ITMI982297A1

ITMI982297A1 - Dispositivo e procedimento per il rilevamento della quantita' di carburante iniettato

Info

Publication number: ITMI982297A1
Application number: IT002297A
Authority: IT
Inventors: Dirk-Rene Boehm; Matthias Kuesell
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2000-04-27
Also published as: GB9823892D0; DE19749815B4; IT1302850B1; ITMI982297A0; GB2331154A; GB2331154B; DE19749815A1

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un dispositivo e ad un procedimento per il rilevamento della quantità di carburante iniettata in un motore endotermico con almeno un sensore della pressione dei cilindri secondo il tipo della rivendicazione principale.

Stato della tecnica

Per il rilevamento della quantità di carburante iniettata in un cilindro dì un motore endotermico viene per esempio elaborato il segnale d'uscita di un sensore del segnale di alimentazione o di un sensore dell'alzata dello spillo che registra il movimento della valvola d'iniezione. Una tale elaborazione viene descritta nel documento EP-0 444 055 nel contesto di una descrizione della regolazione di un motore endotermico diesel. Nel caso di una tale elaborazione viene rilevato il tempo di chiusura della valvola d'iniezione. Esso definisce la durata d'iniezione e, nel caso di una prestabilita sezione trasversale dell'ugello iniettore, anche la quantità del carburante iniettato. La determinazione della quantità con riferimento al segnale d'uscita di un tale sensore permette, come la determinazione quantitativa per mezzo di modelli e grandezze ausiliari, anche un'affidabile regolazione del motore endotermico, poiché la prestabilita quantità d'iniezione può essere utilizzata quale grandezza effettiva per la regolazione. Con una tale grandezza effettiva è possibile regolare un momento torcente corrispondente al desiderio del guidatore. Il desiderio del guidatore; viene riconosciuto tramite la posizione del pedale dell’acceleratore. Un tale rilevamento del momento effettivo corrispondente alla quantità del carburante richiede tuttavia numerose correzioni e quindi potenza di calcolo da parte dell’apparecchio di comando. Non essendo riconoscibile una variazione della quantità di carburante, si può verificare una perdita di potenza ovvero del momento torcente, nel caso si riduca il valore di combustione del carburante. Se il valore calorifico di un carburante sconosciuto è più grande di quanto effettivamente previsto si possono verificare delle inammissibili sollecitazioni del propulsore. Questi problemi possono essere evitati solo quando al posto di un sensore di segnale di alimentazione viene impiegato un adatto sensore che riproduce i processi di combustione in modo più affidabile.

I sensori che riproducono in modo affidabile lo svolgimento della combustione di un motore endotermico sono dei sensori della pressione della camera di combustione disposti nei cilindri del motore endotermico. Dai segnali d'uscita dei sensori della pressione della camera di combustione ovvero dai sensori della pressione dei cilindri si possono ottenere delle informazioni, con l'ausilio delle quali si può eseguire una regolazione del motore endotermico. Un tale procedimento di regolazione per un motore endotermico, in cui vengono elaborati i segnali d'uscita dei sensori di pressione dei cilindri è per esempio noto dal documento DE OS A3 Al 796. In questo noto procedimento di regolazione, l'andamento della pressione nella camera di combustione viene confrontato durante una combustione con l'andamento della pressione di compressione senza combustione. La differenza fra questi andamenti della pressione viene integrata e dall'integrale viene formata una grandezza per la regolazione della condizione della combustione. Con riferimento ad una tale regolazione è possibile far funzionare il motore endotermico.

Vantaggi dell'invenzione

II dispositivo secondo l'invenzione ed il procedimento secondo l'invenzione per il rilevamento della quantità di carburante iniettato nel caso di un motore endotermico presenta il vantaggio di una regolazione semplice e molto affidabile, poiché l'elaborazione dei segnali d'uscita dei sensori della pressione della camera di combustione non richiede delle grandi correzioni e quindi neanche un'elevata potenza di calcolo. Inoltre, i sensori della pressione della camera di combustione sono più economici rispetto ai sensori del segnale di alimentazione. La riproduzione particolarmente adatta dei processi di combustione mediante i sensori della pressione della camera di combustione permette una regolazione particolarmente vantaggiosa del motore endotermico. Questi vantaggi vengono ottenuti, in quanto in un dispositivo e nell'ambito di un procedimento secondo il preambolo della rivendicazione 1 gli andamenti di pressione dei cilindri ovvero della camera di combustione vengono riferiti all'angolo dell'albero a manovella e da ciò viene calcolato il lavoro indicato che corrisponde alla differenza del lavoro ad alta pressione e del lavoro di cambio carico. Dal lavoro indicato calcolato viene poi determinata la quantità del carburante iniettato.

Ulteriori vantaggi dell'invenzione vengono ottenuti mediante gli accorgimenti indicati nelle sottorivendicazioni. Uno di questi vantaggi è costituito dal fatto che risulta possibile anche l'impiego del carburante con qualità variabile, senza che sia necessario un riconoscimento individuale del carburante. Inoltre risulta vantaggioso il fatto che la potenza può essere aumentata fino al limite del carico ammissibile del propulsore ovvero, nel caso di un motore diesel, fino al lìmite di formazione della fuliggine, senza temere delle sovrasollecitazioni. È possibile ottenere questi vantaggi, poiché dall'elaborazione dell'andamento della pressione nella camera di combustione è direttamente riconoscibile la trasformazione dell'energia. L'impiego di carburanti con differenti valori calorifici comporta diversi comportamenti di combustione che a loro volta provocano dei corrispondenti andamenti di pressione, i quali vengono direttamente elaborati. In questo modo, dall'andamento della pressione dei cilindri e della camera di combustione è possibile rilevare il momento torcente generato mediante la combustione senza conoscere la composizione del carburante. Una volta a conoscenza della composizione del carburante ovvero del valore calorifico del carburante impiegato è possibile ottenere direttamente la quantità del carburante dal lavoro indicato.

Poiché i segnali d'uscita dei sensori della pressione della camera di combustione presentano ulteriori proprietà caratteristiche, essi possono svolgere anche ulteriori compiti, per esempio è possibile eseguire un riconoscimento supplementare delle detonazioni, poiché i segnali d'uscita dei sensori della pressione della camera di combustione presentano in determinate zone delle parti tipiche per le detonazioni. Mediante l'elaborazione dell'altezza del valore massimo dei segnali di detonazione e/o della posizione di questo valore massimo è per esempio possibile eseguire un riconoscimento dei cilindri, essendo inoltre possibile un riconoscimento delle perdite di colpi. Mediante l'elaborazione dell'intervallo temporale di massimi di segnale ovvero di pressione susseguentisi è possibile determinare il numero di giri del motore endotermico. In modo particolarmente vantaggioso è possibile impiegare i segnali d'uscita dei sensori della pressione dei cilindri per una regolazione del momento torcente al posto di un comando del momento torcente.

Disegni

Un esempio esecutivo dell'invenzione è illustrato nei disegni e verrà a seguito descritto più dettagliatamente nella seguente descrizione. Nei disegni :

- la fig. 1 illustra un dispositivo di per sé già noto per il rilevamento dell'andamento della pressione nei cilindri di un motore endotermico,

- la fig. 2 illustra il rapporto fra la pressione ed il volume in un cilindro nonché il lavoro indicato per un gioco di lavoro di un motore endotermico.

Descrizione

Nella fig. 1 sono illustrate le parti essenziali ai fini dell'invenzione di un dispositivo per il rilevamento della quantità di carburante iniettata nel caso di un motore endotermico con almeno un sensore della pressione della camera di combustione. Nel caso di un tale dispositivo, nei cilindri 10, 11, 12 e 13 del motore endotermico sono disposti rispettivamente dei sensori di pressione 14, 15, 16 e 17 che emettono delle tensioni d'uscita Ul, U2, U3 e U4 proporzionali alla pressione. Inoltre è presente un sensore 18 dell'albero a manovella che emette un segnale d'uscita SI caratteristico per l'angolo a dell'albero a manovella.

Sia le tensioni d'uscita dei sensori di pressione 14, 15, 16 e 17 dei cilindri, che il segnale d'uscita SI del sensore 18 dell'albero a manovella vengono alimentati all'apparecchio di comando 19 del motore endotermico che elabora questi segnali. Attraverso ingressi 20a si possono alimentare all'apparecchio di comando ulteriori segnali, per esempio la temperatura T, il carico L, ecc., che possono essere elaborati nell'apparecchio di comando 19. Attraverso l’ingresso 20b, all’apparecchio di comando 19 viene alimentato un segnale che rappresenta una misura per la posizione del pedale dell'acceleratore. Questo segnale viene rilevato con l'ausilio di un rilevatore 20c della posizione del pedale dell'acceleratore, per esempio un consueto potenziometro della posizione del pedale dell'acceleratore. Il segnale della posizione del pedale dell'acceleratore costituisce una misura per il momento torcente auspicato dal guidatore del motore endotermico ovvero dell'accelerazione desiderata dal guidatore e quindi per la quantità di carburante da iniettare. L'elaborazione del segnale della posizione del pedale dell'acceleratore nell'apparecchio di comando 19 verrà a seguito descritta più dettagliatamente .

L'apparecchio di comando 19 comprende un multiplatore 21, attraverso il quale le tensioni d'uscita dei sensori di pressione dei cilindri 14, 15, 16 e 17 vengono alimentate selettivamente ad un convertitore analogico-digitale 22. La commutazione del multiplatore 21 avviene in modo dipendente dall'angolo dell'albero a manovella e viene innescata da corrispondenti pilotaggi dall'apparecchio di comando 19. Impiegando un convertitore analogico-digitale a più canali è possibile fare a meno di un multiplatore 21. L'elaborazione vera è propria dei segnali avviene in un microprocessore 23 dell'apparecchio di comando 19 che attraverso un'unità d'uscita 23a emette in modo dipendente dalle grandezze rilevate dei segnali di comando S2 e S3 in diversi componenti del motore endotermico, per esempio dei segnali d'iniezione.

L'esatto rilevamento del momento torcente ovvero della quantità di carburante iniettata avviene nel microprocessore 23 dell'apparecchio di comando 19. A tale scopo viene sincronizzato innanzi tutto il segnale di tensione elettrica proporzionale alla pressione, per esempio Ul, con l'angolo a di manovella. Successivamente, nel microprocessore 23 sono presenti dei valori di pressione PI (a) riferiti all'angolo della manovella, dai quali viene calcolato il lavoro indicato. Questo lavoro indicato corrisponde al momento torcente indicato. Per il calcolo del lavoro indicato, da segnale del sensore dell'angolo della manovella e dai dati geometrici del motore viene calcolato il volume dipendente dall'angolo dell'albero a manovella nel cilindro. Con questi dati volumetrici e con i dati di pressione forniti dal sensore di pressione della camera di combustione, attraverso un intervallo dell'albero a manovella di -360°KW fino a 3603KW viene formato l'integrale pdV che corrisponde al lavoro indicato Wi quale differenza del lavoro ad alta pressione Wi, HD ed al lavoro Wi, ND di cambio di carico. I rapporti fra la pressione della camera di combustione ed il volume nonché il lavoro indicato sono illustrati nella fig. 2. Con VOT e VUT è indicato il volume nel punto morto superiore ovvero nel punto morto inferiore. Il lavoro così rilevato corrisponde esattamente alla massa di carburante iniettata ed al momento torcente fornito dalla combustione, a patto che la qualità del carburante sia nota e costante.

Nel caso di una qualità variabile del carburante e quindi nel caso di un valore calorifico variabile, mediante confronto con i lavori indicati precedentemente applicati nel caso di un carburante comparativo è possibile dedurre la quantità iniettata. Anche un confronto con il calcolo quantitativo oggigiorno consueto può permettere una tale deduzione. A tale scopo si necessita tuttavia di un motore endotermico che oltre ai sensori della pressione della camera di combustione presenta anche un sensore del segnale di alimentazione.

In una forma particolare della regolazione di un motore endotermico, per esempio di un motore diesel, la quantità di carburante iniettata non viene rilevata, ma viene iniettato del carburante, finché non si ottiene il desiderato momento torcente auspicato dal guidatore. Questo momento torcente auspicato viene calcolato dall'apparecchio di comando 19 ovvero dal microprocessore 23 dell'apparecchio di comando dalla posizione del sensore del pedale dell'acceleratore. Affinché questo calcolo sia possibile, nella fase d’applicazione prima della messa in moto del motore endotermico deve essere rilevato il momento torcente massimo ammissibile ed essere quindi abbinato alla posizione del pedale dell'acceleratore, in modo tale, per cui il momento torcente ammissibile risulti accoppiato con il pedale dell'acceleratore premuto al 100 %. Poiché la posizione del pedale dell'acceleratore viene in genere rilevata con l'ausilio di un potenziometro, è possibile accoppiare uno scontro del potenziometro del pedale dell'acceleratore con il momento torcente massimo ammissibile. Una limitazione del momento torcente è disposta a valle del desiderio del guidatore (trasformazione della posizione del pedale dell'acceleratore in quantità o momento) ed impedisce la sovrasollecitazìone del motore endotermico .

Quando in ogni cilindro 10, 11, 12, 13 del motore endotermico, per esempio di un motore diesel, è presente un sensore della pressione della camera di compressione, si può verificare una regolazione per ogni cilindro. Nel caso di una tale regolazione, il momento torcente desiderato calcolato dalla posizione del sensore del pedale dell'acceleratore serve quale valore nominale e il momento torcente calcolato dalla pressione misurata della camera di combustione serve quale valore effettivo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo e procedimento per il rilevamento della quantità di carburante iniettato in un motore endotermico con almeno un sensore della pressione dei cilindri, il quale fornisce un segnale di tensione proporzionale alla pressione, e con un sensore dell'angolo dell'albero a manovella che emette un segnale rappresentativo per la posizione dell'albero a manovella e con un dispositivo elaboratore che sincronizza il segnale di tensione proporzionale alla pressione con il segnale dell'angolo dell'albero a manovella, caratterizzati dal fatto che dai valori di pressione dei cilindri riferiti all'angolo dell'albero a manovella viene calcolato il lavoro indicato che corrisponde alla differenza del lavoro ad alta pressione (Wi, HD) ed al lavoro di cambio carico (Wi, ND) e che dal lavoro indicato viene determinata la quantità del carburante iniettato.
2. Dispositivo e procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzati dal fatto che il dispositivo elaboratore è un microprecessore dell'apparecchio di comando del motore endotermico e che il motore endotermico è in particolare un motore diesel.
3. Dispositivo e procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2,caratte'rizzati dal fatto che il calcolo della massa del carburante iniettato avviene dal lavoro indicato con considerazione del valore calorifico del carburante iniettato.
4 . Dispositivo e procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzati dal fatto che dalla massa del carburante iniettato e/o del lavoro indicato viene rilevato il momento torcente generato dalla combustione in corrispondenza dell'albero a manovella del motore endotermico.
5. Dispositivo e procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzati dal fatto che il momento torcente rilevato dalla pressione dei cilindri viene confrontato con un momento torcente calcolato nell'apparecchio di comando dalla posizione del pedale dell'acceleratore e nel caso di uno scostamento viene variata la massa del carburante iniettato in modo tale, per cui si riduce tale scostamento.
6. Dispositivo e procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzati dal fatto che in ogni cilindro del motore è disposto un sensore della pressione della camera di combustione e la regolazione dell'iniezione del carburante viene eseguita in modo individuale per ogni cilindro.
7. Dispositivo e procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzati dal tatto che i segnali d'uscita di uno o più sensori della pressione della camera di combustione vengono impiegati per il rilevamento di ulteriori grandezze dipendenti dai processi di combustione nei cilindri del motore endotermico.