione e compressione, viene alimentata ad un ingresso 44a di un blocco di elaborazione 44 presentante un altro ingresso 44b. All'ingresso 44b viene alimentato un parametro ΚΜΡ ottenuto in uscita da una tabella 45 ricevente in ingresso il numero di giri rpm e la pressione Pcoll del collettore di aspirazione 4. Il parametro KMP rappresenta la percentuale di carburante che si desidera iniettare in fase di aspirazione A, ossia durante l'iniezione INJA (vedi figura 2).
Il blocco di elaborazione 44 è atto a fornire in uscita le quantità di benzina QΒAΡ e QBCOMP da alimentare al cilindro durante la fase di aspirazione e rispettivamente durante la fase di compressione (ossia durante le iniezioni INJA e INJC). In particolare le quantità di benzina QΒΜΡ e QBCOMP vengono calcolate secondo le espressioni:
I parametri CICLO e λCOMPono alimentati, inoltre, ad un blocco 47 di elaborazione atto ad elaborarli per fornire ad un ingresso 49a di un selettore 49 il parametro definito dalla seguente espressione
Il selettore 49 presenta un ulteriore ingresso 49b al quale viene alimentato un valore estremamente elevato (indicato con il simbolo di infinito oo), ed una uscita 49u. Gli ingressi 49a e 49b sono atti a comunicare alternativamente con l'uscita 49u in base al valore del segnale ATT che indica il soddisfacimento o meno delle condizioni di attivazione della strategia per il riscaldamento del convertitore catalitico 9. In particolare il selettore 49 collega l'ingresso 49a con l'uscita 49u qualora le condizioni di attivazione della strategia siano soddisfatte.
L'uscita 49b è collegata quindi ad un blocco moltiplicatore 50 atto a moltiplicare il parametro in ingresso per il rapporto (A/F)STEC aria/benzina stechiometrico. L'uscita del blocco 50 viene alimentata ad ingresso Sia un blocco 51 divisore presentante un ulteriore ingresso 51b al quale viene alimentato la portata d'aria Air. Il blocco 51 è atto a dividere la portata d'aria Air per il segnale presente all'ingresso 51b per ottenere la quantità di benzina QBSCA che deve essere iniettata durante la fase di scarico del cilindro per offrire calore verso il convertitore catalitico 9.
Quando le condizioni di attivazione della strategia sono verificate i selettori 40 e 49 collegano gli ingressi 40b e 49a con le uscite 40u e 49u, e nei cilindri in cui si desidera effettuare l'iniezione INJS la quantità di benzina QBSCA che si alimenta in fase di scarico è definita quindi dall'espressione seguente:
La quantità di benzina che partecipa alla combustione per generare coppia è invece data dalla somma delle quantità di benzina che vengono iniettate nelle iniezioni INJA e INJC (vedi figura 2), ovvero
a meno della correzione eseguita dal blocco 43.
La combustione che genera coppia avviene nello stesso modo in tutti i cilindri 3, mentre la combustione residua avviene per i soli cilindri in cui viene effettuata l'iniezione INJS.
Se, invece, le condizioni di attivazione non sono verificate non viene effettuata l'iniezione aggiuntiva INJS in nessun cilindro 3 (QBSCA = 0).
Una volta calcolata la generica quantità di benzina QINJ da iniettare ad ogni iniezione, viene poi calcolata la fase di iniezione φINJ attraverso il blocco 33 di calcolo, ed, infine, il blocco 34 di elaborazione attiva il segnale INJ di comando per il relativo iniettore 11.
Da quanto precedentemente esposto emerge che durante l'attivazione della strategia volta a velocizzare il riscaldamento del convertitore catalitico 9, la miscela alimentata ai cilindri per generare coppia è sostanzialmente magra. Ciò non impedisce di seguire, entro certi limiti, la richiesta di coppia effettuata dal guidatore mediante la pressione del pedale dell'acceleratore. Infatti, visto che la pressione del pedale dell'acceleratore non comanda direttamente la posizione della valvola a farfalla 19, la centralina 15 può regolare la posizione della valvola stessa mediante l'attuatore 23 in modo tale che la miscela alimentata ai cilindri 3 entro la fase di compressione sia magra e che la combustione nei cilindri 3 dia origine alla coppia richiesta del guidatore.
Il metodo di controllo descritto presenta il vantaggio di consentire di portare in temperatura il convertitore catalitico 9 in tempi estremamente ridotti rispetto ai metodi noti. Infatti qualora l'iniezione INJS venga effettuata in ogni cilindro (figura 7) del motore, tutti i cilindri concorrono direttamente ed autonomamente alla produzione di calore, al contrario di ciò che accade secondo i metodi di controllo di tipo noto.
Infine, è possibile notare che durante l'attivazione della strategia le emissioni di inquinanti sono contenute a livelli minimi.

Claims (9)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo di controllo dell'iniezione e dell'accensione della miscela aria/carburante in un motore (2) endotermico ad iniezione diretta per accelerare il riscaldamento di un convertitore (9) catalitico disposto lungo un condotto di scarico (8) del motore (2) stesso, il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: a) eseguire, durante un medesimo ciclo (CL) del motore (2) e per ciascun cilindro (3) del motore stesso, almeno una iniezione (INJC,INJA) di carburante in corrispondenza della fase di aspirazione (A) e/o compressione (C) del cilindro (3) stesso, per alimentare una miscela magra; b) innescare la combustione, in ciascun cilindro (3), in un istante di innesco prefissato in modo tale che la combustione in ogni cilindro (3) generi la medesima coppia motrice; c) eseguire, in almeno un cilindro (3) del motore, una ulteriore iniezione (INJS) di carburante in corrispondenza della fine della fase di espansione (E) e/o nella fase di scarico (S) del cilindro (3) stesso in modo tale che il rapporto aria/carburante della miscela complessivamente alimentata al cilindro (3) sia prossimo al valore stechiometrico; il carburante iniettato in detta ulteriore iniezione (INJS) provocando una combustione residua in presenza dei gas di scarico ricchi di ossigeno derivanti dalla combustione della miscela magra; la combustione residua non alterando la coppia motrice generata e producendo calore per il riscaldamento del convertitore catalitico (9).
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che, durante il susseguirsi dei cicli (CL) del motore, il detto almeno un cilindro (3) in cui viene eseguita la detta ulteriore iniezione (INJS) viene selezionato in base ad una legge prefissata di rotazione dei cilindri.
  3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di eseguire la detta ulteriore iniezione (INJS) in tutti i cilindri (3) del motore (2) per massimizzare la produzione di calore e minimizzare il tempo richiesto per portare il convertitore catalitico (9) ad una temperatura di funzionamento prefissata.
  4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di eseguire, per ogni cilindro (3), almeno due iniezioni (INJC,INJA) di carburante per alimentare complessivamente la detta miscela magra al cilindro (3) stesso; una (INJA) delle due iniezioni (INJC,INJA) essendo effettuata durante la fase di aspirazione (A) per creare una miscela omogenea nel cilindro, mentre l'altra iniezione (INJC) viene attuata durante la fase di compressione (C) per creare una massa di carburante che stratifica al disopra della testa del pistone associato al cilindro (3).
  5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di calcolare (32) la quantità di carburante da iniettare internamente al cilindro (3) in corrispondenza di ciascuna detta iniezione in funzione di due parametri obiettivo λCICLO e λCOMP di cui il parametro λCICLO rappresenta il titolo obiettivo della miscela alimentata al cilindro relativamente ad un intero ciclo di aspirazione-compressione-espansionescarico, mentre il parametro λCOΜΡ rappresenta il titolo obiettivo della miscela alimentata ad un cilindro relativamente alle fasi di aspirazione-compressione, e dunque il titolo obiettivo della miscela destinata a fornire la coppia.
  6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la quantità di carburante effettiva (QBC) da iniettare complessivamente durante le fasi di aspirazione (A) e compressione (C) del cilindro (3) viene ottenuta eseguendo i seguenti passi: - rilevare la quantità d'aria (Air) aspirata nel cilindro; calcolare (41,42) la quantità di carburante obiettivo (QBN) da alimentare nel cilindro durante le dette fasi di aspirazione (A) e compressione (C) mediante l'espressione:
    dove (Air/F)STEC è il rapporto aria/carburante stechiometrico; correggere (43) detta quantità di carburante obiettivo (QBN) in funzione del valore di un segnale di uscita (λm) di un sensore di ossigeno (24) disposto lungo il condotto di scarico (8), il segnale di uscita (λm) essendo correlato alla composizione stechiometrica dei gas di scarico e, dunque, al rapporto aria/carburante della miscela complessivamente alimentata al motore (2).
  7. 7. Metodo secondo le rivendicazioni 4 e 6, caratterizzato dal fatto che la quantità di carburante effettiva che deve essere iniettata nella fase di aspirazione (A) rappresenta una percentuale determinata della quantità di carburante effettiva che deve essere iniettata prima della fase di espansione (E); detta percentuale essendo determinata in base alla pressione (Pcoll) nel collettore di aspirazione (4) del motore (2) ed al numero di giri (rpm) dell'albero motore (22).
  8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la quantità di carburante che deve essere iniettata nel cilindro durante la detta ulteriore iniezione (INJS) viene calcolata secondo 1'espressione :
    dove Air rappresenta la quantità d'aria aspirata nel cilindro, (Air/F)STEC rappresenta il rapporto aria/carburante stechiometrico, e λCICL0 e λCOΜΡ sono i detti parametri obiettivo.
  9. 9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere le fase preliminare di rilevare i valori assunti da una pluralità di segnali di informazione (Tar,Tac) correlati ad uno stato operativo del motore (2), e di abilitare (ATT) l'esecuzione di detta ulteriore iniezione (INJS) solamente qualora i detti valori rilevati soddisfino delle condizioni determinate.
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