ITMI970945A1

ITMI970945A1 - Procedimento e dispositivo per il comando di un motore endotermico di un veicolo

Info

Publication number: ITMI970945A1
Application number: IT97MI000945A
Authority: IT
Inventors: Werner Hess; Hong Zhang
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 1998-10-22
Also published as: DE19618849B4; SE9701700D0; JPH1047136A; JP4317272B2; ITMI970945A0; FR2748522A1; FR2748522B1; DE19618849A1; SE520808C2; SE9701700L; IT1291639B1

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Stato della tecnica

L'invenzione si riferisce ad un procedimento e ad un dispositivo per il comando di un motore endotermico di un veicolo secondo i preamboli delle rivendicazioni indipendenti.

Il documento DE-A 42 39 711 descrive un procedimento ed un dispositivo per il comando di un motore endotermico di un veicolo, laddove dal guidatore e/o da altri sistemi di comando e di regolazione viene alimentato un valore nominale per un momento torcente da generare dal motore endotermico. Prendendo in considerazione la deviazione di un angolo di accensione di base che vale per il punto di lavoro attuale, questo momento torcente viene trasformato mediante calcolo da un angolo d'accensione ottimale, in cui il motore endotermico presenta il massimo grado di efficacia, ad un valore nominale per il riempimento del cilindro da impostare (riempimento dell'aria). Questo valore nominale di riempimento, considerando poi l'effettivo carico del motore e le grandezze funzionali, come la temperatura del motore, viene trasformato in un valore di posizione nominale per una valvola a farfalla elettricamente comandabile che influenza l'alimentazione dell'aria al motore endotermico. Mediante l'impostazione di questo valore nominale con il corrispondente azionamento della valvola a farfalla, il riempimento e quindi il momento viene approssimato al valore nominale. Inoltre, almeno in alcuni stati funzionali, per l'impostazione del momento nominale, viene influenzata l'impostazione dell'angolo di accensione e/o diaframmato un determinato numero di cilindri, vale a dire che viene interrotta l'alimentazione del carburante a questi cilindri.

In aggiunta, dal documento WO-A 95/24550 è noto il fatto di variare la miscela aria-carburante per l'impostazione del momento nominale.

L' invenzione si pone il compito di indicare degli accorgimenti che permettano una regolazione del momento effettivo sul momento nominale solo mediante l'influenzamento del riempimento.

Tale fatto viene ottenuto mediante le caratteristiche caratterizzanti delle rivendicazioni indipendenti.

Vantaggi dell'invenzione

Viene resa possibile una completa preparazione del momento nominale solo mediante la variazione del riempimento, poiché, durante il calcolo del riempimento nominale, viene presa in considerazione l'impostazione dell'angolo di accensione di base, l'impostazione della miscela di base e/o il numero dei cilindri che svolgono la combustione nel rispettivo punto di lavoro del motore endotermico.

Particolarmente vantaggioso è inoltre il fatto che il campo caratteristico, impiegato per il calcolo del valore di riempimento nominale dal valore del momento nominale, risulti inverso rispetto ad un campo caratteristico già esistente per il calcolo del momento dalle grandezze di misurazione. Per questo motivo risulta molto limitato il dispendio supplementare per l'approntamento dei dati del campo caratteristico ed il suo rilevamento.

Particolarmente vantaggioso è il fatto che, durante il calcolo del riempimento nominale, vengono presi in considerazione il rendimento di base dell'angolo di accensione, dell'impostazione della miscela e/o il numero dei cilindri che svolgono una combustione .

Ulteriori vantaggi verranno esposti nella seguente descrizione di esempi esecutivi ovvero nelle rivendicazioni dipendenti.

Disegni

L'invenzione verrà a seguito descritta più dettagliatamente con riferimento alle forme esecutive illustrate nei disegni, nei quali :

la fig. 1 illustra il comando del motore endotermico sulla base di un valore di momento nominale in una rappresentazione a schema circuitale a blocchi, la fig. 2 illustra dei dettagli di questo comando per la determinazione del riempimento, anch'esso in una rappresentazione a schema circuitale a blocchi,

- la fig. 3 illustra un diagramma di flusso che mostra schematicamente un programma per la determinazione del valore di riempimento nominale.

Descrizione degli esempi esecutivi Nella fig. 1 è illustrata un'unità di comando 10 che, mediante linee d'uscita 12, 14 e 16 illustrate simbolicamente, comanda l'alimentazione dell'aria al motore endotermico (valvola a farfalla 17), l'alimentazione del carburante {composizione della miscela e/o diaframmazione) e l'angolo d'accensione. All'unità di comando 10 vengono inoltre alimentate delle linee d'entrata 18, 20 nonché 22 a 24 che, in un esempio esecutivo vantaggioso, sono raggruppate in un sistema a bus (per esempio CAN). Nel contempo, la linea d'entrata 18 si estende da almeno un'ulteriore unità di comando 26, per esempio un'unità di comando per la regolazione dello slittamento d'azionamento, la regolazione del momento di trascinamento del motore, il comando della trasmissione, ecc., all'unità di comando 10 e trasmette un momento nominale, formato da queste unità di comando, per un momento torcente che deve essere fornito dal motore endotermico. Un'ulteriore linea di entrata 20, conduce da un elemento di comando 28 azionabile dal guidatore, preferibilmente da un pedale dell'acceleratore, all'unità di comando 10 e trasmette il grado d'azionamento β dell'elemento di comando. Le linee d'entrata 22 a 24 si estendono da dei dispositivi di misurazione 30 a 32, per il rilevamento di ulteriori grandezze funzionali del motore endotermico e/o del veicolo, come il numero dei giri del motore, il carico del motore (massa d'aria, quantità d'aria, posizione della valvola a farfalla, pressione del tubo d'aspirazione, ecc.), la temperatura del motore, la velocità di marcia ecc., fino all'unità di comando 10. Nell'esempio esecutivo preferito, l'unità di comando 10 comprende almeno un microcomputer, nel quale sono implementati dei programmi che realizzano la soluzione descritta a seguito. Nella fig. 1, per motivi di chiarezza, i programmi implementati nel microcomputer per l'esecuzione della soluzione secondo l'invenzione sono raggruppati in tre blocchi.

Ad un primo blocco di programma 34, oltre al grado d'azionamento β ed al valore di momento nominale, vengono alimentati, da almeno un'unità di comando 26, altre grandezze funzionali, come il numero dei giri del motore, la velocità del veicolo, ecc. (cfr. le linee 22a a 24a). Nei programmi associati a questo blocco di programma del microcomputer, dal grado d'azionamento β del pedale acceleratore, considerando le ulteriori grandezze funzionali (almeno il numero dei giri del motore) , viene rilevato un valore di momento nominale per il guidatore da prestabiliti campi caratteristici. Inoltre vengono eseguite delle funzioni come le limitazioni del numero dei giri e/o le limitazioni della velocità di marcia che rilevano anch'esse un valore nominale per il momento nominale. Dai valori di momento torcente nominale rilevati od alimentati viene rilevato il valore attuale mediante selezione del valore minimale e/o massimale ed alimentato ad un secondo blocco 36 di programma.

Ad esso vengono alimentate delle grandezze di base dell'angolo di accensione zwbase dell'impostazione della miscela lambase e/o del numero dei cilindri da diaframmare redbase. In modo dipendente da queste grandezze da ulteriori grandezze funzionali, le quali vengono alimentate attraverso le linee 22b a 24b, il valore nominale Mison, rilevato nel blocco 34 di programma, viene trasformato mediante calcolo in modo di per sé noto in grandezze di comando per la misurazione del carburante e/o dell'angolo di accensione nonché mediante il rilevamento di un valore di riempimento nominale in una grandezza di comando per l'alimentazione dell'aria al motore endotermico.

Le grandezze di base riguardanti l'angolo d'accensione, la composizione della miscela ed il numero dei cilindri da diaframmare vengono formate in prestabiliti campi caratteristici 38. Queste grandezze rappresentano la prevista impostazione del motore endotermico nel punto di lavoro attuale. Per questi valori non vengono considerati degli interventi esterni della regolazione dello slittamento d'azionamento, delle funzioni di delimitazione, ecc.. Le grandezze di base sono perciò delle grandezze che si impostano, senza che si verifichino degli interventi dall'esterno p mediante funzioni di delimitazione.

L'angolo di accensione di base viene determinato sulla base del numero dei giri del motore e del riempimento attuale da un campo caratteristico. Corrispondentemente a ciò, si prevedono dei passi di calcolo, nei quali vengono formati i valori di base per la composizione della miscela e/o il disinserimento di singoli cilindri. Per ésempiò, negli stati funzionali stazionari, la composizione della miscela può essere impostata su "magra", per migliorare l'utilizzo del carburante e/o l'emissione di sostanze nocive, e/o in stati funzionali prestabiliti (per esempio nel caso di un carico parziale stazionario), non tutti i cilindri vengono alimentati. Si può per esempio prevedere che tutti i cilindri vengano inseriti solo in presenza di un corrispondente desiderio di rendimento da parte del guidatore, mentre nell'ambito stazionario o di basso cario risulta attivo solo un prestabilito numero di cilindri del motore endotermico. Questi corrispondenti valori di base vengono impiegati dai programmi del blocco 36 di programma per la determinazione delle grandezze di comando dal valore del momento nominale. Alcuni esempi per il calcolo dell'alimentazione del carburante da impostare e dell'angolo d'accensione da impostare sono noti dallo stato della tecnica menzionato all'inizio.

Questi calcoli si basano su un modello di momento che è rappresentabile come segue :

Mi è il momento indicato (momento di alta pressione) del motore endotermico, Kfmiopt è il cosiddetto momento ottimale (momento di alta pressione

a parità di un ottimale angolo d'accensione, λ=1 e tutti i cilindri alimentati indipendentemente dal numero di giri e carico (campo caratteristico), etazw è il rendimento dell'angolo di accensione dipendente dalla distanza dell'angolo di accensione dall'ottimale angolo d'accensione, etalam è il rendimento lambda dipendente dalla composizione dei gas di scarico (=1 per λ=1) e etared è il rendimento ottenuto mediante i cilindri alimentati (=1, quando tutti i cilindri vengono alimentati) . I corrispondenti rendimenti, partendo dalle grandezze di base, vengono indicati quali etazwbase, etalambase e etaredbase.

La determinazione del valore di riempimento nominale e quindi dell'impostazione dell'alimentazione dell'aria al motore endotermico dal valore del momento nominale Mison conformemente alla soluzione secondo l'invenzione è illustrata con riferimento alla fig. 2.

Essa illustra dettagliatamente il blocco 36 secondo la fig. 1, per quanto riguarda la determinazione del valore nominale di riempimento. Al blocco 36 di programma vengono alimentati il valore di momento nominale Mison, le grandezze di base per l'angolo d'accensione (zwbase), per la composizione della miscela (λ-Base) e/o per il numero dei cilindri diaframmati (redbase) nonché almeno il numero dei giri del motore quale ulteriore grandezza funzionale. Le grandezze di base vengono nel contempo guidate su linee caratteristiche 100, 102 ovvero 104. Queste cosiddette linee caratteristiche di rendimento trasformano la deviazione di questi valori di base dal valore ottimale (angolo d'accensione ottimale, miscela stechiometrica e tutti i cilindri alimentati) in un valore di correzione di momento (rendimento), pari alla deviazione del momento dal momento ottimale (massimo rendimento) nel corrispondente valore di base. Queste linee caratteristiche di rendimento sono calcolate ovvero determinate sperimentalmente per le singole grandezze ed i motori endotermici. I valori di correzione di momenti etazwbase, etalambase e/o etaredbase formati in questo modo vengono considerati in punti di divisione susseguentisi 106, 108 e 110 durante il calcolo del momento nominale in un valore nominale di riempimento. In un primo punto di divisione 106, viene formato il quoziente del momento nominale alimentato e del valore di correzione di momenti etazwbase, per cui questo quoziente viene diviso nel punto di divisione 108 mediante un valore di correzione di momento etalambase ed il risultato viene diviso nel punto di divisione 110 con il valore di correzione etaredbase. Il momento nominale Misou corretto in questo modo viene alimentato ad un campo caratteristico 112. A questo campo caratteristico viene alimentato inoltre almeno il numero dei giri del motore. Con l'ausilio del campo caratteristico inverso viene rilevato il momento ottimale del motore endotermico dal numero di giri del motore e dal riempimento rilevato. Dalle grandezze alimentate, dal campo caratteristico viene letto un valore nominale rlsoiii, il quale rappresenta il riempimento nominale derivato dal momento nominale. Durante l'impostazione di questo riempimento nominale mediante la valvola a farfalla, il motore endotermico genera il momento nominale Misou.

La formula impiegata per la determinazione del valore di riempimento nominale è la seguente :

Il valore nominale di riempimento rlsou viene alimentato ad uno stadio di selezione del valore massimo 114. Ad esso viene inoltre alimentato un valore di riempimento minimo rlmin, il quale, a seconda dello stato, funzionale, è stato determinato da diverse linee caratteristiche 116 e 118 in modo dipendente da almeno il numero dei giri del motore. Questo valore di riempimento minimale è impostato, durante il funzionamento a spinta con disinserimento del carburante, su un momento frenante del motore possibilmente elevato, mentre nel funzionamento normale senza disinserimento del carburante è impostato sul mantenimento del funzionamento del motore endotermico ad un basso numero di giri. Il valore rispettivamente più grande dei due valori rimin e rlsolll viene trasmesso quale valore di riempimento nominale rlsoll. Questo valore nominale viene trasformato nell'ambito di una regolazione 116 in un valore di posizione nominale per la valvola a farfalla, il quale valore viene impostato mediante un corrispondente azionamento della valvola a farfalla tramite la linea d'uscita 12 dell'unità di comando .

La rappresentazione secondo la fig. 2 è stata scelta per motivi di chiarezza. L'invenzione non è fissata né sulla sequenza d'immissione dei valori di correzione, né alla concreta operazione matematica di divisione. Il campo caratteristico f, il quale sta alla base :in forma inversa alla determinazione del riempimento, viene impiegato anche per la determinazione del momento del motore endotermico secondo il noto stato della tecnica (cfr. equazione 1, Kfmiopt) .

Il momento Mi è il momento di alta pressione, cioè il momento torcente generato dal motore endotermico nella fase di alta pressione della combustione.

In un esempio esecutivo vantaggioso, il motore endotermico viene azionato sempre con alimentazione di tutti i cilindri o solo con miscela stechiometrica. In questi casi si fa a meno del corrispondente valore di correzione.

Nell'esempio esecutivo preferito, l'unità di comando 10 comprende almeno un microcomputer che esegue i calcoli precedentemente descritti nell'ambito dei programmi. La fig. 3 illustra un diagramma di flusso come esempio esecutivo per un tale programma.

Esso viene avviato in prestabiliti intervalli di tempo, per esempio in alcuni millisecondi. Nel primo passo 200 vengono lette le grandezze Misoll, Nmot, il carico del motore ri nonché eventualmente ulteriori grandezze funzionali. Nel passo seguente 202, l'angolo d'accensione di base zwbase viene formato da un prestabilito campo caratteristico in base al numero dei giri del motore ed al carico, mentre i valori di base per la composizione della miscela e/o il numero dei cilindri da diaframmare vengono stabiliti a seconda dello stato funzionale ovvero in modo dipendente dal comportamento del guidatore. Successivamente, nel passo 204 vengono determinati i valori di correzione di momento etazwbase, etalambase e/o etaredbase dalle prestabilite linee caratteristiche di rendimento. Nel successivo passo d'interrogazione 206 si controlla se l'alimentazione del carburante è disinserita durante il funzionamento a spinta. In caso affermativo, secondo il passo 208, viene determinato il riempimento minimo rlmin sulla base di una prima linea caratteristica fi in modo dipendente dal numero di giri del motore, in caso contrario, conformemente al passo 210, ciò avviene sulla base di una seconda linea caratteristica f2. Nel passo 212 seguente ai passi 208 o 210 viene formato il prodotto P dai valori di correzione di momenti. Nel seguente passo 216 viene determinato il quoziente dal momento nominale e dal prodotto dei valori di correzione. Questo quoziente viene trasformato nel seguènte passo 216 insieme al numero dei giri del motore mediante il campo caratteristico prestabilito in un valore nominale di riempimento rlsoll. Nel seguente passo 218 viene poi rilevato il valore massimo dal valore nominale di riempimento ed il valore minimo di riempimento e stabilito quale riempimento nominale. Nel passo seguente 220, da questo valore di riempimento nominale e da ulteriori grandezze funzionali viene calcolato ed emesso, sulla base di almeno un circuito regolatore, un segnale di pilotaggio τ per la valvola a farfalla.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il comando di un motore endotermico di un veicolo, laddove un valore nominale viene prestabilito per un momento torcente del motore endotermico, questo valore nominale viene trasformato mediante calcolo in un valore nominale per il riempimento del motore endotermico e questo valore di riempimento nominale viene impostato mediante influenzamento dell'alimentazione dell'aria al motore endotermico, ai sensi di un'approssimazione del riempimento effettivo e del momento effettivo ai valori nominali, laddove, durante il calcolo del valore nominale di riempimento dal valore del momento nominale, viene considerata almeno un'impostazione dell'angolo di accensione del motore endotermico, caratterizzato dal fatto che inoltre, durante il calcolo del valore di riempimento nominale dal valore di momento nominale viene considerata un'impostazione della composizione della miscela e/o il numero dei cilindri da diaframmare.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che vengono formate delle grandezze di base per l'angolo di accensione, la composizione della miscela e/o il numero dei cilindri operanti la combustione, laddove queste grandezze di base sono delle grandezze che si impostano secondo il punto di lavoro attuale del motore endotermico, quando non si verificano alcuni interventi esterni od alcune delimitazioni .
3. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che dalla deviazione delle grandezze di base dalle grandezze ottimali, in cui il motore endotermico mostra il massimo 'rendimento, vengono determinati dei valori di correzione per il momento nominale in base a prestabilite linee caratteristiche di rendimento.
4. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che dalle grandezze di base vengono formati dei valori di correzione di momenti ovvero il loro rendimento, e con questi valori viene corretto il momento nominale.
5. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che da un prestabilito campo caratteristico viene determinato il valore di riempimento nominale in modo dipendente dal valore del momento nominale corretto e dal numero di giri del motore.
6. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che viene determinato un valore di riempimento minimo in modo dipendente dal numero di giri del motore.
7. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che, quando l'alimentazione del carburante è disinserita durante il funzionamento a spinta, viene stabilito un altro valore di riempimento minimale diverso a quello fuori da questo stato funzionale.
8. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il valore di riempimento nominale viene scelto da un valore di riempimento minimo e da un valore di riempimento nominale calcolato.
9. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l'alimentazione dell'aria al motore endotermico viene impostata in base al valore di riempimento nominale.
10. Dispositivo per il comando di un motore endotermico di un veicolo, con un'unità di comando che rileva un valore nominale per un momento torcente del motore endotermico, trasforma mediante calcolo questo valore nominale in un valore di riempimento nominale considerando almeno un'impostazione dell'angolo di accensione del motore endotermico ed influenza questo valore di riempimento nominale mediante influenzamento dell'alimentazione dell'aria ai sensi di un'impostazione del valore di momento nominale, caratterizzato dal fatto che l'unità di comando, durante il calcolo del valore di riempimento nominale, considera inoltre un'impostazione della miscela e/o il numero dei cilindri da diaframmare.