ITMI982028A1 - Procedimento e dispositivo atti alla gestione di un motore endotermico - Google Patents

Description

Descrizione

Stato dell'arte

L'invenzione concerne un procedimento ed un dispositivo atti alla gestione di un motore endotermico, secondo le definizioni introduttive delle rivendicazioni indipendenti.

Dal documento DE-A 195 36 038 sono noti un procedimento ed un dispositivo atti alla gestione di un motore endotermico, laddove per garantire la sicurezza di funzionamento del sistema di gestione del motore endotermico, perlomeno sulla base della posizione di un elemento di comando azionabile dal conducente, viene formata una coppia massima ammissibile del motore endotermico. Questa coppia massima ammissibile viene confrontata con una coppia effettiva del motore endotermico. Se la coppia effettiva supera la coppia massima ammissibile, si presuppone un funzionamento difettoso del dispositivo di gestione e vengono adottati provvedimenti per reagire all'errore, in special modo viene interrotta l'alimentazione del carburante al motore endotermico fino a quando la coppia effettiva scende di nuovo al di sotto della coppia massima ammissibile, dato che il controllo sulla base della coppia massima ammissibile dipende dalla precisione della coppia effettiva del motore endotermico. La coppia viene calcolata sulla base di una grandezza (per esempio la massa d'aria alimentata) rappresentante il carico oppure la carica. La precisione dipende perciò principalmente dalla precisione della rilevazione del carico rispettivamente della carica. In presenza di un errore nella rilevazione della carica, nonostante l'affidabile comparazione tra le coppie, dal motore endotermico può pertanto essere erogata più coppia di quanto il conducente desidera. Ciò si verifica per esempio quando l'errore latente fornisce un segnale di massa d'aria, di carico o di carica troppo piccolo, cosicché la coppia effettiva da ciò estrapolata del motore endotermico è troppo piccola rispetto a quella effettivamente erogata.

Compito dell'invenzione è quello di migliorare il controllo del sistema di gestione di un motore endotermico .

Ciò viene conseguito per effetto delle caratteristiche che caratterizzano le rivendicazioni indipendenti.

Vantaggi dell'invenzione

Il controllo di un sistema di gestione per motori endotermici viene migliorato in presenza di errori latenti e perciò ignoti nell'ambito della rilevazione del carico oppure della carica. Ci si oppone efficacemente ad una coppia del motore endotermico eccessiva rispetto al desiderio del conducente, coppia che non viene riconosciuta tramite la nota comparazione delle coppie in conseguenza dell'errore latente nell'ambito della rilevazione del carico oppure della carica.

Particolarmente vantaggioso è il fatto che la commutazione dalla comparazione delle coppie, che in caso di corretta rilevazione del carico e della carica garantisce la sicurezza di funzionamento del motore endotermico, ad un altra funzione di controllo viene attuata solamente quando si suppone un errore latente nell'ambito della rilevazione del carico rispettivamente della carica.

In modo vantaggioso ciò viene rilevato tramite la valutazione della diagnosi di un sistema di regolazione λ e/oppure tramite la valutazione del segnale misurato della massa d'aria, di un segnale della massa d'aria calcolato in base alla posizione di una valvola a farfalla, e di un fattore del sistema di regolazione λ.

Altri vantaggi si desumono dalla descrizione che segue di esempi di realizzazione rispettivamente dalle rivendicazioni subordinate.

Disegno

L’invenzione viene in appresso illustrata più in dettaglio in relazione agli esempi di realizzazione rappresentati nel disegno. La figura 1 mostra un'unità di comando per un motore endotermico. Nella figura 2 è rappresentato un diagramma di svolgimento sotto forma di uno schema a blocchi, il quale descrive la commutazione delle funzioni di controllo. Nella figura 3 è infine rappresentato un modo di procedere, con il cui ausilio può essere riconosciuto un errore latente nell'ambito della rilevazione del carico rispettivamente della carica.

Descrizione degli esempi di realizzazione

La figura 1 mostra un'unità di comando elettronica 10 che serve alla gestione di un motore endotermico e contempla un circuito di ingresso 12, almeno un microprocessore 14 ed un circuito di uscita 16. Gli elementi citati sono collegati l'uno con l'altro attraverso un collegamento di comunicazione 18 che serve al reciproco scambio di dati. Al circuito di ingresso 12 sono connesse linee di ingresso 20, 22, 24 e 26, le quali sono collegate con un dispositivo di misurazione 28 atto alla rilevazione del numero di giri del motore nmot, un dispositivo di misurazione 30 atto alla rilevazione della quantità di aria fresca hfm addotta al motore endotermico, un dispositivo di misurazione 32 atto alla rilevazione della posizione wped del pedale dell'acceleratore ed un dispositivo di misurazione 34 atto alla rilevazione della posizione wdk di una valvola a farfalla del motore endotermico. Sono inoltre previste altre linee di ingresso 36 fino a 40, le quali da corrispondenti dispositivi di misurazione 42 fino a 46 alimentano ulteriori grandezze di funzionamento del motore endotermico e/oppure del veicolo, le quali vengono elaborate ai fini della gestione del motore endotermico. Tali grandezze di funzionamento sono a titolo di esempio la temperatura dell'aria aspirata, la pressione ambiente, la pressione nel tubo di aspirazione, la composizione del gas di scarico, ecc.. Attraverso il circuito di uscita 16 l'unità di comando 10 emette segnali di uscita che servono a pilotare la potenza del motore endotermico e tramite i quali essa regola il dosaggio del carburante (simbolizzato con la linea 48), l'istante dell'accensione (simbolizzato con la linea 50) e la carica del motore endotermico (simbolizzata con la linea 52) tramite una valvola a farfalla del motore endotermico. Oltre a ciò è quantomeno prevista una spia di errore 54, la quale viene attivata in caso di errore dall'unità di comando 10 attraverso il circuito di uscita 16 e la linea di uscita 56.

Nel normale funzionamento del sistema di gestione è previsto, nell'esempio di realizzazione preferito, come noto dallo stato dell'arte citato all'inizio, che almeno sulla base della posizione del pedale dell'acceleratore wped e del numero di giri del motore nmot venga preassegnato un valore prescritto per una coppia del motore endotermico. Questo valore prescritto della coppia viene poi da un lato convertito, prendendo in considerazione la carica di gas fresco del motore endotermico, determinata in funzione del segnale della massa d'aria hfm, le condizioni nel tubo di aspirazione del motore endotermico ed il numero di giri del motore, in una posizione prescritta per la valvola a farfalla del motore endotermico, la quale viene impostata tramite un circuito di regolazione della posizione. Dall'altro lato, il valore prescritto viene convertito, prendendo in considerazione la regolazione attuale del motore endotermico per quanto concerne l'angolo di accensione e/oppure il dosaggio del carburante, in valori prescritti per il dosaggio del carburante e per l'angolo di accensione da impostare. Insieme, questi interventi portano in ultima analisi ad una gestione della coppia del motore endotermico per impostarla sul valore desiderato, preassegnato. Oltre a ciò è previsto un sistema di regolazione lambda autoregolante, il quale mantiene in un rapporto preassegnato la composizione della miscela. Se una grandezza di regolazione di questo regolatore (per esempio la grandezza di autoregolazione oppure la grandezza di regolazione del regolatore) supera un valore limite preassegnato, viene riconosciuto un errore e viene attivata la spia di errore 54. Per garantire la sicurezza del funzionamento del sistema di comando è inoltre prevista la comparazione di coppie nota dallo stato dell'arte citato all'inizio.

Nell'esempio di realizzazione descritto in appresso viene descritto un sistema di comando, il quale elabora, per la rilevazione della carica, un segnale che è emesso da un corrispondente sensore e che rappresenta la massa d'aria inviata al motore endotermico. Viene in proposito preassegnato uno scenario, nel quale questo segnale è affetto da un errore latente, non rilevato. L'illustrato modo di procedere viene adottato allo stesso modo se, in luogo del segnale della massa d'aria, alla base della rilevazione della carica sta un segnale di pressione nel tubo di aspirazione. Oltre a ciò, per quanto concerne l'errore latente, non rilevato, oltre ad un errore nello stesso segnale addotto può anche trattarsi di un errore nell'ambito dell'elaborazione del segnale, il quale porta ad un segnale di carico affetto da errore.

Il segnale della massa d'aria hfm rilevato dal dispositivo di misurazione 30 serve, nella gestione del motore endotermico, come grandezza di guida per il calcolo della quantità di carburante, dell'istante di accensione e, come più sopra illustrato, per regolare la valvola a farfalla. Un errore rispettivamente un'imprecisione nell'ambito della rilevazione della massa d'aria può far sì che la coppia del motore endotermico salga oltre il valore desiderato dal conducente. In special modo può succedere che la valvola a farfalla venga aperta più di quanto lo desideri il conducente. Questo caso si verifica per esempio quando viene rilevato un valore della massa d'aria leggermente troppo piccolo (corrispondentemente ad un valore della carica leggermente troppo piccolo).

In caso estremo, in presenza dell'illustrato comportamento sbagliato della rilevazione della massa d'aria oppure della carica, quando si è tolto il piede dal pedale dell'acceleratore, può essere impostata una coppia di funzionamento al minimo più o meno superiore del 50 % rispetto a quanto ammissibile in questa situazione. In conseguenza del segnale di massa d'aria affetto da errore (rispettivamente della rilevazione affetta da errore della carica), la coppia effettiva del motore endem ico, calcolata sulla base di questo segnale, non è corretta cosicché il riconoscimento di questo errore non è in tutte le situazioni di funzionamento possibile tramite la comparazione di coppie nota dallo stato dell'arte.

Pertanto, in caso di supposto errore nell'ambito della rilevazione della massa d’aria oppure della carica, secondo l'invenzione la comparazione delle coppie viene disattivata e si commuta su un'altra funzione di controllo. Nell'esempio di realizzazione preferito viene in proposito attivata una funzione di controllo che, quando il piede è tolto dal pedale dell'acceleratore e si è in presenza di un numero di giri del motore superiore ad un preassegnato valore di soglia (per esempio 1500 giri/min), esclude l'alimentazione del carburante al motore endotermico. Dato che questa funzione di controllo viene attivata solo in caso di errore nell'ambito della rilevazione della carica, sono trascurabili le interferenze sulla composizione del gas di scarico, sul catalizzatore e sul confort di marcia.

Per il riconoscimento dell'errore viene sfruttato il seguente comportamento·, nel caso sopra illustrato la composizione della miscela del motore endotermico diventa più magra. Il sistema di regolazione λ corregge tanto rapidamente quanto possibile la quantità del carburante, con l'obbiettivo di impostare un preassegnato valore desiderato di λ, di norma λ = 1. Questo comportamento del sistema di regolazione λ viene elaborato allo scopo di rilevare errori.

Nel diagramma di svolgimento di cui alla figura 2 è rappresentata la commutazione del provvedimento di controllo. La forma della rappresentazione del diagramma di svolgimento, così come nel caso della figura 3 che segue, è stata scelta per motivi di chiarezza. La realizzazione del rappresentato modo di procedere ha luogo, nell'esempio di realizzazione preferito, sotto forma di programma del microprocessore 14 dell'unità di comando 10. Gli elementi rappresentati nella figura 2 rispettivamente 3 rappresentano programmi, parti di programma oppure passi del programma di una tale realizzazione .

In un primo campo caratteristico 100 dalla posizione del pedale dell'acceleratore wped e dal numero di giri del motore nmot viene determinata la coppia massima ammissibile mizul del motore endotermico. In un altro campo caratteristico 102 dal segnale di massa d'aria hfm addotto e dal numero di giri del motore nmot nonché' dal rendimento dell'attuale regolazione dell'angolo di accensione viene calcolata una coppia effettiva miist del motore endotermico. I due segnali vengono addotti ad un comparatore 104 che, eventualmente dopo un certo tempo di ritardo, emette un segnale di uscita quando la coppia effettiva miist è più grande della coppia massima ammissibile mizul. Se il comparatore 104 emette un segnale di uscita, allora viene attivata una reazione di errore, la quale porta all'esclusione dell'alimentazione del carburante al motore endotermico (esclusione di sicurezza del carburante SKA). In seguito a ciò la coppia effettiva del motore endotermico viene ridotta e scende di nuovo al di sopra della coppia massima ammissibile .

Per i motivi sopra citati è previsto che, in presenza di un supposto errore nell'ambito della rilevazione della massa d'aria e/oppure della carica, venga disattivata questa comparazione di coppie e venga attivata un'altra funzione di controllo. Ciò ha luogo per mezzo dell'elemento di commutazione 106, il quale, in presenza di un supposto errore, rilevato in 107, nell’ambito della rilevazione della carica, commuta dalla posizione a linea continua nella posizione a linea tratteggiata. Se quindi si ipotizza un tale errore, l'esclusione di sicurezza del carburante viene attivata quando un ulteriore comparatore 108 emette un segnale di uscita. A questo comparatore vengono addotti il numero di giri del motore nmot nonché un segnale LL che rappresenta il piede tolto dal pedale dell'acceleratore. Un piede tolto dal pedale dell'acceleratore viene in proposito riconosciuto, nell'esempio di realizzazione preferito, per il fatto che la posizione del pedale dell'acceleratore wped scende al di sotto di un valore di soglia preassegnato. Ciò viene rilevato nello stadio a valore di soglia 110, il quale genera un segnale di uscita quando la posizione del pedale dell'acceleratore scende al di sotto del valore di soglia preassegnato. Se questo è il caso, il comparatore 108 confronta il numero di giri del motore addotto con un preassegnato numero di giri massimo del motore, che per esempio si situa in 1500 giri/min. Se il numero di giri del motore supera questo numero di giri massimo, il comparatore 108 fornisce un segnale di uscita, il quale attiva l'esclusione di sicurezza SKA.

In presenza di rilevazione ipoteticamente difettosa della massa d'aria rispettivamente della carica viene pertanto disattivata la comparazione delle coppie e, nell'esempio di realizzazione preferito, viene attivata una funzione di controllo che, quando il piede è tolto dal pedale dell'acceleratore, esclude l'alimentazione del carburante al motore endotermico quando si è superato un predeterminato numero di giri del motore.

In un altro esempio di realizzazione vantaggioso, non solo il numero di giri del motore viene confrontato con un valore massimo preassegnato quando il piede è tolto dal pedale dell'acceleratore, bensì per svariati intervalli di posizionamento del pedale dell'acceleratore vengono preassegnati numeri di giri massimi del motore differenti oppure, in funzione della posizione del pedale dell'acceleratore, da una curva caratteristica vengono derivati numeri di giri massimi del motore preassegnati, al cui superamento viene esclusa l'alimentazione del carburante al motore endotermico.

In 107 viene determinato se si potrebbe essere in presenza di un errore nell'ambito della rilevazione della carica, in special modo se la rilevazione di massa d'aria è da supporsi affetta da errore. Ciò può aver luogo secondo modalità differenti .

Nel caso più semplice si esegue una comparazione riguardo a plausibilità tra il segnale di massa d'aria hfm rilevato e la posizione della valvola a farfalla wdk, laddove si suppone un errore nell'ambito della rilevazione della massa d'aria quando le due grandezze si discostano l'una dall'altra in modo inammissibile. In proposito, una delle grandezze deve essere convertita nell'altra (per esempio la posizione della valvola a farfalla in una corrente della massa d'aria).

In un altro esempio di realizzazione viene sfruttato il comportamento del sistema di regolazione λ. Se si è in presenza di un segnale di massa d'aria affetto da errore, specialmente di un segnale di massa d'aria troppo piccolo, allora rispetto alla massa d'aria in tal caso più grande, effettivamente addotta in funzione della richiesta del conducente, viene iniettata una massa troppo piccola di carburante. Ciò implica il fatto che il sistema di regolazione λ corregge il dosaggio del carburante e fa aumentare la massa del carburante. In questa situazione di funzionamento il fattore di regolazione e/oppure di autoregolazione del sistema di regolazione λ supera, dopo un certo tempo, un corrispondente valore limite. Viene ipotizzato un errore nell'ambito dell'alimentazione del carburante, il quale porta ad un continuo esercizio più magro, indesiderato in questa situazione, del motore endotermico. Viene fissato un corrispondente indice di errore e la spia di errore viene attivata. In questo caso, secondo il modo di procedere rappresentato più sopra, viene ipotizzato un errore nell'ambito della rilevazione della carica, specialmente della rilevazione della massa d'aria, cosicché ha luogo la commutazione delle funzioni di controllo. Il tempo in proposito relativamente lungo di riconoscimento dell'errore non è critico, in quanto non deve essere riconosciuto un errore evidente, bensì deve solamente essere confermata la probabilità dell'esistenza di un errore latente nell'ambito della rilevazione della carica.

In un altro esempio di realizzazione è prevista una combinazione dei due provvedimenti di riconoscimento descritti. Allo scopo, una corrente della massa d'aria, calcolata in base alla posizione della valvola a farfalla tenendo presenti le condizioni nel tubo di aspirazione, viene confrontata con la corrente della massa d'aria rilevata tramite il sensore. La differenza viene addotta ad un integratore, il cui segnale di uscita viene utilizzato per la correzione della corrente della massa d'aria calcolata sulla base della posizione della valvola a farfalla. Ha quindi luogo un bilanciamento tra la corrente della massa d'aria, che viene calcolata sulla base della posizione della valvola a farfalla, e la corrente della massa d'aria misurata. Se questo fattore di bilanciamento si trova all'interno di un intervallo predeterminato, viene allora verificato se un fattore del sistema di regolazione λ supera un valore di soglia predeterminato. Questo sarà il caso quando per un certo tempo tra la corrente misurata e quella calcolata della massa d'aria sussiste una differenza molto piccola. In questo caso, come rappresentato più sopra, il sistema di regolazione λ interverrà per bilanciare la composizione della miscela, ciò che porta ad un fattore di regolazione e/oppure di autoregolazione tramite un valore di soglia preassegnato. Se queste due condizioni sono soddisfatte, allora viene supposto un errore latente nell'ambito della rilevazione della carica, specialmente della rilevazione della massa d'aria, e viene commutata la funzione di controllo.

I citati criteri per ipotizzare un errore latente nell'ambito della rilevazione della massa d'aria vengono adottati singolarmente oppure in combinazione arbitraria.

I due criteri citati per ultimi sono rappresentati nella figura 3 in relazione al diagramma di svolgimento.

In 200, come sulla base di almeno un fattore di regolazione lambda fr, viene riconosciuto un disaccordo del sistema di dosaggio del carburante tendente al magro. Ciò porta ad un corrispondente segnale di uscita, il quale fissa un indice di errore, attiva la spia di allarme 54 e, attraverso una porta oppure 202, porta alla commutazione delle funzioni di controllo (elemento di commutazione 106) .

L'angolo della valvola a farfalla wdk viene inoltre convertito in 204, prendendo in considerazione le condizioni nel tubo di aspirazione, in una corrente della massa d'aria msdk. Questa viene confrontata nel punto di comparazione 206 con la corrente misurata della massa d'aria mshfm (segnale hfm). La differenza Δ viene addotta ad un integratore 208, il cui segnale di uscita porta ad una correzione (addizione oppure moltiplicazione) della corrente della massa d'aria msdk nel punto di correzione 210. Il segnale di uscita dell'integratore 208 viene inoltre addotto ad un elemento a valori di soglia 212, il quale emette un segnale di uscita quando il segnale di uscita dell'integratore è situato all'interno di un intervallo predeterminato. Un fattore del sistema di regolazione lambda fr, preferibilmente il fattore di autoregolazione, viene inoltre confrontato nell'elemento a valore di soglia 214 con un preassegnato valore di soglia. Se il fattore di regolazione supera questo valore di soglia, l'elemento 214 emette un segnale di uscita. I segnali di uscita di 212 e di 214 vengono portati su una porta E 216, il cui segnale di uscita porta, attraverso la porta OPPURE 202, alla commutazione della funzione di controllo. La funzione di controllo viene in questo caso commutata quando lo stato dell'integratore 208 non ha superato il valore di soglia predeterminato, vale a dire si trova in un preassegnato intervallo, mentre il fattore di regolazione del sistema di regolazione λ supera un valore di soglia.

Oltre ad un errore nell'ambito della rilevazione della massa d'aria, in questa maniera viene anche riconosciuto un errore nell'ambito dell'elaborazione ulteriore del segnale di massa d'aria in un segnale di carica, cosicché anche in presenza di un errore latente, qui presente, ha luogo una commutazione delle funzioni di controllo.

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1.- Procedimento atto alla gestione di un motore endotermico, laddove una coppia massima ammissibile del motore endotermico viene determinata quantomeno in funzione della posizione di un elemento di comando azionabile dal conducente, viene determinata una coppia effettiva del motore endotermico e provvedimenti di reazione ad un errore vengono attivati quando la coppia effettiva rilevata supera la coppia massima ammissibile, laddove viene rilevato un segnale rappresentante la carica del motore endotermico, caratterizzato dal fatto che questa comparazione di coppie viene disattivata e viene attivata un'altra funzione di controllo quando si suppone un errore nell'ambito della rilevazione della carica, specialmente della rilevazione della massa d'aria. 2.- Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'altra funzione di controllo consiste nel fatto che, in presenza di una predeterminata posizione dell'elemento di comando, una reazione viene attivata quando il numero di giri del motore supera un preassegnato numero di giri del motore. 3.- Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la predeterminata posizione dell'elemento di comando è la posizione dell'elemento di comando da cui è stato tolto il piede . 4.- Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che per l'intera escursione del pedale oppure per parti di questa vengono preassegnati numeri di giri del motore, al cui superamento viene esclusa l'alimentazione del carburante . 5 .- Procedimento secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che per riconoscere un errore nell'ambito della rilevazione della carica, la corrente della massa d'aria misurata viene confrontata con una corrente della massa d'aria calcolata sulla base della posizione di una valvola a farfalla, o viceversa, ed in presenza di scostamenti inammissibili dei valori dei due segnali viene ipotizzato un errore. 6.- Procedimento secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che viene riconosciuto un errore nell'ambito della rilevazione della carica quando, con correnti delle masse d'aria bilanciate, un fattore del sistema di regolazione λ supera un preassegnato valore di soglia. 7 .- Procedimento secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che un errore nell'ambito della rilevazione della carica viene riconosciuto quando la diagnosi del sistema di alimentazione del carburante indica un superamento di una soglia con tendenza al magro. 8.- Dispositivo atto alla gestione di un motore endotermico, comprendente un'unità di comando elettronica, la quale determina una coppia massima ammissibile quantomeno in funzione della posizione di un elemento di comando azionabile dal conducente, unità che inoltre rileva una coppia effettiva del motore endotermico, contiene un elemento comparatore, il quale confronta uno con l'altro i due valori di coppia ed attiva i provvedimenti di reazione all'errore quando la coppia effettiva del motore endotermico supera la coppia massima ammissibile, inoltre rileva un segnale rappresentante la carica del motore endotermico, caratterizzato dal fatto che l'unità di comando elettronica presenta mezzi che disattivano la comparazione delle coppie ed attivano un'altra funzione di controllo quando viene ipotizzato un errore nell'ambito della rilevazione della carica, specialmente della rilevazione della massa d'aria.