ITUB20159587A1 - Metodo per il controllo della iniezione di combustibile in un motore a combustione interna di un motoveicolo - Google Patents
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Description
"METODO PER IL CONTROLLO DELLA INIEZIONE DI COMBUSTIBILE IN UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA DI UN MOTOVEICOLO"
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione è relativa ad un metodo per il controllo della iniezione di combustibile in un motore a combustione interna di un motoveicolo.
ARTE ANTERIORE
Tipicamente i motoveicoli di ultima generazione quali ad esempio di un motore a combustione interna monocilindrico a quattro tempi.
Il motore a combustione interna comprende un iniettore, preferibilmente elettromagnetico, che è collegato ad un circuito di approvvigionamento del combustibile che prevede una pompa di alimentazione che pesca il combustibile da un serbatoio e lo alimenta in pressione all'iniettore a monte del singolo cilindro.
Durante la fase di aspirazione viene iniettato combustibile nella camera di combustione del cilindro e nella successiva fase di espansione, gli elettrodi di una candela provocano una scintilla che accende la miscela di aria e combustibile all'interno del cilindro dando inizio alla combustione vera e propria che produce un aumento di temperatura e pressione.
Il cilindro è collegato al condotto di adduzione all'interno del quale fluisce un fluido comburente che percorre un collettore di aspirazione sostanzialmente definito lungo il condotto di adduzione tramite una rispettiva valvola di aspirazione e ad un condotto di scarico tramite una rispettiva valvola di scarico.
Il flusso del fluido comburente in ingresso al motore a combustione interna è regolato da un organo di controllo che varia la sezione di passaggio del condotto di adduzione. L'organo di controllo comprende un elemento otturatore il quale è alloggiato almeno parzialmente all'interno del condotto di adduzione ed è atto a parzializzare la portata del fluido comburente in funzione della sua posizione all'interno del condotto di adduzione stesso; ed un dispositivo di azionamento atto a spostare l'elemento otturatore per controllare la portata del fluido comburente.
La manopola dell'acceleratore del motoveicolo è collegata al comando del motore a combustione interna mediante almeno un cavo metallico di tipo Bowden. La manopola dell'acceleratore può ruotare dalla posizione di riposo corrispondente ad una coppia motrice che mantiene il regime minimo ad una posizione di massima apertura corrispondente ad una coppia motrice massima; e viceversa.
Infine, un sensore di pressione è alloggiato lungo il condotto di adduzione a valle dell'elemento otturatore ed è collegato ad una unità di controllo, la quale sovraintende al funzionamento del motore a combustione interna ed è realizzata per comandare, in particolare, l'iniettore in funzione del valore di pressione rilevato dal sensore di pressione. Durante il normale funzionamento del motore a combustione interna, l'unità di controllo è infatti configurata per determinare la massa di combustibile da iniettare in funzione del valore di pressione rilevato dal sensore di pressione e della velocità del motore a combustione interna. In particolare, attraverso il segnale proveniente dal sensore di pressione si stabilisce il rapporto di pressione fra il valore medio di pressione all'interno del condotto di adduzione e la pressione atmosferica che viene utilizzato per determinare la massa di combustibile da iniettare nel cilindro per ciascun ciclo di combustione. Poiché viene utilizzato il valore medio di pressione all'interno del condotto di adduzione, appare evidente che la strategia sopra descritta non consente di tenere in considerazione i transitori molto veloci in cui il guidatore applica bruscamente una coppia torcente sulla manopola dell'acceleratore e che causano una repentina variazione della pressione all'interno del condotto di adduzione; in questi casi, si verifica infatti che la massa di combustibile iniettata nel cilindro non è sufficiente a garantire il titolo obiettivo per la maggior quantità di aria intrappolata all'interno del cilindro.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un metodo per il controllo della iniezione di combustibile in un motore a combustione interna di un motoveicolo che sia privo degli inconvenienti dello stato dell'arte e che, al contempo, sia di facile ed economica implementazione .
Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per il controllo della iniezione di combustibile in un motore a combustione interna di un motoveicolo secondo quanto indicato nelle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
la figura 1 è una vista schematica di un motore a combustione interna per un motoveicolo provvisto di una unità di controllo che implementa un metodo di controllo realizzato in accordo con la presente invenzione; e
le figure da 2 a 4 illustrano l'andamento della pressione e la quantità di combustibile da iniettare in tre diversi scenari e in accordo con il metodo di controllo realizzato in accordo con la presente invenzione.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un motore a combustione interna di un motoveicolo quale, ad esempio, un motore monocilindrico a quattro tempi.
Il motore 1 a combustione interna comprende un iniettore 2, preferibilmente elettromagnetico (di tipo noto e non descritto in dettaglio), che inietta il combustibile in un condotto 6 di adduzione a monte di un cilindro 3. Durante la fase di aspirazione viene iniettato combustibile nella camera di combustione del cilindro 3 e nella successiva fase di espansione, gli elettrodi di una candela provocano una scintilla che accende la miscela di aria e combustibile all'interno del cilindro 3 dando inizio alla combustione vera e propria che produce un aumento di temperatura e pressione.
Il cilindro 3 alloggia un pistone 4 meccanicamente collegato mediante una biella ad un albero 5 motore per trasmettere all'albero 5 motore stesso la forza generata dalla combustione all'interno del cilindro 3,
Il cilindro 3 è collegato al condotto 6 di adduzione all'interno del quale fluisce un fluido comburente che percorre un collettore 6* di aspirazione del motore 1 a combustione interna tramite una rispettiva valvola 7 di aspirazione e ad un condotto 8 di scarico tramite una rispettiva valvola 9 di scarico.
Il condotto 6 di adduzione riceve il fluido comburente, cioè aria fresca proveniente dall'ambiente esterno, alla pressione Patmesterna di riferimento e alla temperatura Tatmesterna di riferimento. Inoltre il flusso del fluido comburente in ingresso al motore 1 a combustione interna è regolato da un organo 11 di controllo posto a valle di un filtro 10 e che varia la sezione di passaggio del condotto 6 di adduzione. Il collettore 6* di aspirazione è sostanzialmente definito lungo il condotto 6 di adduzione fra la valvola 7 di aspirazione e l'organo 11 di controllo.
L'organo 11 di controllo comprende un elemento 12 otturatore il quale è alloggiato almeno parzialmente all'interno del condotto 6 di adduzione ed è atto a parzializzare la portata del fluido comburente in funzione della sua posizione all'interno del condotto 6 di adduzione stesso; ed un dispositivo 13 di azionamento atto a spostare l'elemento 12 otturatore per controllare la portata del fluido comburente.
La manopola (non illustrata) dell'acceleratore del motoveicolo è collegata al comando del motore a combustione interna mediante almeno un cavo 14 metallico di tipo Bowden, il quale è inserito all'interno di una estremità dell'elemento 12 otturatore opposta alla estremità parzialmente disposta all'interno del condotto 6 di adduzione ed è spinto da una molla 15 di ritorno verso una posizione di riposo che corrisponde ad una sezione sostanzialmente nulla di passaggio del fluido comburente (aria) al motore 1 a combustione interna attraverso il condotto 6 di adduzione. La manopola dell'acceleratore può ruotare dalla posizione di riposo corrispondente ad una coppia motrice che mantiene il regime minimo ad una posizione di massima apertura corrispondente ad una coppia motrice massima; e viceversa. La molla 15 di ritorno spinge la manopola dell'acceleratore verso la posizione di riposo e quindi il guidatore deve applicare una coppia torcente sulla manopola dell'acceleratore per spostare la manopola dell'acceleratore stessa dalla posizione di riposo.
In altre parole, la sezione del condotto 6 di adduzione per il controllo del flusso dell'aria fornita in ingresso al motore 1 a combustione interna può essere variato fra un valore minimo (che corrisponde alla detta posizione di riposo) ed un valore massimo; e viceversa.
L'iniettore 2 è collegato ad un circuito di approvvigionamento del combustibile che prevede una pompa 16 di alimentazione che pesca il combustibile da un serbatoio 17 e lo alimenta in pressione all'iniettore 2 attraverso un canale 18 di alimentazione.
Il condotto 8 di scarico alimenta i gas di scarico prodotti dalla combustione ad un sistema di scarico, il quale emette i gas prodotti dalla combustione nell'atmosfera e comprende normalmente almeno un catalizzatore 19.
Infine, il motore 1 a combustione interna comprende un motorino di avviamento (non illustrato, di tipo noto e non descritto in dettaglio) che permette la trasformazione dell'energia elettrica scaturita da una batteria nell'energia meccanica necessaria ad avviare il motore 1 a combustione interna e che consente durante la fase di avviamento di raggiungere un numero minimo di giri (rpm). Il motorino di avviamento è composto da un motore elettrico, attivato elettricamente dalla chiave di accensione ed un elettromagnete che collega il motorino di avviamento alla batteria. Il motorino di avviamento ha la caratteristica di avere moltissima coppia in fase di spunto a scapito di una quantità di corrente assorbita molto elevata.
Il motore 1 a combustione interna comprende una unità 20 di controllo, la quale sovraintende al funzionamento del motore 1 a combustione interna ed è realizzata per comandare, in particolare, 1'iniettore 2 e il dispositivo 13 di azionamento. Infine, un sensore 21 di pressione è alloggiato lungo il condotto 6 di adduzione a valle dell'elemento 12 otturatore ed è collegato alla unità 20 di controllo.
Viene di seguito descritta la strategia implementata dalla unità 20 di controllo per controllare 1'iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante l'iniettore 2.
Durante il normale funzionamento del motore 1 a combustione interna (in condizioni stazionarie), l'unità 20 di controllo è configurata per determinare la portata AFUELdi combustibile da iniettare in funzione del valore di pressione rilevato dal sensore 21 di pressione e della velocità n del motore 1 a combustione interna come meglio descritto in seguito. In particolare, l'unità 20 di controllo è configurata per determinare il valore pmmedio di pressione attraverso il segnale fornito dal sensore 21 di pressione durante ciascun ciclo completo di combustione. Come noto, un ciclo completo di combustione è realizzato dalla successione di quattro fasi al termine delle quali sono stati completati due giri dell'albero 4 motore esplorando un angolo pari a 720° in cui si susseguono le fasi di aspirazione, compressione espansione e scarico. Ad ogni ciclo di combustione viene quindi memorizzato all' interno di un buffer di memoria nella unità 20 di controllo il valore pmmedio di pressione rilevato dal sensore 21 di pressione durante i 720° che corrispondono ad un ciclo di combustione. Secondo una preferita variante, viene campionato un valore istantaneo di pressione rilevato dal sensore 21 di pressione in corrispondenza di angoli definiti all'interno dei 720° che corrispondono ad un ciclo di combustione.
Viene successivamente determinato il rapporto RP di pressione attraverso il rapporto fra il valore pmmedio di pressione e la pressione patmatmosferica. La pressione patmatmosferica è anch'essa rilevata mediante il sensore 21 di pressione; in particolare la pressione patmatmosferica è determinata come media di un numero di valori di pressione rilevati dal sensore 21 di pressione quando il motore 1 a combustione interna è fermo.
La portata AFUELdi combustibile da iniettare viene quindi determinata in funzione del rapporto RP di pressione e della velocità n del motore 1 a combustione interna. Secondo una preferita variante, la portata AFUELdi combustibile da iniettare è poi compensata in funzione di alcuni parametri quali la temperatura Tairdell'aria, la temperatura TH2o del liquido di raffreddamento, e l'altitudine espressa attraverso la pressione patmatmosferica.
Viene di seguito descritta la strategia implementata dalla unità 20 di controllo per controllare 1'iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante 1'iniettore 2 in condizioni di transitorio (cioè quando, ad esempio, il guidatore applica bruscamente una coppia torcente sulla manopola dell'acceleratore). Nelle figure da 2 a 4, con Pc èindicato l'andamento della pressione all'interno del condotto 6 di adduzione al ciclo di combustione corrente mentre con P è indicato un andamento della pressione di riferimento che è memorizzato nella unità 20 di controllo (memorizzato al ciclo di combustione precedente).
Innanzitutto, in una fase preliminare di messa a punto della unità 20 di controllo, vengono determinati tre angoli notevoli indicati nelle figure da 2 a 4 con θχ, θ2e θ3.
Si è verificato sperimentalmente che i valori che seguono per gli angoli θχ, θ2, θ3notevoli consentono di ottimizzare il controllo della iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante 1'iniettore 2 in condizioni di transitorio:
- θχ compreso fra 40° e 50° dopo il punto TDC morto superiore ''di incrocio", cioè quando si passa dalla fase di scarico a quella d'aspirazione del ciclo di combustione successivo e si verifica la contemporanea apertura della valvola 7 di aspirazione e della valvola 9 di scarico che consente di sfruttare l'inerzia dei gas combusti che fuoriescono attraverso la valvola 9 di scarico nella fase di scarico per facilitare l'aspirazione dell'aria dal collettore 6* di aspirazione nel cilindro 3 attraverso la valvola 7 di aspirazione durante la fase di aspirazione;
- θ2compreso fra 100° e 110° dopo il punto TDC morto superiore "di incrocio"; e
- Θ3compreso fra 130° e 140° dopo il punto BDC morto inferiore al termine della fase di aspirazione.
Il sensore 21 di pressione è configurato per rilevare il valore di pressione in corrispondenza dell'angolo 0i notevole e per confrontare il valore pircorrente di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θχnotevole con il valore pi di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo 0i notevole al ciclo di combustione precedente e memorizzato nella unità 20 di controllo. Viene quindi calcolata la differenza Δρθχfra il valore pircorrente di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo 0i notevole ed il valore pi di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θχnotevole al ciclo di combustione precedente e memorizzato nella unità 20 di controllo. Nel caso in cui la differenza Δρβχ in valore assoluto sia minore di un valore TVi di tolleranza, allora non è necessario mettere in atto alcuna strategia correttiva della iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante l'iniettore 2. Invece, nel caso in cui la differenza Δρθι in valore assoluto sia maggiore del valore TVi di tolleranza, allora è necessario mettere in atto una strategia correttiva della iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante l'iniettore 2 perché si è verificato un transitorio che ha modificato l'andamento della pressione (ad esempio, pilotando in modo piuttosto rapido l'elemento 12 otturatore attraverso una rotazione della manopola acceleratore) . In particolare, quando la differenza Δρθι in valore assoluto è maggiore del valore TVi di tolleranza, significa che si è verificato un transitorio (ad esempio una brusca apertura con la manopola dell'acceleratore) in corrispondenza della fase di scarico del ciclo di combustione precedente che ha modificato l'andamento della pressione (ad esempio in corrispondenza del punto indicato con T nella figura 2).
In questo caso, per compensare il veloce transitorio, è necessario iniettare una massa ilei di combustibile aggiuntiva.
Tale massa ιίιθι di combustibile aggiuntiva viene calcolata attraverso il prodotto fra la differenza Δρθχe due contributi determinati in funzione rispettivamente della velocità n del motore 1 a combustione interna e della temperatura TH2o del liquido di raffreddamento. Dal momento che l'angolo θχ notevole è identificato fra 40° e 50° dopo il punto TDC morto superiore ''di incrocio"·, tale angolo θχ notevole è compreso all'interno della fase di aspirazione in cui si verifica 1'iniezione di combustibile all'interno del cilindro 3.
In particolare, secondo una prima variante, l'angolo θχ notevole è compreso all'interno della fase di aspirazione ma in corrispondenza di un punto in cui 1'iniezione di combustibile all'interno del cilindro 3 si è già conclusa. In questo caso, l'unità 20 di controllo è configurata per pilotare l'apertura dell'iniettore 2 in modo da iniettare la massa ilei di combustibile aggiuntiva.
Secondo una ulteriore variante, l'angolo θχ notevole è compreso all'interno della fase di aspirazione ed in corrispondenza di un punto in cui 1'iniezione di combustibile all'interno del cilindro 3 è ancora in corso. In questo caso, l'unità 20 di controllo è configurata per pilotare 1'iniettore 2 e mantenerlo aperto in modo da iniettare la massa iiiei di combustibile aggiuntiva.
E' importante evidenziare che in questo caso la compensazione avviene tramite una massa mcdi combustibile aggiuntiva iniettata nel ciclo di combustione corrente, che è pari alla massa ilei di combustibile aggiuntiva.
Successivamente alla verifica sull'angolo θχ notevole, il sensore 21 di pressione è configurato per rilevare il valore di pressione in corrispondenza dell'angolo θ2notevole e per confrontare il valore p2rcorrente di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θ2notevole con il valore p2di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θ2notevole al ciclo di combustione precedente e memorizzato nella unità 20 di controllo. Viene quindi calcolata la differenza Δρβ2fra il valore p2rcorrente di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θ2notevole ed il valore p2di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θ2notevole al ciclo di combustione precedente e memorizzato nella unità 20 di controllo. Nel caso in cui la differenza Δρβ2in valore assoluto sia minore di un valore TV2di tolleranza, allora non è necessario mettere in atto alcuna strategia correttiva della iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante l'iniettore 2. Invece, nel caso in cui la differenza Δρθ2in valore assoluto sia maggiore del valore TV2di tolleranza, allora è necessario mettere in atto una strategia correttiva della iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante 1'iniettore 2 perché si è verificato un transitorio che ha modificato l'andamento della curva P di pressione (ad esempio, pilotando in modo piuttosto rapido l'elemento 12 otturatore ruotando la manopola acceleratore) .
In particolare, se la differenza Δρβι in valore assoluto è minore del valore TVi di tolleranza e la differenza Δρθ2in valore assoluto è maggiore del valore TV2di tolleranza (condizione illustrata nella figura 3), significa che si è verificato un transitorio (ad esempio una brusca apertura o rilascio con la manopola dell'acceleratore) in corrispondenza della fase di aspirazione del ciclo di combustione corrente che ha modificato l'andamento della pressione e che non era identificabile in corrispondenza dell' angolo θχ notevole (ad esempio in corrispondenza del punto indicato con T nella figura 3).
In questo caso, per compensare il veloce transitorio avvenuto nella fase di aspirazione del ciclo di combustione corrente, è necessario iniettare una massa ιίιθ2 di combustibile aggiuntiva .
Tale massa Ι3⁄4Θ2 di combustibile aggiuntiva viene calcolata attraverso il prodotto fra la differenza Δρθ2e due contributi determinati in funzione rispettivamente della velocità n del motore 1 a combustione interna e della temperatura TH2o del liquido di raffreddamento.
Dal momento che 1'angolo θ2notevole è identificato fra 100° e 110° dopo il punto TDC morto superiore "di incrocio", tale angolo θ2notevole è compreso all'interno della fase di compressione del ciclo di combustione precedente; in altre parole, quando la fase di iniezione di combustibile all'interno del cilindro 3 si è già conclusa.
In questo caso, la massa me2di combustibile aggiuntiva viene iniettata al ciclo di combustione successivo e non al ciclo di combustione corrente. In particolare, viene determinato in una fase di messa a punto e memorizzato nella unità 20 di controllo il valore dell'angolo EOI di fine iniezione (anche noto come end of injection) . Come noto per l'iniezione indiretta, data una massa di combustibile da iniettare e una volta definito l'angolo EOI di fine iniezione, si determina l'angolo SOI di inizio iniezione attraverso un modello iniettore. Nel caso in oggetto quindi, si calcola l'angolo SOI di inizio iniezione in funzione della massa di combustibile calcolata con il modello Speed Density e della massa ιίιθ2 di combustibile aggiuntiva oppure della massa me3 di combustibile aggiuntiva (come meglio descritto in seguito).
Secondo una preferita variante, per iniettare la massa m02 di combustibile aggiuntiva, viene mantenuto costante il valore dell'angolo EOI di fine iniezione e viene modificato il valore dell'angolo SOI di inizio iniezione; cioè, l'iniettore 2 è pilotato per aprirsi in anticipo rispetto all'angolo SOI di inizio iniezione calcolato in stazionario .
Secondo una ulteriore variante, per iniettare la massa m02 di combustibile aggiuntiva nel caso in cui non sia possibile iniettarla anticipando 1'angolo SOI di inizio iniezione calcolato in stazionario, viene mantenuto costante il valore dell'angolo SOI di inizio iniezione e viene modificato il valore dell'angolo EOI di fine iniezione; in altre parole, l'iniettore 2 è pilotato per mantenersi aperto più a lungo rispetto all'angolo EOI di fine iniezione di riferimento.
La compensazione realizzata con la massa iiie2 di combustibile aggiuntiva (a seguito della verifica realizzata in corrispondenza dell'angolo θ2notevole) tiene conto sia dei transitori che si verificano dopo l'angolo θχ notevole sia dei transitori che si verificano prima dell'angolo θχnotevole ma che non producono effetti apprezzabili sull'andamento della pressione in corrispondenza dell'angolo θχnotevole,
E' importante evidenziare che in questo caso la compensazione avviene tramite una massa IÌIMdi combustibile aggiuntiva iniettata nel ciclo di combustione successivo, che è pari alla massa ms2 di combustibile aggiuntiva.
Infine, successivamente alla verifica sull'angolo θ2notevole, il sensore 21 di pressione è configurato per rilevare il valore di pressione in corrispondenza dell'angolo θ3notevole e per confrontare il valore p3rcorrente di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θ3notevole con il valore p3di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θ3notevole al ciclo di combustione precedente e memorizzato nella unità 20 di controllo. Viene quindi calcolata la differenza Δρβ3fra il valore p3rcorrente di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θ3notevole ed il valore p3di pressione rilevato in corrispondenza dell'angolo θ3notevole al ciclo di combustione precedente e memorizzato nella unità 20 di controllo. Nel caso in cui la differenza Δρβ3in valore assoluto sia minore di un valore TV3di tolleranza, allora non è necessario mettere in atto alcuna strategia correttiva della iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante l'iniettore 2. Invece, nel caso in cui la differenza Δρθ3in valore assoluto sia maggiore del valore TV3di tolleranza, allora è necessario mettere in atto una strategia correttiva della iniezione di combustibile nel cilindro 3 mediante 1'iniettore 2 perché si è verificato un transitorio che ha modificato l'andamento della pressione (ad esempio, pilotando in modo piuttosto rapido l'elemento 12 otturatore ruotando la manopola acceleratore).
In particolare, nel caso in cui al ciclo di combustione corrente la differenza Δρθ1in valore assoluto sia minore del valore TV3di tolleranza e, al contempo, la differenza Δρβ2 in valore assoluto sia minore del valore TV2di tolleranza mentre la differenza Apes in valore assoluto è maggiore del rispettivo valore TV3 di tolleranza (condizione illustrata nella figura 4), significa che si è verificato un transitorio (ad esempio una brusca apertura o rilascio con la manopola dell'acceleratore) che ha modificato l'andamento della pressione in corrispondenza della fase di compressione del ciclo di combustione corrente e che non era identificabile in corrispondenza dell'angolo θ2notevole (ad esempio in corrispondenza del punto indicato con T nella figura 3).
In questo caso, per compensare il veloce transitorio avvenuto, ad esempio, successivamente all'angolo θ2notevole nella fase di compressione del ciclo di combustione corrente, è necessario iniettare una massa ms3 di combustibile aggiuntiva.
Tale massa iries di combustibile aggiuntiva viene calcolata attraverso il prodotto fra la differenza Δρθ3e due contributi determinati in funzione rispettivamente della velocità n del motore 1 a combustione interna e della temperatura TH2Qdel liquido di raffreddamento.
Dal momento che l'angolo Θ3 notevole è identificato fra 130° e 140° dopo il punto BDC morto inferiore al termine della fase di aspirazione, tale angolo θ3notevole è compreso all'interno della fase di compressione del ciclo di combustione precedente; in altre parole, quando la fase di iniezione di combustibile del cilindro 3 si è già conclusa.
Secondo una preferita variante, per iniettare la massa itie3di combustibile aggiuntiva, viene mantenuto costante il valore dell'angolo EOI di fine iniezione e viene modificato il valore dell'angolo SOI di inizio iniezione; cioè, l'iniettore 2 è pilotato per aprirsi in anticipo rispetto all'angolo SOI di inizio iniezione calcolato in stazionario.
Secondo una ulteriore variante, per iniettare la massa ιίΐθ3di combustibile aggiuntiva, viene mantenuto costante il valore dell'angolo SOI di inizio iniezione e viene modificato il valore dell'angolo EOI di fine iniezione; in altre parole, l'iniettore 2 è pilotato per mantenersi aperto più a lungo rispetto all'angolo EOI di fine iniezione di riferimento.
La compensazione realizzata con la massa mas di combustibile aggiuntiva (a seguito della verifica realizzata in corrispondenza dell'angolo Θ3notevole) tiene conto sia dei transitori che si verificano dopo l'angolo θ2notevole sia dei transitori che si verificano prima dell'angolo θ2notevole ma che non producono effetti apprezzabili sull'andamento della pressione in corrispondenza dell'angolo θ2notevole.
E' importante evidenziare che in questo caso la compensazione avviene tramite una massa IÌIMdi combustibile aggiuntiva iniettata nel ciclo di combustione successivo, che è pari alla massa me3 di combustibile aggiuntiva.
Chiaramente, nel caso in cui al ciclo di combustione corrente la differenza àpe2in valore assoluto sia maggiore del valore TV2di tolleranza, anche la differenza Δρβ3in valore assoluto risulterà inevitabilmente maggiore del rispettivo valore TV3di tolleranza. In questo caso, cioè se la differenza Δρθ2in valore assoluto è maggiore del valore TV2di tolleranza (condizione illustrata nella figura 4), la massa Ϊ3⁄4Θ3 di combustibile aggiuntiva è nulla. In questo modo, la compensazione del transitorio è realizzata semplicemente attraverso l'iniezione della massa iiie2di combustibile aggiuntiva in modo da non tenere conto per due volte dello stesso transitorio i cui effetti sono avvertibili sia in corrispondenza dell'angolo θ2notevole sia in corrispondenza dell'angolo θ3notevole.
E' altresì importante evidenziare la compensazione al ciclo di combustione successivo avviene tramite una massa mMdi combustibile aggiuntiva, che è pari, alternativamente, alla massa me2di combustibile aggiuntiva oppure alla massa me3 di combustibile aggiuntiva.
Secondo una preferita variante TVx, TV2e TV3sono valori costanti determinati in una fase di messa a punto e memorizzati nella unità 20 di controllo e diversi uno dall'altro.
Chiaramente, può verificarsi il caso in cui per effetto dello stesso transitorio al ciclo di combustione corrente la differenza Δρβι in valore assoluto sia maggiore del valore TVi di tolleranza e contemporaneamente anche la differenza Δρθ2in valore assoluto e/o la differenza Δρθ3in valore assoluto al ciclo di combustione precedente risultassero maggiori del rispettivo valore TV2/TV3di tolleranza. Può infatti verificarsi che lo stesso transitorio produca effetti sull'andamento della pressione avvertibili sia in corrispondenza dell'angolo θ2notevole e/o dell'angolo θ3notevole del ciclo di combustione corrente e che tali effetti siano ancora riscontrabili in corrispondenza dell'angolo θχ notevole del ciclo di combustione successivo.
In questo caso è necessario ridurre la massa mcdi combustibile aggiuntiva del ciclo di combustione corrente (pari alla itisi di combustibile aggiuntiva) di una quantità pari alla massa ιίιΜ_ι-ι di combustibile aggiuntiva del ciclo di combustione precedente (che può a sua volta essere uguale alla massa iiis2di combustibile aggiuntiva oppure alla massa iiis3di combustibile aggiuntiva).
La compensazione del transitorio è realizzata in modo da non tenere conto per due volte dello stesso transitorio i cui effetti sono avvertibili sia in corrispondenza dell'angolo θχ notevole del ciclo di combustione corrente sia in corrispondenza dell'angolo θ2notevole oppure dell'angolo θ3notevole del ciclo di combustione precedente ,
In questo caso, la massa mcdi combustibile aggiuntiva del ciclo di combustione corrente corrisponde alla massa πιθι di combustibile aggiuntiva che viene calcolata attraverso il prodotto fra la differenza Δρθ1e due contributi determinati in funzione rispettivamente della velocità n del motore 1 a combustione interna e della temperatura ΤΗ2ο del liquido di raffreddamento ridotta di un valore pari alla massa IÌIM-Ì-I di combustibile aggiuntiva del ciclo di combustione precedente (che può a sua volta essere uguale alla massa iiie2 di combustibile aggiuntiva oppure alla massa ιίιθ3di combustibile aggiuntiva).
Inoltre, nel caso in cui 1'iniettore 2 non sia sufficientemente vicino alla valvola 7 di aspirazione, può verificarsi che parte del combustibile non riesca ad entrare all'interno del cilindro 3 durante la fase di aspirazione del ciclo di combustione corrente e si depositi nel condotto di 6 di adduzione immediatamente a monte ed in prossimità della valvola 7 di aspirazione per entrare all'interno del cilindro 3 solamente al ciclo di combustione successivo.
La parte del combustibile che si deposita nel condotto di 6 di adduzione immediatamente a monte ed in prossimità della valvola 7 di aspirazione per entrare all'interno del cilindro 3 solamente al ciclo di combustione successivo è indicata con massa msdi combustibile distribuita.
Si considera che la parte del combustibile che si deposita nel condotto di 6 di adduzione immediatamente a monte ed in prossimità della valvola 7 di aspirazione per entrare all' interno del cilindro 3 solamente al ciclo di combustione successivo sia una porzione della massa mcdi combustibile aggiuntiva iniettata nel ciclo di combustione corrente, che è pari alla massa mei di combustibile aggiuntiva. In questo caso, la massa msdi combustibile distribuita è calcolata attraverso il prodotto fra la massa ilei di combustibile aggiuntiva ed una funzione del rapporto RP di pressione (fra il valore pmmedio di pressione e la pressione patmatmosferica) e della velocità n del motore 1 a combustione interna.
In questo caso è necessario ridurre la massa mMdi combustibile aggiuntiva iniettata nel ciclo di combustione successivo (che può a sua volta essere uguale alla massa Ϊ3⁄4Θ2 di combustibile aggiuntiva oppure alla massa itie3 di combustibile aggiuntiva) di un valore pari alla massa ms di combustibile distribuita.
Inoltre, è necessario ridurre la massa mcdi combustibile aggiuntiva iniettata nel ciclo di combustione corrente (che è uguale alla massa niei di combustibile aggiuntiva) di un valore pari alla massa ms_i-i di combustibile distribuita del ciclo di combustione precedente. La massa IÌIS-Ì-Idi combustibile distribuita del ciclo di combustione precedente è calcolata attraverso il prodotto fra la massa iiiei di combustibile aggiuntiva al ciclo di combustione precedente ed una funzione del rapporto RPI-Idi pressione (fra il valore pm_i-i medio di pressione e la pressione patm_i-i atmosferica) e della velocità ni-jdel motore 1 a combustione interna al ciclo di combustione precedente.
Tutta i casi fin qui descritti possono essere espressi attraverso il gruppo di formule che seguono. In particolare, la portata itu effettiva di combustibile da iniettare all'interno del cilindro 3 per ogni ciclo i di combustione deriva dalla somma di tre contributi:
irli = AFUEL lilc AM[1]
AFUELportata di combustibile determinata attraverso un modello speed density;
mcportata aggiuntiva di combustibile; e
mMportata aggiuntiva di combustibile.
La portata AFUELdi combustibile determinata attraverso un modello speed density per ciascun ciclo i di combustione è a sua volta calcolato attraverso la formula che segue:
AFUEL— f(RP, n) * fi(Tair) * f2(TH2O) [2]
RP rapporto RP di pressione fra il valore pmmedio di pressione e la pressione patmatmosferica;
n velocità del motore 1 a combustione interna;
T3⁄4ìrtemperatura dell'aria; e
TH2Otemperatura del liquido di raffreddamento.
La portata mcaggiuntiva di combustibile per ciascun ciclo i di combustione è a sua volta calcolato attraverso la formula che segue:
mc= mei - [mM_i-i [3]
IÌIM_Ì-Iportata aggiuntiva di combustibile calcolata al ciclo di combustione precedente;
ms_i_Imassa di combustibile distribuita calcolata al ciclo di combustione precedente; e
itisi portata aggiuntiva di combustibile calcolata in corrispondenza dell'angolo θχnotevole.
La portata ιίιθι aggiuntiva è calcolata come segue:
mei ~ àpei* Ì3(n) * f4(TH2O) [4]
Apei differenza di pressione in corrispondenza dell'angolo θχ notevole;
n velocità del motore 1 a combustione interna;e TH2Otemperatura del liquido di raffreddamento.
Nella formula [3], la massa ms_i-i di combustibile distribuita calcolata al ciclo di combustione precedente è invece determinata come segue:
— mc_i-i * fs(RPi-i/<η>_£_ι) [5]
me portata aggiuntiva di combustibile al ciclo di combustione precedente; e
RPÌ-J, ni_!rapporto di pressione e velocità del motore 1 a combustione interna al ciclo di combustione precedente.
La portata m aggiuntiva di combustibile è invece determinata attraverso la formula:
riiM= riie2+ riie3- riis[6] con
riismassa di combustibile distribuita;
rii02portata aggiuntiva di combustibile calcolata in corrispondenza dell'angolo θ2notevole;
rii63portata aggiuntiva di combustibile calcolata in corrispondenza dell'angolo θ3notevole.
A sua volta, la portata riie2aggiuntiva è calcolata come segue:
riig2= Ape2* f5(n) * f6(TH2o) [7]
Δρθ2differenza di pressione in corrispondenza dell'angolo θ2notevole;
n velocità del motore 1 a combustione interna; e TH2Qtemperatura del liquido di raffreddamento.
Mentre, la portata rii63aggiuntiva è calcolata come segue :
me3= Δρθ3* f7(n) * f s (TH2Q) * K [8]
Δρθ3differenza di pressione in corrispondenza dell'angolo θ3notevole;
n velocità del motore 1 a combustione interna; TH2Otemperatura del liquido di raffreddamento; e
K coefficiente che assume valore pari a 1 nel caso in cui, nello stesso ciclo di combustione, la portata itie2 aggiuntiva di combustibile sia maggiore di zero; assume valore nullo in caso contrario.
Infine, nella formula [6], la massa msdi combustibile distribuita è calcolata attraverso la formula:
ms==mc* fs(RP, n) [9]
mcportata aggiuntiva di combustibile; e
RP, n rapporto di pressione e velocità del motore 1 a combustione interna al ciclo di combustione precedente.
Il metodo per il controllo della iniezione fin qui descritto presenta diversi vantaggi. In particolare, pur essendo vantaggioso in termini di costi (non prevede infatti l'inserimento di ulteriori componenti o sensori), di facile ed economica implementazione e non comportando un aggravio dell'onere computazionale per l'unità 20 di controllo, consente di compensare prontamente anche i transitori molto veloci in cui il guidatore applica bruscamente una coppia torcente sulla manopola dell'acceleratore e che causano una repentina variazione della pressione all'interno del condotto 6 di adduzione.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1.- Metodo per il controllo dell'iniezione di combustibile in un motore (1) a combustione interna comprendente almeno un cilindro (3) che riceve un fluido comburente, cioè aria fresca proveniente dall'ambiente esterno, da un condotto (6) di adduzione tramite una rispettiva valvola (7) di aspirazione; un rispettivo iniettore (2) del detto combustibile ed un sensore (21) di pressione alloggiato lungo il condotto (6) di adduzione; il metodo prevede per ciascun ciclo di combustione le seguenti fasi: acquisire il segnale proveniente dal sensore (21) di pressione; determinare la pressione (pm)media in funzione del segnale proveniente dal sensore (21) di pressione; e calcolare la massa (AFUEL) di combustibile da iniettare nel cilindro (3) in funzione della pressione (pm)media e della velocità (n) del motore (1) a combustione interna; il metodo è inoltre caratterizzato dal fatto di comprendere le ulteriori fasi di: determinare, in una fase preliminare di messa a punto, un numero di angoli (θχ, θ2, θ3)notevoli compresi all'interno del ciclo di combustione; per ciascun angolo (θχ, θ2, θ3)notevole, confrontare il valore (pir, p2r, p3r)di pressione rilevato dal sensore (21) di pressione con un rispettivo valore (pi, ρ2, p3)di pressione di riferimento; determinare una massa (itisi/me2, 1ΪΙΘ3) aggiuntiva di combustibile da iniettare nel cilindro (3) per compensare eventuali transitori che si sono verificati durante il ciclo di combustione in funzione del confronto, per ciascun angolo (θχ, θ2, θ3)notevole, fra il valore (pir, p2r, P3r)di pressione rilevato dal sensore (21) di pressione ed il rispettivo valore (pi, p2, P3)di pressione di riferimento. 2.- Metodo secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di; determinare la massa (IÌIFUEL) di combustibile da iniettare nel cilindro (3) in funzione del rapporto (RP) di pressione fra la pressione (pm) media e la pressione (patm) atmosferica e della velocità (n) del motore (1) a combustione interna; e compensare la massa (IÌIFUEL) di combustibile da iniettare nel cilindro (3) in funzione di alcuni parametri quali la temperatura (Tair) dell'aria, la temperatura (TH2o) del liquido di raffreddamento e l'altitudine espressa attraverso la pressione (patm) atmosferica. 3.- Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2 e comprendente le ulteriori fasi di; calcolare, per ciascun angolo (θχ, θ2/θ3) notevole, la differenza (Δρθι, Δρθ2, Δρθ3) in valore assoluto fra il valore (pir, P2r, p3r) di pressione rilevato dal sensore (21) di pressione ed il rispettivo valore (pi, P2, p3) di pressione di riferimento; confrontare la detta differenza (Δρθι, Δρθ2, Δρθ3) in valore assoluto con un rispettivo valore (TVi, TV2, TV3)di soglia; determinare una massa (ιίιθΐ/ι<ή>θ2/ώθ3)aggiuntiva di combustibile da iniettare nel cilindro (3) per compensare eventuali transitori che si sono verificati durante il ciclo di combustione solo nel caso in cui la detta differenza (Δρθι, Δρθ2, Δρθ3) in valore assoluto sia maggiore del rispettivo valore (TVi, TV2, TV3)di soglia. 4.- Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti e comprendente le ulteriori fasi di calcolare, per ciascun angolo (θχ, θ2, θ3) notevole, la differenza (Δρθι, Δρθ2, Δρθ3) fra il valore (pir, P2r, p3r) di pressione rilevato dal sensore (21) di pressione ed il rispettivo valore (pi, P2, p3) di pressione di riferimento; determinare una massa (iiiei, ώθ2, iiie3) aggiuntiva di combustibile da iniettare nel cilindro (3) per compensare eventuali transitori attraverso il prodotto della detta differenza (Δρθ1, Δρθ2, Δρθ3) per due contributi determinati in funzione rispettivamente della velocità (n) del motore (1) a combustione interna e della temperatura (TH2o) del liquido di raffreddamento. 5.- Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti e comprendente le ulteriori fasi di: determinare, in una fase preliminare di messa a punto, almeno due angoli (θι, Θ2, 03) notevoli compresi all'interno del ciclo di combustione; e determinare una prima massa (ilei) aggiuntiva di combustibile da iniettare al ciclo di combustione corrente in funzione del confronto fra il valore (pir) di pressione rilevato dal sensore (21) di pressione ed il rispettivo valore (pi) di pressione di riferimento per un primo angolo (0i) notevole. 6.- Metodo secondo la rivendicazione 5, e comprendente l'ulteriore fase di pilotare l'iniettore (2) per modificare l'angolo (EOI) di fine iniezione calcolato in stazionario oppure per realizzare una ulteriore iniezione in modo da iniettare la prima massa (ilei) aggiuntiva di combustibile. 7.- Metodo secondo la rivendicazione 5 oppure 6 e comprendente l'ulteriore fase di determinare una seconda massa (itiea) aggiuntiva di combustibile da iniettare al ciclo di combustione successivo in funzione del confronto fra il valore (p2r) di pressione rilevato dal sensore (21) di pressione ed il rispettivo valore (p2) di pressione di riferimento per un secondo angolo (02) notevole. 8.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 7 e comprendente le ulteriori fasi di; determinare, in una fase preliminare di messa a punto, un terzo angolo (Θ3)notevole compreso all'interno del ciclo di combustione; e determinare una terza massa (1ΪΙΘ3)aggiuntiva di combustibile da iniettare al ciclo di combustione successivo in funzione del confronto fra il valore (P3r)di pressione rilevato dal sensore (21) di pressione ed il rispettivo valore (p3)di pressione di riferimento per il terzo angolo (θ3)notevole solo nel caso in cui la seconda massa (ιϊΐβ2)aggiuntiva di combustibile sia nulla. 9.- Metodo secondo la rivendicazione 7 oppure 8 e comprendente l'ulteriore fase di mantenere costante un angolo (EOI) di fine iniezione e modificare l'angolo (SOI) di inizio iniezione per iniettare la seconda massa (ιϊιθ2) aggiuntiva di combustibile oppure la terza massa (ιίιθ3)aggiuntiva di combustibile calcolate nel ciclo motore precedente-10.- Metodo secondo la rivendicazione 7 oppure 8 e comprendente l'ulteriore fase di mantenere costante un angolo (SOI) di inizio iniezione e modificare l'angolo (EOI) di fine iniezione per iniettare la seconda massa (m92)aggiuntiva di combustibile oppure la terza massa (11103)aggiuntiva di combustibile del ciclo di combustione precedente. 11.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 10, in cui il primo angolo (θχ) notevole è compreso fra 40° e 50° dopo il punto (TDC) morto superiore di incrocio; il secondo angolo (θ2)notevole è compreso fra 100° e 110° dopo il punto (TDC) morto superiore di incrocio; e il terzo angolo (θ3)notevole è compreso fra 130° e 140° dopo il punto (BDC) morto inferiore al termine della fase di aspirazione. 12.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 11 e comprendente l'ulteriore fase di ridurre la prima massa (mei) aggiuntiva di combustibile da iniettare al ciclo di combustione corrente di una quantità pari alla seconda massa (itiea) aggiuntiva di combustibile oppure alla terza massa (ιϊΐβ3) aggiuntiva di combustibile del ciclo di combustione precedente 13.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 11 e comprendente l'ulteriore fase di ridurre la prima massa (mei) aggiuntiva di combustibile da iniettare al ciclo di combustione corrente di una quantità (iiis_i-i) distribuita che tiene conto del combustibile che si è depositato nel condotto di (6) di adduzione al ciclo di combustione precedente. 14.- Metodo secondo una delle rivendicazioni da 5 a 13 e comprendente l'ulteriore fase di ridurre la seconda massa (ι<ή>θ2) aggiuntiva di combustibile oppure la terza massa (iiis3) aggiuntiva di combustibile da iniettare al ciclo di combustione successivo di una quantità (ms)distribuita che tiene conto del combustibile che si è depositato nel condotto di (6) di adduzione nel ciclo di combustione corrente. 15.- Metodo secondo la rivendicazione 13 oppure 14, in cui la quantità (ms, ASÌ-I )distribuita è calcolata attraverso il prodotto fra la prima massa (ιίιθι, Aei_i-i) aggiuntiva di combustibile ed una funzione del rapporto (RP, RPÌ-I) di pressione fra la pressione (pm,pm ±-i)media e la pressione (patm)atmosferica e della velocità (n, η±_ι) del motore (1) a combustione interna.
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