ITMI981990A1

ITMI981990A1 - Procedimento e dispositivo per comandare un motore endotermico

Info

Publication number: ITMI981990A1
Application number: IT98MI001990A
Authority: IT
Inventors: Werner Hess; Michael Baeuerle
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1997-09-20
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-03-10
Also published as: FR2768771B1; JPH11148383A; IT1302196B1; JP4846887B2; FR2768771A1; ITMI981990A0; DE19741565B4; DE19741565A1

Description

Stato della tecnica

L'invenzione riguarda un procedimento ed un dispositivo per comandare un motore endotermico, conformemente alle definizioni introduttive delle rivendicazioni indipendenti.

Il DE-A 4239 711 descrive un procedimento ed un dispositivo per comandare un motore endotermico di un veicolo, laddove dal guidatore e, oppure da altri sistemi di comando e di regolazione viene addotto un valore prescritto per una coppia da produrre dal motore endotermico. Questo valore prescritto tenendo conto dello scostamento di un angolo di accensione di base, valido per il punto di lavoro attuale, da un angolo di accensione ottimale, in cui il motore endotermico presenta il massimo rendimento, viene convertito in un valore prescritto per la carica da impostare nei cilindri (carica d'aria). Questo valore prescritto della carica quindi tenendo conto dell'effettivo carico del motore e di grandezze di esercizio, come temperatura del motore, viene convertito in un valore di posizione prescritto per una valvola a farfalla azionabile elettricamente ed influenzante l'adduzione di aria al motore endotermico. Impostando questo valore prescritto mediante corrispondente azionamento della valvola a farfalla la carica e quindi la coppia vengono approssimati al valore prescritto. Inoltre almeno in alcune situazioni di esercizio per impostare la coppia prescritta viene influenzata 1'impostazione dell'angolo di accensione e, oppure viene escluso un numero definito di cilindri, ossia viene interrotta l'adduzione di combustibile a questi cilindri. Non vengono descritti accorgimenti in combinazione ad un motore endotermico sovralimentato. L'invenzione si pone il compito di indicare accorgimenti, cosicché un tale comando della carica è impiegabile anche in combinazione con un motore endotermico sovralimentato.

Ciò si ottiene mediante le caratteristiche delle rivendicazioni indipendenti.

Vantaggio dell'invenzione

L'inclusione di una carica massima rispettivamente carico massimo, preassegnato dal comando del compressore, il noto comando della carica con i vantaggi corrispondenti può essere adottata anche in combinazione con un motore endotermico sovralimentato.

E' particolarmente vantaggioso il fatto che il motore endotermico sovralimentato non viene sovraccaricato in seguito ad una carica eccessiva, che può verificarsi quando ad esempio in seguito ad intervento sull'angolo di accensione e, oppure in seguito ad altri interventi, peggioranti il rendimento del motore endotermico è peggiorato il rendimento dell'intervallo di funzionamento sotto carico parziale e viene aumentata la carica per mantenere la coppia preassegnata.

E' particolarmente vantaggioso il fatto che ciò nonostante è possibile effettuare un funzionamento Overboost, durante il quale viene aumentata la massima carica possibile.

E' inoltre vantaggioso il fatto che la massima carica possibile dipende dalle grandezze di esercizio. In tal modo la massima carica possibile viene definita per ogni attuale situazione di esercizio, così che in esercizio non sono prevedibili limitazioni in seguito ad una limitazione troppo anticipata della carica.

Ulteriori vantaggi risultano dalla seguente descrizione negli esempi di realizzazione rispettivamente dalle rivendicazioni dipendenti.

Disegno

L'invenzione viene illustrata dettagliatamente in seguito in base alle forme di realizzazione rappresentate nel disegno.

In particolare:

la figura 1 mostra il comando del motore endotermico sulla base di un valore della coppia prescritta come grossolano diagramma di svolgimento di un microcomputer rappresentato dettagliatamente in figura 2 con riferimento alla determinazione della carica prescritta.

Descrizione di esempi di realizzazione

Nella figura 1 è rappresentato un microcomputer 10 che fa parte di una unità di comando elettronica 11. Questa tramite le linee di uscita 12, 14, 16 e 19 rappresentate simbolicamente, comanda l'adduzione di area al motore endotermico, (valvola a farfalla 17), l'adduzione di combustibile (composizione della miscela e oppure esclusione), l'angolo di accensione e la pressione di alimentazione (compressore 21). All'unità di comando 11 inoltre vengono addotte con linee di entrata 18, 20 nonché 22 fino a 24 riunite in un vantaggioso esempio di realizzazione in un sistema bus (ad esempio CAN).

In particolare la linea di entrata (18) da almeno un ulteriore unità di comando (26), ad esempio un'unità di comando per la regolazione dello slittamento in trazione, per la regolazione della coppia di trascinamento del motore, per il comando del cambio di velocità ecc, porta all'unità di comando 11 e trasmette una coppia descritta, formata da questa unità di comando per una coppia da fornire dal motore endotermico. Ulteriore linea di entrata 20 porta da un elemento di comando 28 azionabile dal conducente, preferibilmente da un pedale acceleratore, all'unità di comando 11 e trasmette il grado di azionamento β dell'elemento di comando. Le linee di entrata 22 fino a 24 da dispositivi di misurazione 30 fino a 32 per rilevare ulteriori grandezze di esercizio del motore endotermico e, oppure del veicolo, come numero di giri del motore, carico del motore (massa d'aria, quantità d'aria, posizione valvola a farfalla, pressione nel condotto di aspirazione, ecc.), temperatura del motore, velocità di marcia, segnali di battito in testa, temperatura dell'aria di aspirazione, pressione ambiente, pressione di alimentazione ecc, portano all'unità di comando 11. Nell'esempio di realizzazione preferito l'unità di comando il comprende almeno un microcomputer 10 in cui sono implementati programmi, che realizzazione la soluzione descritta in seguito. Nella figura 1 per ragioni di chiarezza questi programmi, implementati nel microcomputer per attuare la soluzione secondo l'invenzione, sono rappresentati in un grossolano diagramma di svolgimento .

In un primo programma 34 oltre al grado di azionamento β e al valore della coppia prescritta da almeno un'unità di comando (26) vengono addotte ulteriori grandezze di esercizio, come numero di giri del motore, velocità del veicolo ecc. (vedere linea 22a fino a 24a). Nei programmi associati a questo blocco di programma, del microcomputer, dal grado di azionamento β del pedale acceleratore, tenendo conto delle ulteriori grandezze di esercizio (almeno numero di giri del motore) viene determinata un valore della coppia prescritta, preassegnato dal conducente, da prestabiliti campi caratteristici. Inoltre vengono effettuate funzioni, come limitazioni del numero di giri, oppure della velocità di marcia, che determinano parimenti un valore prescritto per la coppia. Dai valori determinati o addotti della coppia prescritta quello attuale viene determinato e addotto ad un programma 36 mediante selezione del valore massimo oppure del valore minimo.

A questo programma vengono addotte grandezze di esercizio relativamente all'angolo di accensione zwbase, all'introduzione della miscela lambase, oppure al numero dei cilindri da escludere redbase. In dipendenza di queste grandezze e di ulteriori grandezze di esercizio che vengono addotte tramite le linee 22b fino a 24b, il valore prescritto Misoll determinato nel programma 34, viene convertito in grandezze di comando per il dosaggio del combustibile, nell'angolo di accensione, nonché, tramite la determinazione di un valore di carica prescritto in una grandezza di comando per l'adozione dell'aria al motore endotermico, oppure nella pressione di alimentazione.

Le grandezze di base relativamente ad angolo di accensione, composizione della miscela e numero dei cilindri esclusi vengono formate in prestabiliti campi caratteristici 38. Queste grandezze rappresentano l'impostazione prevista del motore endotermico nel punto di lavoro attuale. In questi valori non si tiene conto di interventi esterni della regolazione dello slittamento in trazione, le funzioni di limitazione ecc. Le grandezze di base pertanto sono grandezze che si imposterebbero senza che si verificano interventi dall'esterno oppure parti di funzioni limitatrici.

L'angolo di accensione di base viene in tal caso determinato tramite numero di giri del motore e la carica attuale, da un campo dì caratteristiche. Corrispondentemente sono previsti campi di caratteristiche o fasi di calcolo, in cui vengono formati valori di base per la composizione della miscela e, oppure il disinserimento di singoli cilindri. Ad esempio in stati di esercizio stazionari la composizione della miscela per migliorare il consumo di combustibile e, oppure l’emissione di sostanze nocive può essere spostata nel senso, "smagrimento" e, oppure in scelta di situazioni di esercizio (ad esempio in caso di carico parziale stazionario) possono essere interessati dall'accensione non tutti i cilindri. Così può essere previsto che tutti i cilindri soltanto previa richiesta di potenza del conducente, mentre nell'intervallo stazionario oppure in quello di basso carico sono attivi soltanto un numero preassegnato dei cilindri del motore endotermico. Questo valore di base vengono impiegati dal programma 36 per determinare le grandezze di comando dal valore di coppia prescritta. Dallo stato della tecnica menzionato all'inizio sono noti esempi del calcolo della adduzione del combustibile da impostare e dall'angolo di accensione da impostare.

Questi calcoli si basano su un modello di coppia rappresentabile come segue:

Mi=Kfmiopt (Nmot,rl)*etazw(AZW)*etalam() *etared(X) In particolare Mi è la coppia indicizzata (coppia ad alta pressione) del motore endotermico, Kfmiopt è la cosiddetta coppia ottimale (coppia di alta pressione un angolo di accensione ottimale, λ=1 è l'accensione di tutti i cilindri) in dipendenza del numero di giri del motore Nmot e carica effettiva ri, inoltre etazw è il rendimento dell'angolo di accensione in dipendenza della distanza dell'angolo di accensione dall'angolo di accensione ottimale, etalam è il rendimento λ in dipendenza della composizione del gas di scarico (=1 per λ=1) ed etared è il rendimento da parte dei cilindri sottoposti ad accensione (=1 quando sono sottoposti ad accensione tutti i cilindri). I corrispondenti rendimenti partendo dalle grandezze di base vengono indicati come etazwabe, etalambase ed etaredbase.

Per i corrispondenti valori prescritti, in dipendenza dei quali viene comandato il motore endotermico valore corrispondentemente:

MIsoll=Kfmi°pt(Nmot,rlsoll) *etazwsol*etalamsol

*etaredsol (2) La determinazione del valore di carica prescritto rlsoll <e >quindi dell'impostazione dell'adduzione di aria e della pressione di alimentazione al motore endotermico dal valore della coppia prescritta Misoll conformemente alla soluzione secondo l'invenzione è rappresentato in base alla figura 2.

Questa in dettaglio mostra la parte del programma 36 secondo la figura 1 in cui viene determinato il valore prescritto nella carica. In tal caso vengono addotti il valore della coppia prescritta MIsoll, le grandezze di base per l'angolo di accensione (zwbase), per la composizione della miscela (Xbase) e, oppure per il numero dei cilindri esclusi (redbase) nonché almeno il numero dei giri del motore, come ulteriore grandezza di esercizio. Le grandezze di base vengono portate in particolare su linee caratteristiche 100, 102 rispetto a 104. Queste cosiddette caratteristiche di rendimento convertono lo scostamento di questi valori di base dal valore ottimale (angolo di accensione ottimale, miscela stecchiometrica e accensione di tutti i cilindri) in un valore di correzione di coppia (rendimento), in ragione del quale la coppia si sposta dalla coppia ottimale (rendimento massimo) con corrispondente valore di base. Queste caratteristiche di rendimento sono in particolare determinate rispettivamente calcolate sperimentalmente per le singole grandezze e tipi di motore endotermico. I valori di correzione di coppia in tal modo formati etazwbase, etalambase e, oppure etaredbase vengono presi in considerazione in punti di divisione consecutivi 106, 108 e 110 per la conversione della coppia prescritta in un valore prescritto della carica, così in un primo punto di divisione 106 viene formato il quoziente fra la coppia prescritta addotta ed il valore di correzione di coppia etazwbase, questo quoziente nel punto di divisione 108 viene diviso per il valore di correzione di coppia etalmbase ed il risultato nel punto di divisione 110 viene diviso per il valore di correzione etaredbase. La coppia prescritta MISonK, corretta in tal modo, viene addotta ad un campo caratteristico 112. Inoltre a questo campo caratteristico viene addotto almeno il numero di giri del motore. Si tratta del campo caratteristico inverso, con l'ausilio del quale dal numero di giri del motore e dalla carica rilevata viene determinata la coppia ottimale del motore endotermico. Dalle grandezze addotte, dal campo di caratteristica, viene letto un valore prescritto rlSoll , che rappresenta la carica prescritta ricavata dalla coppia prescritta. Con l'impostazione di questa carica prescritta mediante la valvola a farfalla il motore endotermico produce la coppia prescritta MISoll.

La formula impiegata per determinare il valore della carica prescritta è pertanto riassumendo :

rlllii=f <-1 >[ (MiSoll/etazwbase*etalambase*etaredbase) ,

Nmot] ( 3 ) Il valore prescritto della carica rlsolll viene addotto ad una limitazione di massimo e di minimo 114. A questa viene addotto un valore minimo della carica rlmin, che a seconda dello stato di esercizio è stato determinato da differenti caratteristiche 116 e 118 in dipendenza di almeno il numero di giri del motore, e viene addotto un valore massimo della carica rlmax. Il valore minimo della carica in particolare nel funzionamento di rilascio con disinserimento del combustibile è progettato tenendo conto di una coppia di freno-motore il più possibile grande, mentre il funzionamento normale senza disinserimento del combustibile esso è dimensionato tenendo conto del mantenimento del funzionamento del motore endotermico con bassi numeri di giri. Se il valore della carica prescritto rlsoll1 è inferiore al valore massimo allora il valore minimo rlmin viene trasmesso come valore della carica prescritto rlSoll. Se il valore della carica prescritto rlSoll1 supera il valore massimo rlmax viene trasmesso questo come valore della carica prescritta rlSoll1.

Il valore prescritto rlSoll nell'ambito di una regolazione 116 viene convertito in un valore di posizione prescritto per la valvola a farfalla ed in una pressione di alimentazione prescritta, che vengono impostati mediante corrispondente azionamento della valvola a farfalla tramite la linea di uscita 12 ed il comando di un compressore (ivi di una valvola waste-gate) tramite la linea di comando (19).

Il valore massimo ammesso della carica rlmax viene calcolato ad esempio nell'ambito del comando del compressore in 120. Nel più semplice esempio di realizzazione viene preassegnato un valore fisso prestabilito. Nell'esempio di realizzazione preferito il valore massimo per l'adattamento alle diverse situazioni di esercizio dipende dalle grandezze di esercizio. Nell'esempio di realizzazione preferito si tiene conto almeno di una delle seguenti grandezze di esercizio per la determinazione della carica massima ammessa: numero di giri del motore Nmot, temperatura dell'aria di aspirazione Tans, pressione ambiente pu, temperatura motore Tmot, un'informazione KR in merito all'azione di una regolazione del battito in testa, preferibilmente quando essa interviene frequentemente, oppure regola assai ampiamente l'angolo di accensione, una grandezza dlrmax, che aumenta il valore massimo, quando sussiste una situazione Overboost.

La determinazione del valore massimo avviene mediante caratteristica applicata, in cui è memorizzato il valore massimo in dipendenza delle grandezze di esercizio: temperatura di aspirazione, temperatura motore, pressione ambiente, oppure numero di giri del motore. Relativamente al numero di giri del motore viene preassegnato una dipendenza, in base alla quale l'andamento della carica massima si adatta all’andamento della coppia del motore in funzione del numero di giri. La dipendenza dalle altre grandezze di regola in tal caso è tale che la carica massima viene ridotta al crescere della grandezza. Se è presente l'informazione KR allora il valore massimo ammesso viene ridotto in ragione di una determinata misura, mentre esso viene aumentato in ragione del valore drlmax in caso di funzionamento Obrboost . Questo valore viene formato nella caratteristica o nell'interruttore 122 in dipendenza della posizione β del pedale acceleratore , quando il conducente di funzionamento a pieno carico e, oppure è presente un grande gradiente della posizione, dopo il quale il conducente richiede grande potenza. In un altro esempio di realizzazione KR rappresenta un segnale continuo descrivente l'entità degli interventi della regolazione del battito in testa. In questo caso la carica massima viene ridotta tanto maggiormente quanto maggiore è l'entità degli interventi (ad esempio frequenze e, oppure valore medio di regolazioni sommate dell'angolo di accensione) .

La rappresentazione secondo la figura 2 è stata scelta per motivi di chiarezza. L'invenzione non è fissa sull'ordine di successione, dell'inclusione dei valori di correzione e nemmeno sull'operazione ematica concreta della divisione. Il campo di caratteristiche, che sta a base della determinazione della carica prescritta in forma inversa, viene utilizzato anche per la determinazione della coppia del motore endotermico conformemente al noto stato della tecnica (vedere equazione 1, Kfmiopt).

In un esempio di realizzazione vantaggioso il motore endotermico viene fatto funzionare sempre con l'accensione di tutti i cilindri oppure soltanto con miscela stechiometrica. In questi casi si fa a meno del corrispondente valore di correzione .

Con carica in un esempio di realizzazione preferito si intende la carica d'aria relativa di un cilindro riferita alla massima carica possibile in condizioni normali. Nell'altro esempio di realizzazione carica significa la massa d'aria aspirante per ogni fase oppure il carico del motore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per comandare un motore endotermico di un veicolo, laddove viene preassegnato un valore prescritto per una coppia del motore endotermico, questo valore prescritto viene impostato mediante il comando della carica tramite influenzamento dell'adduzione d'aria al motore endotermico e della pressione di alimentazione nel senso di un avvicinamento della coppia effettiva al valore prescritto, caratterizzato dal fatto che la carica è limitata ad un valore massimo ammesso.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il valore prescritto per una coppia del motore endotermico viene convertito in un valore prescritto per la carica del motore endotermico, valore che viene limitato.
3. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il valore massimo ammesso della carica è dipende da grandezze di esercizio del motore endotermico.
4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il valore massimo ammesso della carica è dipendente dalla temperatura dell'aria di aspirazione .
5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il valore massimo ammesso della carica dipende dalla temperatura del motore.
6. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il valore massimo ammesso della carica dipende dalla pressione ambiente.
7. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il valore massimo ammesso della carica dipende dal numero di giri del motore.
8. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il valore massimo ammesso della carica viene aumentato quando sussiste una situazione Over-Boost .
9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che sussiste una situazione Over-Boost quando il conducente desidera il funzionamento a pieno carico e, oppure azionante rapidamente il pedale acceleratore.
10. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il valore massimo ammesso della carica viene ridotto in dipendenza dell'intervento di una regolazione del battito in testa.
11 . Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è limitata ad un valore minimo.
12. Dispositivo per comandare un motore endotermico di un veicolo, con una unità di comando, che determina un valore prescritto per una coppia del motore endotermico, imposta questo valore prescritto almeno mediante comando della carica tramite influenzamento dell'adduzione di aria della pressione di alimentazione nel senso di un avvicinamento della coppia effettiva al valore prescritto, caratterizzato dal fatto che l'unità di comando determina una carica massima ammessa e limita la carica a questo valore massimo.