MX2013009711A

MX2013009711A - Metodo para hacer funcionar un vehiculo equipado con un sistema de impulsor neumatico.

Info

Publication number: MX2013009711A
Application number: MX2013009711A
Authority: MX
Inventors: William J Schaffeld; Nicholas Asmis; Richard Beyer; Mark W Mccollough
Original assignee: Bendix Commercial Vehicle Sys
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2014-02-28
Also published as: WO2012115865A1; DE112012000982T5; CA2828022A1; US8505297B2; CN103502600A; CN103502600B; US20120216532A1

Abstract

Un aparato y método para mejorar el desempeño del vehículo mediante la aplicación del impulso neumático a los motores del vehículo, que incluyen motores diesel que tiene al menos un turbosobralimentador que suministra aire al motor, de forma que aumenta la salida de par del motor mientras que minimiza la posibilidad de exceder varios limites de funcionamiento al punto máximo practicable. El controlador del sistema del impulsor neumático del vehículo implementa estrategias para ajustar la velocidad de la inyección de aire durante un evento de impulso, adaptando la inyección de aire para obtener la salida de par del motor máxima mientras que respeta los limites de funcionamiento, al controlar la temporización, duración, cantidad y/o patrón de inyección durante un evento de impulso para lograr una distribución refinada de inyección de aire comprimido durante el transcurso del evento de impulso para proporcionar una salida de par del motor deseada y eficacia de combustible mientras se minimiza la posibilidad de exceder una amplia variedad de limites de funcionamiento, regulatorios de ingeniería y limites de comodidad de los pasajeros.

Description

MÉTODO PARA HACER FUNCIONAR UN VEHÍCULO EQUIPADO CON UN SISTEMA DE IMPULSOR NEUMÁTICO La presente invención se refiere a un aparato y método para mejorar el desempeño de un vehículo en una cantidad de áreas, incluyendo aceleración, ahorro de combustible y reducción de emisiones. En particular, la presente invención se refiere a un aparato y método para aplicar un impulso neumático a motores de vehículos, incluyendo motores diesel de vehículos comerciales que tienen al menos un turbosobrealimentador que suministra aire al colector de admisión del motor, en una forma que aumenta la salida de par del motor en un forma que cumple con los requisitos de diseño, regulación y otros.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los motores de combustión interna, tales como por ejemplo motores diesel, con frecuencia están equipados con turbosobrealimentadores de gases de escape. Por ejemplo, la Fig. 1 muestra una ilustración esquemática de un motor de combustión interna 1 que tiene una línea de escape 10 que está acoplada a un turbosobrealimentador de gases de escape 2. El turbosobrealimentador de gases de escape tiene una turbina 4 que es accionada por el gas de escape de la línea de escape 10. La turbina 4 está acoplada a un compresor 3 (estos componentes juntos forman la unidad propulsora del turbosobrealimentador ) que comprime aire de admisión de una entrada de aire de admisión 11. El aire comprimido descargado del compresor 3 se alimenta a una linea de entrada 9' en el motor 1 para que aumente la presión de aire en el motor 1 y así alimentar más aire a los cilindros del motor cuando las válvulas de admisión del cilindro correspondientes están abiertas del que se alimentaría a los cilindros si el motor fuera aspirado naturalmente. Como resultado del suministro de más aire a los cilindros del motor por parte del turbosobrealimentador, junto con más combustible asociado del sistema de inyección de combustible del motor, la salida de par del motor aumenta y el motor funciona a mayor eficacia. Específicamente, la presión adicional suministrada por el turbosobrealimentador al colector de admisión da como resultado una mayor presión en el cilindro del motor cuando la válvula de admisión del cilindro se cierra. El aumento en masa de aire presente en el cilindro, cuando se combina con más combustible y se enciende, da como resultado una mayor presión de combustión y por lo tanto una mayor fuerza de pistón a ser convertida por el cigüeñal del motor en una mayor salida de par del motor. Además, la mayor masa y presión de combustión genera una mayor presión y volumen de gases de escape, lo que a su vez proporciona más energía en el escape para hacer funcionar la turbina del turbosobrealimentador . La mayor energía de escape aumenta además la velocidad de rotación del compresor de turbosobrealimentador y aumenta así adicionalmente la cantidad de aire que se suministra a los cilindros para aumentar la velocidad y la salida de par motor a una velocidad incluso más rápida. Los expertos en la técnica reconocerán que, pese a que anteriormente y a continuación se discute la llegada del aire a los cilindros del motor mediante un colector de admisión para la combustión, los principios y conceptos de la presente invención se pueden aplicar igualmente a motores que tienen volúmenes de suministro de aire alternativos, tales como motores donde las disposiciones de admisión son tales que cada cilindro tiene una "cámara" de admisión asociada, en vez de recibir aire de admisión de un colector de admisión común.

Un problema conocido del uso de turbosobrealimentador de gas de escape es que no pueden suministrar una cantidad suficiente de aire en todos los estados de funcionamiento del motor de combustión interna, más particularmente en respuesta a las exigencias de aceleración repentina a velocidades de rotación de motor bajas. Por ejemplo, en motores tales como motores diesel que tienen un turbosobrealimentador de gases de escape, durante una gran exigencia de aceleración, el turbosobrealimentador típicamente no puede suministrar suficiente flujo de aire para generar una cantidad deseada de presión de aire en el colector de admisión debido a la baja velocidad del motor y por consiguiente velocidad de flujo de masa baja de admisión de aire y salida de escape para accionar el turbosobrealimentador . Como resultado, el motor de combustión interna reacciona lentamente, donde los aumentos significativos de salida de par motor y velocidad de rotación ocurren solo luego de una demora importante luego de que se presiona el pedal acelerador (un efecto conocido como "retardo de tubo").

Se han propuesto varias soluciones para mejorar los efectos de "retardo de tubo", incluyendo disposiciones donde el aire comprimido se suministra al colector de admisión del motor. Un ejemplo de tal sistema de "impulsor neumático" se ilustra en la Fig. 1. En este ejemplo, el depósito 13 almacena aire comprimido generado por un compresor de aire 14. El aire comprimido se introduce a la línea de admisión 9' del motor 1 en respuesta a una exigencia de una mayor salida de par del motor durante el período transitorio entre el inicio de la exigencia de aceleración y el momento en el que el turbosobrealimentador ha acumulado suficiente presión para igualar la presión de colector de admisión y comenzar a cubrir la exigencia de salida de par motor por sí mismo.

El aire adicional suministrado a la linea de admisión 9' del depósito 13 tiene al menos dos efectos principales. El aire de combustión adicional alimentado a los cilindros del motor 1 proporciona un aumento inmediato en la salida de par del motor. El aire adicional también da como resultado un aumento más rápido del flujo de gas de escape del motor, que a su vez ayuda a la turbina 4 del turbosobrealimentador a aumentar más rápidamente su velocidad de rotación, permitiendo asi que el compresor del turbosobrealimentador 3 acumule presión en la linea de admisión 9' más rápido. Además, cuanto antes el compresor de turbosobrealimentador pueda suministrar suficiente presión para soportar la demanda de salida de torsión, antes se puede detener el flujo de aire adicional suministrado desde el depósito 13, conservando el aire comprimido para otros usos y reduciendo el factor de trabajo del compresor de aire del vehículo.

La inyección de aire comprimido del depósito 13 en el ejemplo de la Fig. 1 tiene lugar mediante un dispositivo de control de aire de admisión 7. El dispositivo de control de aire de admisión 7 está dispuesto entre la linea de admisión 9' y el compresor 3 del turbosobrealimentador o, como se muestra en la Fig. 1, el enfriador de aire de alimentación 5 antes que el compresor 3. El dispositivo de control de aire de admisión 7, ilustrado esquemáticamente en la Fig. 2, se conecta con una entrada 6 al refrigerador de aire de alimentación 5 y con una salida 9 a la linea de admisión 9'.

Un elemento de aleta 16 está ubicado dentro del dispositivo de control de aire de admisión 1, entre la entrada 6 y la salida 9. El elemento de aleta 16 se puede ajustar por un motor de ajuste 17 para cerrar la conexión de la entrada 6 a la salida 9 cuando se inyecta aire comprimido a la linea de admisión. El cierre de la aleta evita el flujo de retorno de aire comprimido inyectado hacia el turbosobrealimentador para ayudar a aumentar más rápidamente la presión en los cilindros de motor, que a su vez aumenta la presión de la linea de escape y la velocidad resultante del aumento de la presión de descarga del turbosobrealimentador. Además, el cierre de la aleta también proporciona un volumen cerrado corriente abajo del turbosobrealimentador para ayudar más en la acumulación de la presión de descarga del turbosobrealimentador .

Una entrada de aire comprimido 8 está conectada a la salida 9 al depósito 13 mediante un dispositivo regulador de flujo 20. Un controlador 15 sirve para controlar el dispositivo regulador de flujo 20 y el motor de ajuste 17. El dispositivo de control 15 recibe entradas de sensores de presión 18 y 19, que miden, respectivamente, una presión de salida en la salida 9 y una presión de entrada en la entrada de aire de alimentación 6.

En el funcionamiento, el dispositivo de regulación de flujo 20 suministra aire comprimido al colector de admisión de motor abriendo la conexión de la entrada 8 a la salida 9 de aire comprimido. Aproximadamente a la misma vez, el elemento de aleta 16 se cierra para evitar el flujo del aire comprimido inyectado del depósito 13 nuevamente al compresor 3 del turbosobrealimentador de gas de escape. A medida que termina la inyección de aire comprimido del depósito 13, el elemento de aleta 16 se abre nuevamente para permitir que el suministro de aire comprimido que ahora es suficiente desde la descarga del compresor de turbosobrealimentador 3 fluya hacia la linea de admisión 9'.

Si bien se sabe que anteriormente se inyectaba aire comprimido al colector de admisión de un motor para reducir el "retardo del turbo", el trabajo en este campo se ha concentrado principalmente en maximizar la cantidad de aire comprimido disponible para fluir hacia el colector de admisión de motor y minimizar el tiempo de respuesta desde el inicio del evento de impulso neumático a la propia inyección de aire comprimido de modo de comenzar inmediatamente a aumentar la salida de par del motor y evitar demoras indeseadas percibidas por el operador en el suministro de par motor .

Un problema con los sistemas de impulsor neumático anteriores es el aumento que a veces es muy abrupto en la salida de par del motor al comienzo de un evento de impulso neumático que resulta de una inyección de aire comprimido muy rápida. Tales transitorios agudos de salida de par del motor pueden experimentarse también en la posterior terminación de inyección de aire comprimido y cuando la aleta de admisión se abre para reanudar la salida del turbosobrealimentador al motor. Estos transitorios pueden crear una importante incomodidad al operador y los pasajeros del vehículo.

Otro problema de los sistemas de impulsor neumático anteriores es que, en la prisa por impulsar rápidamente la salida de par del motor hasta que el turbosobrealimentador haya acumulado suficiente presión, se pueden exceder los límites reglamentarios tales como límites de emisiones de polución. La repentina aplicación de un impulso neumático excesivo también tiene el potencial de imponer cargas repentinas a los componentes de motor. Por ejemplo, la aplicación repentina de impulso neumático excesivo puede aplicar una gran cantidad de par motor al grupo de engranajes conductores del vehículo que pueden acercarse a los límites de tensión del eje de conducción y/o transmisión y motor. El impulso neumático excesivo también puede generar un repentino flujo de alto volumen y alta presión de gases de escape desde el motor que pueden ocasionar que la velocidad del montaje del turbosobrealimentador , turbina y compresor se eleve a altos niveles. De manera similar, la inyección de aire comprimido repentina y el flujo de gas de escape aumentado que la acompaña pueden crear el potencial para aplicar sobrepresión al termocambiador intermedio de aire de admisión del motor y su tubería asociada.

Otro problema de los sistemas de impulso neumático anteriores es el potencial de sobre inyección de aire comprimido y el consiguiente agotamiento de las reservas de aire comprimido del vehículo por debajo de la cantidad mínima necesaria para asegurar la capacidad de funcionamiento de sistemas de seguridad de vehículo críticos, tales como frenos de aire, así como otros sistemas de vehículos. Un enfoque para minimizar este problema es lograr e instalar compresores de aire y recipientes de almacenamiento de aire comprimido más grandes que son capaces de cumplir tanto con las necesidades de sistemas de consumo de aire críticos como con las demandas adicionales anticipadas del sistema de inyección de impulsor neumático. Sin embargo, este enfoque tiene sus propios problemas, incluyendo mayores penalizaciones de costo y peso para componentes más grandes y más numerosos de manejo de aire, mayor consumo de combustible debido al aumento del peso del vehículo y la necesidad de consumir más desempeño de energía del motor para accionar un compresor más grande y restricciones de espacio que inhiben la capacidad del diseñador de agregar depósitos adicionales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En vista de estos y otros problemas de la técnica previa, es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de impulsor neumático y método de funcionamiento que mejora el desempeño de funcionamiento del vehículo mientras que se asegura que las restricciones de diseño, funcionamiento y regulación se cumplan durante los eventos de impulso neumático. Este objetivo es abordado por un sistema de impulsor neumático que es controlado para implementar varias estrategias para ajusfar la velocidad de inyección de aire comprimido durante un evento de impulso neumático al controlar la inyección durante el evento de impulso para modificar la "forma" de la inyección de aire comprimido en una gráfica de inyección de aire en comparación con el tiempo. Este enfoque de "ajuste de velocidad" de la inyección de aire comprimido durante un evento de impulso neumático manipula las operaciones de sistema de impulsor neumático en una forma directamente opuesta al enfoque típico de la técnica previa de inyectar el máximo aire posible, lo más rápido posible. En vez de esto, el enfoque de la presente invención es adaptar el tiempo de inicio, duración, velocidad de flujo, etc. de la inyección de aire comprimido para lograr una distribución altamente refinada de inyección de aire comprimido durante el transcurso del evento de impulso neumático para mejorar el cumplimiento con una amplia variedad de limites de funcionamiento, regulación, ingeniería y comodidad del pasajero.

Se debe entender que "ajuste de velocidad" en la presente invención no significa simplemente reducir la velocidad de la inyección de aire comprimido durante un evento de impulso neumático, pero incluye una variedad de patrones de inyección de aire comprimido donde la velocidad de administración de aire comprimido se "ajusta" para proporcionar la mayor cantidad de salida de par del motor posible mientras que se evita, en la medida de lo posible, exceder los límites aplicables. (De manera alternativa, la inyección de aire con ajuste de velocidad se puede usar para controlar la velocidad del cambio de salida de par motor.) Por lo tanto, el ajuste de velocidad se dirige a proporcionar cantidades variables de aire comprimido distribuido con el tiempo, por ejemplo, mover el "pico" de la curva de velocidad de flujo de inyección de aire comprimido más temprano o más tarde en un evento de inyección de aire comprimido, proporcionar múltiples "picos" de inyección de aire comprimido administrado durante un período distribuido y/o conformar la velocidad de flujo de inyección de aire comprimido a límites definidos por el monitoreo en tiempo real de los parámetros del vehículo.

La inyección de aire comprimido con ajuste de velocidad de la presente invención también se puede proporcionar con múltiples eventos de inicio/detención. Un enfoque preferido para proporcionar el control variable deseado de la forma de la curva de inyección de aire comprimido es usar más de una válvula de aire controlada por solenoide de alta velocidad en un sistema de impulsor neumático de múltiples etapas. Un enfoque especialmente preferido es proporcionar múltiples válvulas de inyección de aire comprimido con diferentes velocidades de flujo de aire y controlar la cantidad de inyección de aire comprimido en cualquier momento durante un evento de impulso neumático por modulación por ancho de pulso ("P ") de los circuitos de control de válvulas individuales.

La capacidad de la presente invención de monitorear los parámetros del vehículo y/o intercambiar tales parámetros entre los componentes del sistema para permitir hacer ajustes a la inyección de aire comprimido en tiempo real proporciona un nivel de precisión nunca antes conocido para igualar la cantidad de inyección de aire comprimido a las necesidades actuales y abre la puerta a descubrir un amplio intervalo de beneficios .

Un primer beneficio de un sistema de vehículo que está equipado con un sistema de impulsor neumático con velocidad ajustada es que se pueden obtener importantes aumentos en el desempeño del combustible. El ahorro de combustible resulta del uso de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada para mejorar la generación de combustión y escape para hacer que el motor alcance más rápidamente el intervalo de velocidad del motor en el que el motor funciona en su desempeño de combustible más eficiente (con frecuencia denominado el "punto óptimo" del motor) y así hacer que el vehículo alcance la velocidad de crucero deseada en la menor cantidad de tiempo y con la menor cantidad de consumo de combustible posible mientras que se siguen evitando los limites de funcionamiento, emisiones y/o ingeniería de equipos .

Un beneficio adicional del ajuste de velocidad de la presente invención es que el diseñador del vehículo puede evitar el uso innecesario de aire comprimido y disminuir así el tamaño y costo del equipo de almacenamiento y generación de aire comprimido instalado en el vehículo. Específicamente, al inyectar solo la cantidad de aire comprimido realmente necesaria para obtener una aceleración deseada del vehículo mientras que se mantiene el cumplimiento de los límites de funcionamiento y hacerlo solo en los momentos en que el aire comprimido es realmente necesario durante el evento de impulso neumático, la presente invención puede obtener un nivel deseado de salida de par del motor con menos aire comprimido del que consumirían típicamente los sistemas de impulsador neumático anteriores. La mayor precisión de la inyección de aire comprimido disminuye el volumen de aire comprimido necesario durante las operaciones del vehículo, permitiendo que el diseñador del vehículo reduzca el tamaño de los componentes de almacenamiento y generación de aire comprimido para que se ajusten a las demandas de menos aire comprimido. Estas reducciones del tamaño y capacidad del componente proporcionan más beneficios de ahorro de combustible, debido tanto a la reducción de peso del vehículo y debido a la menor pérdida de energía parásita del compresor de aire del vehículo.

Otro beneficio del "ajuste" de la presente invención de la cantidad, duración y/o tiempo de inyección de aire comprimido es que el control directo de tales parámetros durante un evento de impulso neumático puede proporcionar control indirecto de las respuestas de varios sistemas de vehículos. Al adaptar selectivamente la forma de la curva de velocidad de inyección de aire comprimido (por ej . , una curva formada graficando la velocidad de flujo de la masa de inyección de aire en comparación con el tiempo) , se puede provocar que varios componentes y sistemas de vehículo funcionen en un intervalo deseado y/o eviten límites de funcionamiento mientras que igual proporcionan una mayor salida de par del motor para desviar al menos parte, sino todo, el retardo de tubo. Por ejemplo, la gestión de la técnica previa de las emisiones de partículas se ha enfocado en el control exacto de la relación aire-combustible durante demandas de alta aceleración comenzando a bajas velocidades de motor (un punto de funcionamiento de motor en que la presión de escape es baja) y/o a altas condiciones de carga de motor. Cuando está disponible una cantidad insuficiente de aire para evitar que la relación aire-combustible sea demasiado rica, el proceso de combustión resultante deja hidrocarburos no quemados en forma de materia de partículas en la corriente de escape (si están en una cantidad suficientemente alta, la materia de partículas puede ser visible como "humo"). Estos hidrocarburos no quemados pueden adoptar la forma de humo y/o partículas sólidas en la corriente de escape. El ajuste de velocidad de la presente invención permite que se inyecte la cantidad deseada de aire fresco para aumentar la relación de aire en exceso a los intervalos de funcionamiento deseados para lograr las relaciones aire-combustible favorables para una creación de materia de partículas reducida durante el proceso de combustión. Otro ejemplo del uso de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada para mejorar el cumplimiento con los limites es el uso de inyección de aire adaptada para controlar la formación de NOx durante demandas de alta aceleración. La reducción de creación de NOx en el cilindro durante el proceso de combustión ha sido manejada tradicionalmente por recirculación de gas de escape ("EGR"), un proceso que recircula una parte de la corriente de gas de escape nuevamente a la admisión de aire para mezclarla con el aire fresco que entra al cilindro. Los constituyentes inertes en el gas de escape recirculado dan como resultado una combustión más fría, reduciendo las temperaturas en el cilindro y alejándolas del alto intervalo de temperatura asociado con la formación de NOx. El flujo de EGR al volumen de suministro de admisión se ve facilitado cuando la presión en la corriente de escape es mayor que la presión en el volumen de suministro de admisión de aire (o, de forma más amplia, mayor que la presión en el punto que sea que se inyecte el flujo de EGR) . Durante un evento de impulso neumático en un sistema de la técnica previa, el aire de impulsador inyectado podría provocar que la presión en la admisión sea mayor que en la corriente de escape e inhibir asi el flujo de EGR. Con la inyección con velocidad ajustada de la presente invención, la velocidad del aumento, decaída y/o duración de la presión de aire de tracto de admisión se puede adaptar para permitir el flujo de EGR en el tracto de admisión antes que con los sistemas de la técnica previa, para minimizar más rápidamente la generación de materia de partículas y mejorar la conformidad con las emisiones. Además, los cálculos y las pruebas han demostrado que tal inyección con velocidad ajustada da como resultado que el motor alcance más rápidamente, y esté más tiempo en, el intervalo de velocidad de funcionamiento preferido del motor (su "punto óptimo"). Esto da como resultado que el motor funcione en condiciones favorables para el flujo de escape y una menor creación de NOx durante más tiempo durante un ciclo de prueba de emisiones típico.

Se espera que las excursiones que limitan la emisión se vuelvan más problemáticas ya que se espera que las regulaciones del gobierno cada vez más rigurosas se vuelvan vigentes en Europa y otras regiones del mundo en los próximos años. Se anticipa que a fin de cumplir con los próximos requisitos de reducción de emisiones, los vehículos equipados con sistemas convencionales de impulsor neumático de la técnica previa necesitarán acudir a sistemas de tratamiento posterior de gas de escape generalmente indeseables, tales como catalizadores de reducción catalítica selectiva ("SCR") y sistemas relacionados de inyección de urea. Se espera que este equipo adicional traiga penalizaciones indeseadas de requisitos de peso, costo, complejidad y mantenimiento (por ej . , rellenado de urea) a vehículos equipados con sistemas de impulsor neumático anteriores.

El control con velocidad ajustada exacto de la presente invención del tiempo, duración y cantidad de inyección de aire comprimido proporciona la oportunidad de maximizar el cumplimiento de los futuros límites de emisión más rigurosos sin necesidad de recurrir a equipo de tratamiento posterior adicional. Por ejemplo, la cantidad y el tiempo de la inyección de aire comprimido se pueden ajustar para reducir la cantidad de materia de partículas creada durante el proceso de combustión. La generación de materia de partículas y emisiones de NOx es inversamente proporcional en procesos típicos de combustión de motor diesel. Debido a que los diseñadores de motores utilizan métodos para reducir las emisiones de NOx para cumplir con los límites reglamentarios cada vez más rigurosos, la materia de partículas típicamente aumenta. Sin embargo, debido a que la generación de materia de partículas también debe cumplir con límites reglamentarios, también se necesitan enfoques para reducir la materia de partículas. Un enfoque para reducir la materia de partículas es proporcionar aire en exceso a la cámara de combustión. La relación de aire en exceso ? (lambda), se puede aumentar con inyecciones de aire comprimido a las que se les ajustó el tiempo y tamaño cuidadosamente. Los cálculos y mediciones de prueba en dinamómetros de motor en motores equipados con el sistema de impulsor neumático con velocidad ajustada de la presente invención mostraron una reducción en el orden de 15-25% en la generación de materia de partículas durante un ciclo de prueba típico de emisiones de regulación. Además, debido a que la inyección de aire comprimido da como resultado más tiempo invertido en el intervalo de velocidad del motor en que el motor funciona a su eficacia máxima, la presión del gas de escape está a una presión mayor de la que estaría en ausencia de las inyecciones de aire comprimido. Esto da como resultado una relación de presión favorable entre el colector de escape y el colector de admisión, lo que promueve la capacidad de proporcionar cantidades satisfactorias de recirculación de gas de escape (que ayuda a suprimir más la formación de NOx) más frecuentemente durante un ciclo regulador de prueba de emisiones. Las simulaciones y mediciones de prueba del dinamómetro del motor han mostrado que el flujo de recirculación de gas de escape puede restablecerse más rápidamente al colector de admisión luego de un transitorio de aceleración en el orden de 3-4 segundos antes de lo que se podía lograr anteriormente.

Un beneficio relacionado del control mucho más preciso de emisiones proporcionadas por impulso neumático con velocidad ajustada es la posibilidad de reducir la capacidad de equipo de control de emisiones luego de la combustión. Por ejemplo, las reducciones significativas en emisiones de material de partículas observadas durante los transitorios de evento de impulso neumático permitirían disminuir los componentes tales como filtros de partículas de diesel. El menor volumen de componente facilita el empaquetado de componente de vehículo y reduce los costos al minimizar la cantidad de materiales costosos de tratamiento de escape, tales como platino.

Otro beneficio del enfoque de ajuste de velocidad de la presente invención es proporcionar una capacidad de freno de motor mejorada que permite usar motores más pequeños y más eficaces, mientras que sigue proporcionando freno de motores a niveles comparables al proporcionado por motores más grandes. El freno de descompresión es ampliamente usado en motores diesel de vehículos comerciales para mejorar el desempeño de freno. En el freno de descompresión, el motor se usa para crear un arrastre significativo de la línea de conducción para mantener la combinación del vehículo a velocidades razonables durante prolongados perfiles de manejo de declive. Para hacer esto, el motor funciona esencialmente como un compresor de aire limitando el abastecimiento al motor y estableciendo cuidadosamente el tiempo de la liberación de presión de los cilindros de motor (es decir, luego de que los pistones han convertido energía tomada del grupo de engranajes conductores en trabajo comprimiendo el aire de admisión, liberando el aire comprimido abriendo una válvula de liberación de presión a medida que el pistón se acerca al TDC (punto muerto superior) . La liberación de la presión en el cilindro cerca de TDC evita que el aire comprimido regrese su energía al pistón durante la carrera descendente del pistón.

En un esfuerzo por obtener mejor ahorro de combustible de los motores, una solución es tener motores con más potencia y más pequeños para hacer el trabajo de los motores anteriores. Sin embargo, si bien se pueden diseñar motores más pequeños para proporcionar un alto nivel deseado de caballos de fuerza y par motor, no pueden proporcionar una cantidad de freno de descompresión tan grande como los motores de desplazamiento más grandes anteriores (el desempeño de freno de descompresión se correlaciona con la cilindrada de los cilindros del motor) . Como resultado, en ausencia de otras medidas, el uso de un motor más pequeño crea una mayor carga asociada en el sistema de freno de base (es decir, los frenos de rueda) , ya que los frenos de base deben desempeñar más freno para compensar la capacidad de freno de descompresión reducida del motor más pequeño.

Una inyección con velocidad ajustada de aire comprimido desde un sistema de impulsor neumático ofrece una posible solución al problema de freno de descompresión inadecuado asociado con el uso de motores más pequeños. Específicamente, el sistema de impulsor neumático se puede usar para inyectar más aire al colector de admisión durante al menos ciertas partes de un evento de demanda de freno de descompresión para aumentar la cantidad de aire de admisión cargado en el cilindro a medida que el pistón desciende al cilindro. Durante la posterior compresión del pistón de esta masa aumentada de aire de admisión, se debe realizar más trabajo a medida que el pistón se mueve a TDC, extrayendo energía adicional del grupo de engranajes conductores, de manera similar a la cantidad de energía tomada del grupo de engranajes conductores por un motor de desplazamiento mayor. Esto permite eficazmente que el motor más pequeño aumente su "salida de freno" en el orden de 50% ayudando a satisfacer los deseos del cliente final de una mejor eficacia de combustible (con motores más pequeños) mientras se mantiene el desempeño y la longevidad del freno de base.

Otros beneficios del uso de funcionamiento de sistema de impulsor neumático para mejorar el freno de descompresión incluyen la opción de optimizar el sistema de impulsor neumático y las disposiciones de turbosobrealimentador asociadas, por ejemplo usar una inyección de aire comprimido con velocidad ajustada que se usa con moderación solo en la medida necesaria para girar un turbosobrealimentador "demasiado grande" lo suficiente como para permitir que el turbosobrealimentador genere una mayoría de aire adicional a ser proporcionado a los cilindros del motor para mejorar el freno de descompresión.

Un enfoque alternativo para proporcionar freno de descompresión adicional sería engranar un embrague de un compresor de aire accionado por motor durante un evento de freno para usar la generación de aire a ser suministrada por el sistema de impulsor neumático para mejorar el desempeño del freno de descompresión (preferentemente, usando un compresor con un mayor tamaño de lo normal para crear un arrastre adicional del motor durante el freno de descompresión) .

La presente invención puede utilizar detección de parámetros en tiempo real tal como salida de sensor de oxígeno de gas de escape, presión de escape, velocidad de inyección de combustible, etc., junto con unidades de control electrónico de alta velocidad, para monitorear y controlar parámetros relacionados con emisiones y comparar tales parámetros con "mapas" almacenados de emisiones esperadas y medidas anteriormente en varios puntos de funcionamiento de grupo de engranajes conductores del vehículo. Usando esta información en tiempo real, el controlador de sistema de impulsor neumático de la presente invención puede además "cambiar de proporción" o de otro modo volver a ajustar la forma de la cantidad, duración y/o tiempo de flujo de inyección de aire comprimido para proporcionar un patrón de inyección de aire refinado que proporciona la salida de par del motor máxima dentro de las emisiones relevantes o límites de funcionamiento del vehículo (por ej . , NOx y/o límites de emisiones de partículas y/o niveles máximos de tensión de equipo) . Usando este refinamiento con velocidad ajustada, los cálculos y pruebas preliminares indican que los vehículos equipados con el sistema de impulsor neumático con ajuste de velocidad de la presente invención proporcionará casi la misma salida de par del motor y desempeño de aceleración de vehículo que los vehículos equipados con sistemas de impulsor neumático convencionales, sin embargo proporcionan suficiente control de emisiones del vehículo para evitar la necesidad de otro equipo de control de emisiones y sus penalizaciones asociadas de costo, peso y mantenimiento.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un sistema de impulsor neumático con ajuste de velocidad que permite flexibilidad en la adaptación del desempeño de grupo de engranajes conductores y desempeño de emisiones del vehículo para que se adapten a las necesidades y/o demandas de clientes individuales. Por ejemplo, a diferencia de los vehículos donde el ajuste de velocidad de la presente invención se optimiza para minimizar las emisiones sin necesidad de recurrir a más equipos para tratamiento posterior, si el sistema de un vehículo utiliza dispositivos de tratamiento posterior para cubrir los requisitos de NOx, la inyección de aire comprimido con velocidad ajustada de la presente invención se puede optimizar de otras formas, tal como maximizando el ahorro de combustible, minimizando las emisiones de partículas y/o administrando una mayor salida de par del motor (gracias a la relajación de materia de partículas y límites de emisión de NOx que tendrían que haberse mantenido en ausencia de conversores SCR) .

Otros objetivos de la presente invención incluyen proporcionar componentes de sistema de impulsor neumático y estrategias de funcionamiento que permiten que el sistema de impulsor neumático coordine sus operaciones con otros componentes del vehículo. Tal coordinación permite una variedad de posibles beneficios, incluyendo hacer que la salida de par del motor adicional esté disponible antes mediante la coordinación de la inyección de aire y la inyección de combustible y permitiendo el uso de motores más pequeños con más eficacia de combustible, mediante la coordinación del impulso neumático con el uso de un controlador de transmisión que controla las estrategias de cambio de engranaje que hacen un uso óptimo del par motor suministrado por la inyección de aire comprimido con velocidad ajustada. En lo que respecta al primero, anteriormente, los controles de emisiones confiaban en primera instancia en el control de la cantidad de combustible que se inyectaba al motor y/o la cantidad de recirculación de gas de escape que se proporcionaba a la cámara de combustión, según la medición reactiva de la cantidad de aire que entraba. Como resultado, en los vehículos equipados con sistemas de impulsor neumático anteriores, las demoras en la obtención de mayor salida de par del motor podrían ocurrir al comienzo de un evento de impulso neumático debido a que, sin importar la cantidad de inyección de aire aumentada, el sistema de inyección de combustible no podria agregar más combustible lo suficientemente rápido al motor como para igualar el aumento en la inyección de aire. Sin el combustible necesario para igualar el aire adicional, no habría aumento significativo en la salida de par del motor y se volvió más difícil mantener la relación aire-combustible adecuada y la cantidad de gas de escape recirculado para evitar excursiones de emisiones.

Por el contrario, cuando un operador de un vehículo equipado con la presente invención demanda un evento de impulso neumático, el controlador de impulsor neumático se puede programar para coordinar sus funcionamientos con el controlador de inyección de combustible al motor, por ejemplo, enviando señales al controlador de inyección de combustible para proporcionar una indicación en tiempo real de la cantidad de inyección de aire comprimido entrante. En este enfoque de "abastecimiento proactivo", el controlador de inyección de combustible puede comenzar inmediatamente a adaptar la inyección de combustible para igualar exactamente la cantidad de aire que llega a las cámaras de combustión del motor, sin tener que esperar que la respuesta de otros sensores del vehículo informe al controlador de inyección de combustible que se necesita más combustible.

Las comunicaciones similares del controlador de sistema de impulsor neumático de la presente invención con otros componentes de vehículo pueden proporcionar otros beneficios. Por ejemplo, a medida que el controlador de sistema de impulsor neumático con ajuste de velocidad le informa al controlador de inyección de combustible la estrategia de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada a ser ejecutada, el controlador de sistema de impulsor neumático puede proporcionarle información al controlador de cambio electrónico de transmisión sobre el evento de inyección de aire y/o proporcionarle una señal al controlador de transmisión que le diqa al controlador que la transmisión se puede cambiar en una forma diferente. Las comunicaciones pueden incluir información del perfil de velocidad de inyección de aire comprimido planificado y/o real en sí mismo, a partir del cual el controlador de transmisión puede determinar cómo alterar los cambios de engranaje de la transmisión y si debería hacerlo o no. De manera alternativa, el controlador de sistema de impulsor neumático puede proporcionarle al controlador de transmisión una dirección específica, por ejemplo para cambiar un engranaje mayor antes de lo normal o usar un perfil de cambio diferente, tal como cambiar en una forma que "se saltee" uno o más engranajes intermedios (por ej . , un cambio de segunda a quinta). Tales aumentos de cambio tempranos son posibles gracias a la salida de par del motor aumentada disponible por la inyección de aire comprimido con velocidad ajustada y una inyección de combustible más temprana y más exacta. Al cambiar a engranajes mayores antes de lo que se haría de otro modo en un evento no impulsado, se le permite al motor gastar más tiempo funcionando en su intervalo de funcionamiento más eficaz, reduciendo el consumo de combustible. Los cálculos y pruebas preliminares indican que un cambio temprano y cambio no continuo proporcionan notorios aumentos de ahorro de combustible, mientras que dan como resultado el desempeño de tiempo a velocidad del vehículo que es solo levemente más lento del que se podía obtener con un sistema de impulsor neumático anterior.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar una mejor comodidad del operador y/o pasajero durante los transitorios de evento de impulso neumático. Al monitorear los parámetros de funcionamiento del vehículo, tales como velocidad de la rueda obtenida de un sensor de velocidad de la rueda (a partir del cual se puede calcular la aceleración) el controlador del sistema de impulsor neumático puede determinar que se excedió o se está por exceder una velocidad de aceleración máxima deseada y ajusfar la inyección de aire comprimido para mantener la aceleración del vehículo en un umbral de aceleración predeterminado o por debajo de este.

Tales eventos también se pueden usar para el aprendizaje adaptativo por el controlador de sistema de impulsor neumático. Por ejemplo, al observar la reacción del vehículo a la inyección de aire comprimido durante un evento de impulso neumático, el controlador puede aumentar o de otro modo ajustar la inyección de aire comprimido en el mismo evento de impulso neumático y/o en uno posterior para minimizar la posibilidad de exceder un límite de funcionamiento. Por ejemplo, la observación de la reacción de un vehículo a la inyección de aire comprimido se puede usar para deducir si el vehículo está en un estado cargado en comparación con uno no cargado y/o detectar vehículos sin remolque. En respuesta, el controlador de impulsor neumático puede utilizar automáticamente un perfil de inyección de aire comprimido diferente más adecuado para la condición actual de funcionamiento del vehículo o alternativamente puede proporcionar una indicación al conductor que luego podría, por ejemplo, hacer funcionar un interruptor de selección manual para activar un perfil de inyección diferente.

La capacidad de la presente invención de ajustar los parámetros de la inyección de aire comprimido le proporciona al operador la capacidad de "adaptar" las respuestas del vehículo a las demandas de aceleración del operador. En una modalidad de la presente invención, el operador puede tener controles tales como interruptores o un dispositivo de programación de sistema que le permitiría al operador fijar preferencias personales, tales como enfatizar la aceleración o enfatizar el ahorro de combustible, para que se ajusten a las necesidades y/o deseos del operador. Por lo tanto, el enfoque de ajuste de velocidad de la presente en esencia permite que un conjunto de equipo de vehículo se adapte para convertirse en "diferentes cosas para diferentes usuarios". La presente invención también puede proporcionarle al operador varias indicaciones con respecto al funcionamiento del sistema de impulsor neumático y/o directrices sobre cómo mejorar el desempeño del vehículo, por ejemplo, proporcionando una señal (visual, sonora y/u otra señal, tal como una señal háptica) que indica cuándo el sistema de impulsor neumático ha hecho posible un aumento de cambio temprano .

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método para estimar la carga de vehículo y masa de vehículo para su uso, por ejemplo, por sistemas de estabilidad electrónica y anti-desplazamiento para adaptarse automáticamente en tiempo real a cambios en la configuración de vehículos, tales como cambio en el cargamento de pasajeros o carga. El controlador de sistema de impulsor neumático puede recibir información de varios sensores de vehículos y/o señales de parámetros de vehículos, por ejemplo, monitoreando el bus CAN (red de área del controlador) del vehículo. Según las señales monitoreadas observadas durante un evento de impulso neumático actual (por ejemplo, salida de par del motor y/o señales de aceleración del vehículo monitoreadas), el controlador del sistema de impulsor neumático puede comparar la respuesta actual del vehículo con la inyección de aire comprimido actual contra la respuesta del vehículo en un evento de impulso neumático anterior. Esta comparación proporcionaría una base para derivar un cálculo de la masa actual del vehículo o al menos un cálculo del cambio relativo en la masa del vehículo de un estado de carga anterior que luego se podrá transmitir a otros controladores de vehículos. La información de masa derivada sería útil no solo a otros sistemas de vehículo (tales como un sistema de estabilidad o ABS), también se podría usar por el controlador de sistema de impulsor neumático en sí mismo para aprender de manera adaptable la masa actual del vehículo para que en eventos de impulso neumático posteriores la inyección de aire comprimido se pueda retinar adicionalmente para mantener un nivel deseado de desempeño de vehículo mientras que se llega lo más cerca posible, pero no se exceden, los límites de funcionamiento aplicables.

De manera alternativa, si el efecto de la adición o remoción de masa del vehículo proporciona un margen de seguridad adicional antes de alcanzar un límite reglamentario u otro límite de funcionamiento, el controlador de impulsor neumático de aprendizaje adaptativo puede aumentar o de otro modo ajustar la inyección de aire comprimido en el siguiente evento de impulso neumático para compensar el cambio en la masa de vehículo, es decir, consumir el margen de seguridad recientemente disponible para optimizar otro aspecto del desempeño del vehículo. Por ejemplo, si la inyección de aire comprimido se limitara a una forma de curva de inyección de aire comprimido dada en el peso de un vehículo para minimizar la posibilidad de exceder un límite de emisión (NOx, materia de partículas, monóxido de carbono, dióxido de carbono y/u otros) y un cambio en el peso del vehículo aumentara el margen disponible antes de exceder el límite de emisión, el controlador de sistema de impulsor neumático podría permitir que una mayor inyección de aire comprimido aumente la salida de par del motor para optimizar el desempeño de aceleración del vehículo, al menos hasta el punto en que se vuelva a aproximar al límite de emisión.

En otra modalidad de la presente invención, se puede usar aprendizaje adaptativo para identificar la presencia o ausencia de varios componentes en un vehículo. El controlador de sistema de impulsor neumático luego podría alterar su ajuste de velocidad de inyección de aire comprimido para que se adapte a la presencia (o ausencia) del componente identificado. Por ejemplo, al monitorear la respuesta de varios parámetros de vehículo mediante el bus CAN del vehículo, tal como el aumento de velocidad de presión de aire corriente abajo del compresor de turbosobrealimentador según medición por sensores de presión que miden la presión de aire en la admisión, el controlador de sistema de impulsor neumático podría determinar a partir de la respuesta del vehículo a uno o más eventos de impulso neumático si el propulsor del turbosobrealimentador es un propulsor de metal ligero (tal como un propulsor hecho de titanio) o es un propulsor más pesado con un mayor momento de inercia, tal como un propulsor de acero. De manera similar, las comparaciones de la respuesta del vehículo y sus componentes en eventos de impulso neumático anteriores y en un evento de impulso neumático actual se pueden usar para evaluar el estado de desgaste actual del motor y otros componentes de grupo de engranajes conductores de vehículo. Además, el sistema de impulsor neumático se puede programar para interpretar indicaciones de falla recibidas del sistema de impulsor neumático en sí mismo y/u otros sistemas de vehículo y adaptar en consecuencia sus perfiles de inyección de impulso neumático para acomodar la falla mientras sigue proporcionando tanta salida de par del motor adicional como sea posible dentro de las restricciones de la falla (por ejemplo, disminuir o retrasar el perfil de inyección de impulso a un nivel "a prueba de fallos" cuando un sensor no proporciona la información necesaria) .

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un mejor ahorro de combustible y respuesta a la aceleración del vehículo proporcionando inyección de aire comprimido con velocidad ajustada en coordinación con el cambio de transmisión. Cuando se aumenta el cambio de una transmisión, la velocidad del motor puede caer a un nivel de rpm menor, típicamente muy por debajo del rpm al cual funciona el motor con máxima eficacia y genera par motor máximo. Ya sea en respuesta a un aumento de cambio o en respuesta a comunicaciones entre el controlador de sistema de impulsor neumático y el controlador de transmisión inmediatamente antes de un aumento de cambio, el controlador de impulsor neumático de la presente invención puede iniciar un breve evento de impulso neumático para regresar la velocidad del motor más rápidamente al intervalo de funcionamiento de eficacia máxima.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de impulsor neumático con ajuste de velocidad que tiene un control de inyección de aire comprimido suficientemente preciso como para permitir que el sistema de impulsor neumático ayude en la regeneración de componente de tratamiento de emisiones, mientras se sigue manteniendo el desempeño de vehículo y emisiones durante el transitorio de regeneración. En tal modalidad, cuando un componente tal como un filtro de partículas o una trampa NOx necesita regeneración, se puede realizar una inyección de aire comprimido con velocidad ajustada para proporcionar las condiciones ambientales necesarias dentro del componente de tratamiento de emisiones durante el proceso de regeneración. La exactitud de la inyección de aire comprimido gracias al enfoque de ajuste de velocidad de la presente invención, junto con una estrecha coordinación del controlador de impulsor neumático con otros controladores de vehículos (tales como el controlador de inyección de combustible) permite que la regeneración de componente de tratamiento prosiga sin una notoria disminución en el desempeño del vehículo y sin exceder los límites de emisión.

En otra modalidad de la presente invención, el ajuste de velocidad del sistema de impulsor neumático se puede alterar según las necesidades de manejo anticipadas. Por ejemplo, al usar de entradas de un sensor de sistema de posicionamiento global (GPS), el controlador de sistema de impulsor neumático puede determinar las probables demandas de desempeño de grupo de engranajes conductores según futuros cambios de elevación y ruta y alterar el perfil de velocidad de inyección de aire comprimido, asi como cambiar estrategias, anticipando más o menos demandas de salida de par del motor.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de impulsor neumático donde el ajuste de velocidad se usa para proteger activamente los componentes del vehículo. Por ejemplo, además de la protección antes mencionada contra la sobrepresión del termocambiador intermedio, el ajuste de velocidad de la velocidad de inyección de aire comprimido junto con la válvula reguladora del sistema de impulsor neumático se puede usar para producir condiciones de presión corriente abajo del compresor de turbosobrealimentador que minimizan sobretensiones del turbosobrealimentador . Además, al inyectar solo una cantidad con velocidad ajustada de aire comprimido necesaria para un punto de funcionamiento de motor dado, el turbosobrealimentador es menos susceptible a exceder la velocidad. Por consiguiente, se reduce en gran medida la probabilidad de movimiento en un estado de sobretensión. En otro ejemplo, una inyección con velocidad ajustada de aire comprimido relativamente frío se puede usar para reducir las temperaturas de funcionamiento del componente de escape y/o motor. Además, los parámetros de funcionamiento se pueden monitorear tanto para proteger el equipo como para minimizar las emisiones no deseadas. Por ejemplo, al monitorear la temperatura de funcionamiento del motor, el controlador de impulsor neumático puede seleccionar un perfil de impulso neumático con velocidad ajustada que se adapta para complacer las restricciones de funcionamiento en un motor que no ha alcanzado la temperatura de funcionamiento normal (las restricciones incluyen limites de tensión de equipo frío y emisiones en exceso generadas durante temperaturas de cámara de combustión debajo de lo normal).

La presente invención se puede proporcionar en forma de componentes separados, tales como sistema de impulsor neumático, motor y controladores de transmisiones separados o se pueden proporcionar en un paquete electrónico integrado. Además, los componentes físicos del sistema de impulsor neumático pueden ser componentes separados y autónomos, o se pueden integrar en un módulo de sistema de impulsor neumático y preferiblemente se pueden integrar en un módulo que contiene todos los elementos de control de flujo de aire de admisión incluyendo, por ejemplo, solenoides de control de inyección de aire comprimido, aleta de control de flujo de pasaje de admisión, válvula reguladora, sensores de presión, puerto de inyección EGR y electrónica integrada y conexiones de bus CAN asociadas.

Otros objetos, ventajas y características novedosas de la presente invención serán evidentes a partir de la descripción detallada de la invención que se presenta a continuación, cuando se la considera junto con las figuras adjuntas .

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Fig. 1 es una ilustración esquemática de un motor turbosobrealimentado de la técnica previa que tiene un sistema de impulsor neumático.

La Fig. 2 es una ilustración esquemática del dispositivo de control de aire de admisión del sistema de impulsor neumático de la técnica previa de la Fig. 1.

La Fig. 3 es una ilustración esquemática de un motor y componentes de vehículo relacionados de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 4 es una ilustración esquemática del dispositivo de control de aire de la modalidad ilustrada en la Fig. 3.

La Fig. 5 es un diagrama que identifica las dependencias de control para iniciar y desactivar un evento de impulso neumático de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 6 es un diagrama de flujo que ilustra una primera parte de decisiones de control y dependencias para iniciar y desactivar un evento de impulso neumático de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 7 es un diagrama de flujo que ilustra una segunda parte de decisiones de control y dependencias para iniciar y desactivar un evento de impulso neumático de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 8 es un diagrama de flujo que ilustra una tercera parte de decisiones de control y dependencias para iniciar y desactivar un evento de impulso neumático de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 9 es una gráfica de un evento de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 10 es una gráfica que ilustra la respuesta de un vehículo a un evento de impulso neumático de acuerdo con la presente invención en comparación con la respuesta del vehículo a la técnica previa.

La Fig. 11 es una gráfica que ilustra la respuesta de emisiones de NOx a un evento de impulso neumático con un sistema de PBS de la técnica previa.

La Fig. 12 es una gráfica que ilustra la respuesta de emisiones de NOx a un evento de impulso neumático de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 13 es una gráfica que ilustra los perfiles de desempeño del vehículo que pueden ser seleccionados por el operador de acuerdo con una modalidad de la presente invención .

La Fig. 14 es una gráfica de salida de par del motor de motores de la técnica previa durante eventos de aumento de cambio .

La Fig. 15 es una gráfica de desempeño de tiempo a velocidad que compara el desempeño de vehículos equipados con motores de la técnica previa con y sin sistemas de impulsor neumático .

Las Figs. 16a y 16b son diagramas que identifican entradas y salidas de control asociadas con comunicaciones entre un controlador de transmisión y un controlador de sistema de impulsor neumático con ajuste de velocidad de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

La Fig. 17 es una gráfica de desempeño de tiempo a velocidad que ilustra el desempeño de vehículos equipados con un motor de la técnica previa sin un sistema de impulsor neumático y un motor equipado con un sistema de impulsor neumático con ajuste de velocidad de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

Las Figs. 18-20 son gráficas de varios parámetros de funcionamiento y respuestas durante un evento de aceleración de un vehículo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FIGURAS La Figura 3 muestra los componentes de una modalidad de la presente invención, incluyendo un motor 301 que recibe aire de combustión del colector de admisión 302 y libera gases de escape al colector de escape 303. Los gases de escape fluyen del colector de escape 303 a una turbina 304 de un turbosobrealimentador de escape. Los gases de escape provocan que la turbina del turbosobrealimentador 304 impulse una rueda de compresor de aire de admisión 305 correspondiente (en su conjunto, el propulsor del turbosobrealimentador) para comprimir el aire que ingresa en la admisión a través de un alojamiento de admisión 306 (en esta modalidad, un alojamiento de purificación de aire). El aire comprimido descargado del turbosobrealimentador pasa a través de un termocambiador intermedio 307 para disminuir la temperatura del aire comprimido y luego pasa a través de un dispositivo de control de aire 308 al colector de admisión del motor 302. Los gases de escape también fluyen desde el colector de escape 303 a través de linea de recirculación de gas de escape 309 al colector de admisión 302 mediante una válvula de control EGR 310 y enfriador EGR 311. La válvula de control EGR 310 funciona según sea necesario para proporcionar flujo de gas de escape a la admisión para minimizar la formación de NOx durante la combustión.

Esta modalidad también incluye un compresor de aire 312 que es impulsado por el motor a través de una disposición de correa y polea desde el eje del cigüeñal del motor 301. Sin embargo, la presente invención no se limita a fuentes de aire comprimido accionadas por motor y se puede proporcionar aire comprimido de cualquier fuente adecuada. El aire comprimido generado por compresor de aire 312, en esta modalidad, se envía a una válvula de control de aire y secadora 313. El aire seco se dirige luego a consumidores de aire comprimido corriente abajo, incluyendo depósito de almacenamiento de aire comprimido 314. Cuando se usa aire seco en esta modalidad, no se requiere aire seco en la presente invención.

El control del funcionamiento del motor 301 es manejado por un controlador de motor 315, que monitorea las señales de una variedad de sensores, incluyendo un pedal acelerador 316 y emite órdenes de inyección de combustible a inyectores de combustible 317 para que proporcionen la cantidad apropiada de combustible al motor. Además de las entradas de sensor recibidas por el controlador de motor 315, el controlador de motor 315 puede intercambiar datos de intercambio con otros módulos de control de vehículo, incluyendo módulos conectados por la red bus CAN del vehículo, tal como controlador de transmisión 319 y controlador de inyección de impulsor neumático 318 (ilustrado en la presente como integrado al dispositivo de control de aire 308).

La Fig. 4 es una ilustración esquemática de los rasgos principales del dispositivo de control de aire 308. Estos rasgos incluyen entrada de dispositivo 401, salida 402 y pasaje de aire 403 entre estos. Un elemento de bloqueo de admisión, aleta de bloqueo de pasaje de aire 404, está dispuesto en el pasaje de aire 403 para bloquear el flujo de aire desde el compresor de turbosobrealimentador 305 a través del dispositivo de control de aire 308. La aleta 404 es accionada por un accionador 405 que es capaz de generar velocidades de cierre y apertura de aleta muy altas, además de ser capaz de ubicar la aleta 404 en cualquier posición entre sus posiciones completamente abierta y completamente cerrada. El funcionamiento del accionador 405 es controlado por un controlador de inyección de impulsor neumático 318, que en esta modalidad está integrado en el alojamiento 406 del dispositivo de control de aire 308. Además de la aleta 404, el dispositivo de control de aire 308 también contiene dos válvulas de control de aire comprimido accionadas por solenoide 407, 408 que controlan el flujo de aire comprimido desde el depósito de almacenamiento de aire 314 al pasaje de aire 403 y colector de admisión 302. (En esta modalidad se usan dos válvulas de control, sin embargo, la presente invención no se limita a dos válvulas). Preferentemente, a las válvulas de control de aire 407, 408 se les ajusta el tamaño para tener diferentes velocidades de flujo de aire comprimido, por razones que se discuten en más detalle a continuación. Opcionalmente, el dispositivo de control de aire 308 se puede configurar para recibir un extremo de admisión de linea EGR 309. Las salidas de las válvulas de aire comprimido 407, 408 y la linea EGR 309 están ubicadas corriente abajo de la aleta 404 de forma tal que los gases de estos pasajes de aire y escape se introduzcan en el colector de admisión 302 sin ser bloqueados por la aleta 404.

Inicio y desactivación de evento de impulso neumático Lo que sigue describe criterios y flujo lógico para el inicio de un evento de impulso neumático en una modalidad de la presente invención, con referencia a las Fig. 5-8. Tal como se muestra en la Fig. 5, una cantidad de entradas son recibidas por el controlador de sistema de impulsor neumático, ya sea desde una conexión de bus CAN o de enlaces de comunicación separados. Estas entradas incluyen, por ejemplo, (i) estado del motor e información de parámetro recibida de, por ej . , el controlador de motor y/o directamente de sensores relacionados con el motor, (ii) información en el estado de impulso del motor de, por ej . , el controlador de motor y/o sensores de presión en el tracto de admisión, (iii) información de desempeño de emisiones de vehículo obtenida, por ej . , directamente de sensores de escape y/u otros módulos de control, (iv) información de estado de sistema de freno de aire, por ej . , sensores (tales como sensores de presión de depósito de almacenamiento de aire comprimido, un sensor de posición de pedal de freno y/o un sensor de velocidad de rueda) , un controlador de freno de vehículo y/o un controlador de sistema de control de estabilidad de vehículo y (v) otra información de estado de equipo de vehículo (tal como estado de engranado/desengranado de compresor de aire y/u otro estado de funcionamiento de equipo de despegue propulsado) .

Preferentemente, los parámetros de entrada a ser considerados en la evaluación de la activación y desactivación del evento de impulso neumático incluyen velocidad del motor, presión del termocambiador intermedio (una medida del estado de impulso de aire) , presión presente en el suministro de aire comprimido del sistema de impulsor neumático, posición de pedal de acelerador y velocidad de posición de cambio (y/o alternativamente, frecuencia de posición de aceleración que excede una posición predeterminada) y el engranaje de transmisión, estado de embrague y estado de cambio actual (es decir, aumento o disminución de cambio) . Como mínimo, se necesita conocimiento de la presión de colector de admisión y posición del pedal acelerador, sin embargo, las entradas alternativas y/o complementarias incluyen: para información relacionada con el motor, salida de par motor rpm del turbosobrealimentador, carga de motor, temperatura del refrigerante y velocidad de flujo de la masa de gas de escape; para la información relacionada con el impulso de aire de motor, presión de colector de admisión, presión de admisión medida en el tracto de admisión corriente arriba del colector de admisión y la velocidad de flujo de masa de aire de admisión; para la información relacionada con las emisiones, velocidad de flujo de masa EGR, estado de regeneración de DPF (filtro de partículas de diesel) y disponibilidad de sistema de tratamiento posterior de NOx (por ej . , estado de línea de escape SCR y/o componentes de absorción de NOx) ; para información de sistema de freno de aire, estado de activación de sistema de freno anti-bloqueo (en el caso de vehículo de tractor de remolque, preferentemente el estado ABS tanto de los frenos del tractor como del remolque) posición del pedal de freno, estado de freno de estacionamiento y estado de estabilidad del remolque; para otros sistemas de vehículo, el estado de encendido del vehículo y estado de marcha a velocidad de crucero. Será evidente para los expertos en la técnica que lo que antecede es un listado de parámetros e indicaciones de estado de sistema ilustrativo, pero no taxativo, que se pueden considerar entradas al controlador de sistema de impulsor neumático para determinar si activar o desactivar un sistema de impulsor neumático, y que en el transcurso de la implementación de una modalidad de la presente invención el diseñador del sistema determinará a partir de los diferentes parámetros y fuentes de estado de sistema disponibles de cada vehículo qué entrada se proporcionará al controlador de sistema de impulsor neumático .

Al aplicar la lógica de control en la modalidad ilustrada en las Fig. 6-8, el controlador de sistema de impulsor neumático emite señales de control para activar o desactivar un evento de impulso neumático mediante el control de las válvulas solenoides 407, 408 en el dispositivo de control de aire 308. En una primera parte de la lógica de control mostrada en la Fig. 6, la lógica de control comienza en el paso 601 donde el controlador de impulsor neumático 318 es activado cuando el operador enciende el vehículo. El controlador de impulso neumático 318 determina luego en el paso 602 la posición del pedal acelerador y el estado de selección de engranaje actual. En el paso 603, el controlador determina a partir de la información obtenida en el paso 602 si la velocidad de cambio de la posición de pedal acelerador ha excedido una velocidad predeterminada de límite de cambio o el engranaje ha cambiado a un engranaje mayor. Si no se cumple con ninguna de estas condiciones, la lógica de control regresa al paso 602. Si, por otro lado, se detecta una de esas condiciones, la lógica de control se mueve al paso 604.

En el paso 604, el controlador determina a partir de las entradas que recibe, por ejemplo, de datos transmitidos por el sistema de bus CAN del vehículo, el estado de: la línea de conducción, la posición del pedal acelerador, el depósito de suministro de aire comprimido del sistema de impulsor neumático, la presión en el termocambiador intermedio del vehículo, el estado del embrague y la velocidad de rotación del motor.

A partir de la información recolectada en el paso 604, en el paso 605, la lógica de control determina si las condiciones son apropiadas para iniciar la inyección de aire comprimido real. Específicamente, el controlador determina si se cumple con todos los siguientes criterios: línea de conducción engranada; posición de pedal acelerador mayor que una posición predeterminada: presión de depósito de suministro de aire comprimido del sistema de impulsor neumático mayor que un límite de presión mínimo predeterminado; embrague cerrado y motor funcionando. En esta modalidad, estos son todos criterios "umbral" que se deben satisfacer antes de iniciar un evento de impulso neumático por el controlador de impulsor neumático 318. Si no se cumplió con una de estas condiciones, es decir, la condición es "FALSA")/ la lógica de control regresa al paso 602. Si, por otro lado, se cumplió con todas estas condiciones (es decir, todos los criterios se evalúan "VERDADEROS") , la lógica de control mueve la parte B de la lógica de control, ilustrado en la Fig. 7.

En el paso 701 en la Fig. 7, el controlador de impulsor neumático 318 comienza un temporizador de observación y observa, por ejemplo, mediante el monitoreo de señales en la red en bus CAN del controlador del motor y el controlador de transmisión, el estado de la linea de conducción (por ej . , engranado/desengranado) , embrague (por ej . , abierto/cerrado) y velocidad del motor (por ej . , rpm) . En el paso 702, el controlador de impulsor neumático 318 revisa si el temporizador ha alcanzado un limite de tiempo predeterminado. Si no se alcanzó el limite de tiempo, el controlador de impulsor neumático 318 determina luego en el paso 703 si el estado de "VERDADERO" existe para al menos uno de: velocidad de motor mayor que un limite predeterminado; embrague abierto y linea de conducción desengranada. Si no ocurrió ninguna de estas condiciones, la lógica de control regresa al paso 701 para un monitoreo de temporizador y estado continuado.

Sin embargo, si en el paso 702 el controlador de impulsor neumático 318 determina gue se alcanzó el limite de tiempo predeterminado, en la prueba final en esta modalidad antes de iniciar la inyección de aire comprimido el controlador 318 verifica gue la presión en el termocambiador intermedio del vehículo no es demasiado alta (para asegurar que el termocambiador intermedio no esté dañado por una inyección de aire comprimido en un evento de impulso neumático) . Esto se logra determinando en el paso 704 la presión dentro del termocambiador intermedio del vehículo y luego en el paso 705 evaluando si la presión del termocambiador intermedio es mayor que un porcentaje predeterminado de su valor inicial (en el paso 705, "X"%) . Si la presión del termocambiador intermedio es muy alta, la lógica de control vuelve a iniciar el proceso de evaluación del evento de impulso neumático regresando el control al comienzo de la lógica de control en la parte A (es decir, al paso 602) . Si en vez de esto, se han satisfecho todas las condiciones de pre evento en la lógica de control de la Fig. 7, el controlador de impulsor neumático 318 transfiere el control al primer paso de la parte C de inyección de aire comprimido de la lógica de control ilustrada en la Fig. 8.

Tras determinar que se había cumplido todo lo referente a las condiciones previas del inicio del evento del impulso neumático, en el paso 801 el controlador de impulsor neumático 318 pone en marcha un temporizador de evento de impulso neumático y ordena la apertura de una o ambas válvulas solenoides de control de flujo de aire comprimido en un dispositivo de control de aire 308 para iniciar la inyección de aire. Tal como se describe en más detalle a continuación, el controlador 318 ordena la apertura y cierre de las válvulas solenoides de inyección de aire de una forma que ajusta de forma eficaz la inyección de aire para ajustarse a una curva de inyección de aire que mantenga el cumplimiento criterios de emisiones y/u otros criterios de diseño durante el evento del impulso neumático.

En el paso 802 el controlador determina si el temporizador del evento de impulso alcanzó un tiempo transcurrido predeterminado. Una vez que se alcanza el limite de tiempo, el controlador de impulsor neumático 318 determina el estado de: presión del termocambiador intermedio, presión de colector de admisión, embrague, línea de conducción, presión del suministro de aire comprimido del sistema de impulsor neumático y posición del pedal acelerador. El controlador 318 evalúa luego la información del estado obtenida para determinar si cualquiera de los siguientes criterios de finalización del evento de impulso neumático son verdaderos: presión del termocambiador intermedio mayor que un limite predeterminado; presión de colector de admisión mayor que un limite predeterminado; presión del termocambiador intermedio igual que la presión de colector de admisión; embrague abierto; linea de conducción desengranada, presión de suministro de aire comprimido del sistema de impulsor neumático menor que un limite predeterminado; y posición del pedal acelerador menor que un limite predeterminado. Si ninguno de estos criterios de finalización de eventos se excedió, el control se transfiere al paso 805, punto en el cual el controlador 318 determina si el temporizador del evento de impulso alcanzó un limite de tiempo predeterminado. Si el limite de tiempo no se alcanzó, continúa el perfil de inyección de aire comprimido actual (paso 806) , y el control se transfiere nuevamente al paso 803. Si se alcanzó cualquier limite de tiempo, o se cumplió con uno de los criterios de finalización del paso 804, el controlador de impulsor neumático 318 se mueve al paso 807 y ordena que las válvulas solenoides de inyección de aire comprimido se desactiven, y el evento de impulso neumático finaliza. El control se transfiere luego nuevamente al inicio de la lógica de control en la parte A de la Fig. 6.

Un experto en la técnica reconocerá que la siguiente de criterios de finalización no es taxativa y que también pueden usarse otros criterios, tales como detección de un constituyente de emisiones en o próximo a un limite reglamentario, o un componente tal como un dispositivo de tratamiento de gas de escape (por ej . , un convertidor catalítico) que alcanza un límite de temperatura. Además, la inyección de aire comprimido en la parte C de la lógica de control puede incluir ya sea una inyección de aire comprimido constante o puede seguir una curva de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada usando una operación ya sea continua o pulsada de válvulas solenoides 407, 408, tal como se describe más adelante.

Conformación de velocidad del evento de impulso neumático En la presente modalidad, la inyección de aire comprimido durante un evento de impulso neumático se realiza usando dos válvulas de inyección de aire comprimido controladas por solenoide, tal como se muestra en la Fig. 4 (válvulas 407, 408) . Estas válvulas se ajustan deliberadamente para que hagan fluir aire comprimido a diferentes velocidades de flujo y son de acción extremadamente rápida. Estas válvulas proporcionan por ende el controlador de sistema de impulsor neumático 318 con la capacidad de controlar la velocidad de inyección de aire comprimido variando la velocidad de flujo de aire total al manejar las válvulas de inyección de aire 407 y 408 juntas o por separado, y/o al manejar las válvulas 407 y 408 de forma pulsada con temporización de inicio de impulso y/o duración de impulso de inyección de aire comprimido variada.

La Figura 9 ilustra un ejemplo de perfil de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada en un evento de impulso neumático de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En este evento de impulso, la velocidad de la inyección de aire se "ajusta" con el tiempo para alcanzar un perfil de inyección de aire de resultado deseado al variar la fuente de inyección de aire (válvula 407 y/o válvula 408) y la duración y temporización de la inyección de aire.

Según el sensor y otras entradas de controlador que recibió el controlador de impulsor neumático 318, ya sea directamente o sobre el Bus CAN del vehículo, y además según perfiles de respuesta de vehículos "científicos" almacenados de eventos de impulso neumático previos en caso de estar disponibles, el controlador de impulsor neumático 318 inicia un evento de impulso neumático de acuerdo con un plan de inyección de aire comprimido predeterminado que ajusta el aire y temporización de la inyección de aire de una forma diseñada para cumplir con uno o más de los objetivos deseados, tales como el cumplimiento de emisiones y mantenimiento de la comodidad de los pasajeros. En este ejemplo de modalidad, en el punto de tiempo ti se realiza una primera inyección de aire comprimido 901 desde la válvula de inyección de aire comprimido que tiene una mayor velocidad de flujo de aire (en esta modalidad, válvula 407) . La inyección desde la válvula 407 finaliza mediante el controlador de impulsor neumático 318 en el punto de tiempo t2, habiendo proporcionado una inyección inicial de aire comprimido suficiente como para aumentar la salida de par del motor y aumentar el flujo de gas de escape, pero no tanto volumen de aire como para que, por ejemplo, la posibilidad de exceder un limite de emisión aumente.

Luego del impulso inicial de inyección de aire comprimido, tras un breve retraso correspondiente a aproximadamente el tiempo requerido para el gas de escape generado por la inyección de aire comprimido inicial para alcanzar el colector de escape y actuar en el turbosobrealimentador y/o para que un flujo de EGR suficiente alcance la admisión, el controlador de impulsor neumático 318 en el punto de tiempo t3 ordena que ambas válvulas 407 y 408 se abran juntas para proporcionar otra inyección de aire comprimido a una velocidad de flujo mayor (inyección combinada 902 de la válvula de mayor velocidad de flujo 407 e inyección 408 de la válvula de menor velocidad de flujo 408). La temporización de la finalización de esta inyección de aire comprimido junto al punto de tiempo t4 se determina mediante el controlador de impulsor neumático 318 basado en, por ejemplo, el perfil de inyección con velocidad ajustada predeterminado, un perfil de inyección con velocidad ajustada refinado (por ej . , un perfil de inyección revisado basado en las respuestas del parámetro de vehículo al pulso de inyección de aire comprimido inicial) y/o un criterio de finalización identificado en la Fig. 8. Otras inyecciones de aire comprimido 905, 906, 907 se proporcionan en los puntos de tiempo t5, t6, ti, t8 usando la válvula de velocidad de flujo más pequeña 408 según sea necesario para mantener una salida de par del motor deseada sin exceder los límites reguladores y de diseño aplicable, al máximo alcance práctico. Además de las inyecciones de aire de volumen pequeño y breve 905 y 906, una vez que los parámetros de funcionamiento del vehículo se estabilizaron tras las inyecciones de aire comprimido iniciales puede ser posible seguir con una inyección de velocidad de flujo baja más larga 907, que produzca menos transitorios de reacción de vehículo "encendido/apagado" repentinos indeseados en respuesta a eventos de corte y adición de aire comprimido.

Tal como se muestra en la Fig. 9, en vez de la inyección de aire comprimido completa e inmediata de la técnica previa, la velocidad de la inyección de aire comprimido en el presente ejemplo sigue una curva (aproximada por los pulsos de inyección de ancho variable) que comienza en una velocidad intermedia (inyección 901), aumenta a una velocidad superior poco después (inyecciones 902, 903) y disminuye a un nivel de volumen inferior y velocidad inferior (inyecciones 904-907) hacia el final del evento de impulso neumático. El efecto práctico de este enfoque de ajuste de velocidad para la inyección de aire comprimido se ilustra en la Fig. 10.

La Fig. 10 compara la reacción de la velocidad del vehículo en comparación con el tiempo en el evento de una exigencia de aceleración entre los casos de ningún evento de impulso neumático, un evento de impulso neumático con una inyección de aire comprimido "lo más posible, lo antes posible" de un sistema de impulsor neumático de la técnica previa, y un evento de impulso neumático realizado con un sistema de impulsor neumático de acuerdo con la presente invención. La curva A ilustra la velocidad a la cual se podría esperar que un vehículo que no está equipado con un sistema de impulsor neumático ganara velocidad con el tiempo. A partir de la figura es evidente que la velocidad de aceleración del vehículo asistido sin PBS (la pendiente de velocidad en comparación con el tiempo de la curva A) está bien por debajo de la velocidad de aceleración máxima para mantener la comodidad de los pasajeros en el vehículo, la pendiente de máxima comodidad de los pasajeros de la curva B.

En contraste al vehículo no equipado con impulsor neumático, un vehículo equipado con un sistema de impulsor neumático previo, con su enfoque "lo más posible, lo antes posible" para inyectar aire comprimido durante un evento de impulso neumático acelera a una alta velocidad, representada en la Fig. 10 por la curva C. Mientas que dicho vehículo equipado en la técnica previa gana velocidad en un período de tiempo muy breve, lo realiza a una velocidad de aceleración que excede en gran medida un nivel aceptable de comodidad de los pasajeros.

La curva D ilustra el efecto del enfoque de la presente invención al impulso neumático. Al proporcionar una velocidad y volumen variables de inyección de aire comprimido ajustado para asegurar que el vehículo no exceda una aceleración que supera el máximo nivel de comodidad de los pasajeros, la inyección de aire ajustada continuamente mantiene la salida de par del motor a niveles que le permiten al vehículo aumentar la velocidad de forma relativamente rápida, mientras que mantienen la comodidad de los pasajeros. El perfil de inyección de aire comprimido inicial (es decir, el patrón de las válvulas de inyección de aire que abren y cierran 407, 408, que incluyen la selección de cuáles válvulas se abren, la duración de la apertura de la(s) válvula (s) y la temporización de la apertura de las válvulas) puede obtenerse de, por ejemplo, perfiles de inyección almacenados en una memoria del vehículo, tal como en una memoria de un controlador de impulsor neumático, o puede establecerse inmediatamente antes del inicio de un evento de impulso neumático según uno o más parámetros del vehículo, tal como suministro de aire comprimido disponible restante, carga del vehículo, presión de colector de admisión, etc. Este perfil de inyección de aire comprimido inicial puede ajustarse tan rápido como luego del primer pulso de inyección de aire en un evento de impulso neumático de pulsos múltiples, antes de que el controlador de impulsor neumático ordene un segundo pulso de inyección de aire.

Las Figuras 11 y 12 ilustran los beneficios obtenibles en una modalidad de la presente invención que usa el ajuste de la velocidad para minimizar la posibilidad de niveles de emisión NOx de exceder límites reglamentarios, en comparación con un sistema de impulsor neumático previo. La Fig. 11 muestra un gráfico de la respuesta de emisiones NOx transitorias como función de la cantidad y temporización de la inyección de aire comprimido durante un evento de impulso neumático. El eje a la izquierda de la Fig. 11 representa el estado de la inyección de aire comprimido. El eje a la derecha de esta figura representa la velocidad de EGR, un cálculo de la cantidad de gas de escape disponible para inyectar en la admisión del motor para suprimir la formación de NOx en las cámaras de combustión del motor. En este sistema de la técnica previa, la inyección de aire comprimido se realiza con dos vías de flujo de inyección, con el mayor flujo de aire comprimido disponible comenzando al inicio del evento del impulso neumático y manteniéndose prácticamente durante todo el evento (curva A, del punto de tiempo tO al ti) . Casi al final de esta inyección de aire comprimido "de esfuerzo máximo", se cierra la via de inyección de aire de flujo inferior en el punto de tiempo ti, y brevemente después en el punto de tiempo t2 se cierra la via de inyección de aire restante.

Como consecuencia de la inyección de aire comprimido grande e inmediata, se introduce una gran cantidad de oxigeno al motor que no coincide con un aumento correspondiente en el escape recirculado para la supresión de formación de NOx, es decir, hay un retardo entre la inyección de aire aumentada y la creación de gas de escape adicional para crear más presión para desplazar más gas de escape a través del sistema EGR para alcanzar la admisión del motor. Como resultado, el gas de escape recirculado que reduce la temperatura de combustión no está inmediatamente disponible en cantidad suficiente para suprimir de forma adecuada las temperaturas de combustión y creación de NOx asociada. En ausencia de gas de escape recirculado suficiente, la cantidad de NOx generado en el ambiente de cámara de combustión de temperatura más alta aumenta rápidamente, tal como se ilustra en la curva B. El rápido aumento de la generación de NOx puede provocar que el nivel de NOx exceda fácilmente el limite reglamentario, curva C, particularmente los limites de NOx sustancialmente más bajos que se están aplicando a nuevos vehículos en Europa y otros lugares.

Eventualmente, a medida que se acumula presión del gas de escape, aumenta la cantidad de gas de escape disponible para recirculación, y se incrementa la relación de EGR (ilustrado por la curva D) y la formación de NOx se suprime nuevamente en las cámaras de combustión. Sin embargo, debido al retraso de la recirculación de gas de escape inherente a la inyección de aire comprimido inmediato completo de la técnica previa, tal sistema de la técnica previa no puede impedir excursiones del límite de NOx.

La Fig. 12 ilustra la respuesta de los niveles de NOx con una inyección de aire comprimido con velocidad ajustada de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En esta modalidad, en vez de la inyección de aire comprimido "de esfuerzo máximo" de la técnica previa, la inyección de aire comprimido se lleva a cabo en dos pasos, extendiendo y disminuyendo de forma eficaz la forma de la curva de inyección de aire para controlar la formación de NOx. Un primer pulso de inyección de aire comprimido breve Al se lleva a cabo entre los puntos de tiempo tO y ti, usando, en esta modalidad, ambas válvulas de inyección de aire comprimido 407, 408 en el dispositivo de control de aire 308 (de manera alternativa, solo puede abrirse una única válvula si se lograra la cantidad deseada de flujo) . Debido a que el pulso de inyección de aire comprimido inicial es breve, no se mantiene el estado de exceso de oxigeno en las cámaras de combustión del motor durante un periodo lo suficientemente extenso para que la temperatura de combustión aumente lo suficiente para generar exceso de emisiones de NOx. Por lo tanto, tal como se muestra en la curva B, mientras que la cantidad de NOx aumenta en respuesta a la inyección de oxigeno adicional, el aumento es lo suficientemente pequeño para mantener los niveles de NOx por debajo del limite de emisiones de NOx (curva C) hasta que haya flujo de EGR adicional disponible.

El flujo de EGR adicional deseado se propaga a través del colector de escape y el sistema de EGR poco después de que el pulso de inyección de aire comprimido inicial Al se envía al motor. Tal como se muestra en la curva D de relación de EGR en la Fig. 10, a aproximadamente el mismo tiempo D el flujo de EGR adicional también alcanza la admisión y comienza una inyección de aire comprimido adicional A2 en el punto de tiempo t2 para proporcionar el aumento deseado en la salida de par del motor. El perfil de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada mantiene por ende los niveles de NOx por debajo de la curva C de limite reglamentario de NOx en este ejemplo.

En esta modalidad, se genera una velocidad de flujo de aire comprimido reducida al abrir solo una de las dos válvulas de inyección de aire comprimido 407, 408. El flujo de aire comprimido reducido de solo un circuito de aire comprimido ayuda al controlador de impulsor neumático 318 a igualar de forma más precisa la velocidad de inyección de aire comprimido con la cantidad de flujo de EGR disponible para suprimir la formación de NOx, y minimiza el uso de aire comprimido al evitar la sobre inyección. Debido a que el enfoque de la presente invención a ajustar la velocidad de la inyección de aire comprimido permite que el flujo de EGR aumente hasta niveles aceptables antes de que se realicen otras inyecciones de aire comprimido, los niveles de NOx se mantienen a un nivel relativamente constante desde aproximadamente el punto de tiempo t2 hasta el resto del evento de impulso neumático, tal como se muestra en la curva B.

El enfoque de la presente invención a la gestión de las inyecciones de aire comprimido también proporciona desempeño del vehículo y beneficios de eficacia con estrategias de cambio de velocidades de transmisión mej oradas .

En la técnica se conoce que durante e inmediatamente después dé un aumento de la transmisión de un vehículo la velocidad del motor disminuye a un rpm inferior (debido al cambio en la relación del engranaje) . A velocidades inferiores del motor, se genera menos gas de escape y por lo tanto hay menos flujo de gas de escape disponible para conducir la turbina de turbosobrealimentador y mantener la velocidad del compresor turbosobrealimentador. Por lo tanto, el turbosobrealimentador no logra mantener el nivel previo al cambio de presión de admisión y la salida de par del motor disminuye. Esto se ilustra, por ejemplo, en la Fig. 14.

La Fig. 14 es un gráfico de la salida de del motor metros Newton) como función de tiempo rante los aumentos de engranaje. Las dos columnas de salida de par motor a la izquierda del gráfico son aumentos en un vehículo de la técnica previa que no está equipado con un sistema de impulsor neumático, mientras que las dos columnas a la derecha del gráfico son aumentos en un vehículo equipado con un sistema de impulsor neumático de la técnica previa. En el vehículo no impulsado, la salida de par del motor en el punto 1 es la salida del motor a medida que el embrague vuelve a engranar el motor al grupo de engranajes conductores luego de un aumento previo. Debido a que en este momento el motor no produce tanto flujo de gas de escape a la velocidad de motor inferior como resultado del aumento, la presión de admisión generada por el turbosobrealimentador disminuye y provoca una caída en la salida de par del motor entre el punto 1 y el punto 2. El punto 2 representa el punto en que la velocidad del motor y el flujo de gas de escape aumentaron lo suficiente como para hacer que la velocidad del compresor de turbosobrealimentador se recupere lo suficiente para frenar la caída de la salida de par del motor y comience a aumentar la salida de par motor. La velocidad del motor continúa en aumento, aumentando además la velocidad del turbosobrealimentador y presión de la admisión hasta el punto en que se requiere un aumento para evitar la sobre velocidad del motor.

Durante la siguiente operación de cambio de engranaje, durante un periodo breve el embrague se desengrana y el combustible del motor se restringe de modo que la salida de par del motor disminuye de forma eficaz hasta cero (punto 4). Una vez que se selecciona el siguiente engranaje superior, la salida de par del motor aumenta hasta el punto 5 a medida que el embrague vuelve a engranarse nuevamente. Los efectos de la salida de par del motor que disminuyen debido a una menor velocidad del motor y en consecuencia menor presión de admisión se repiten a medida que la salida de par motor disminuye hasta el punto 6, seguido por el aumento de la salida de par motor cuando se recupera la velocidad del turbosobrealimentador .

En un vehículo equipado con un sistema de impulsor neumático de la técnica previa, la caída en la salida de par del motor debido a un aumento puede de algún modo mejorar mediante una inyección de aire comprimido junto con un aumento. Con referencia nuevamente a la Fig. 14, el punto 7 identifica la salida de par del motor generada en un vehículo equipado con un sistema de impulsor neumático inmediatamente tras completar un aumento. Al aplicar inmediatamente un impulso neumático, la salida de par del motor es inmediatamente superior que en el caso de un vehículo no equipado con PBS (en este ejemplo, prácticamente duplica la salida de par motor en comparación con la del punto 1) . La inyección de aire comprimido de potencia total inmediata de la técnica previa asegura que durante el aumento, queda suficiente presión de aire en el colector de admisión para mantener la salida de par motor y flujo de gas de escape. Por consiguiente, existe poca reducción de la velocidad de la turbina de turbosobrealimentador durante el evento de impulso del sistema de impulsor neumático de la técnica previa, y solo una disminución limitada en la salida de par del motor a medida que la salida de turbosobrealimentador toma el impulso del motor hasta el punto de la siguiente operación de aumento en el punto 8.

Sorprendentemente, incluso con la salida de par del motor sustancialmente superior generada por un sistema de impulsor neumático de la técnica previa en comparación con un vehículo no equipado con dicho sistema, el tiempo total requerido para proceder a través de varios aumentos para alcanzar velocidades de crucero deseadas no se reduce significativamente. La Fig. 15 ilustra el desempeño de tiempo a velocidad de vehículos no equipados con PBS y equipados con PBS previos. En esta figura, dos curvas ilustran la salida de par del motor típica sobre tiempo de (i) un motor que no posee un sistema de impulsor neumático (curva A, la menor de las dos curvas), y (ii) de un motor equipado con un sistema de impulsor neumático de la técnica previa (curva B, la mayor de las dos curvas) . Durante el transcurso de cambios hasta el engranaje superior (en este ejemplo, décima), a pesar de que la disponibilidad de salida de par del motor adicional con el motor equipado con PBS, los periodos relativamente más breves donde este par del motor se aplica en cada engranaje en el vehículo equipado con PBS previo, en la práctica, provoca que el vehículo alcance su velocidad de crucero en el engranaje superior (identificado por la salida de par motor de crucero correspondiente en el punto C) solo cinco segundos antes de que el vehículo no equipado con PBS alcance velocidad de crucero (punto D) .

A diferencia de la técnica previa, la presente invención proporciona una estrategia de inyección de impulso neumático que permite un desempeño de tiempo a velocidad significativamente mayor que el proporcionado por los sistemas impulsores neumáticos de la técnica previa. En este enfoque, el controlador de impulsor neumático y el controlador de transmisión pueden comunicarse entre sí para determinar si las condiciones son suficientes para proporcionar una inyección de aire comprimido durante una respuesta a una exigencia de aceleración del operador. Si las condiciones son satisfactorias, puede iniciarse un evento de impulso neumático donde se ajusta la velocidad de una curva de velocidad de inyección de aire comprimido para mantener el cumplimiento con las restricciones de diseño y reglamentarias junto con la implementación de un perfil de cambio de engranajes alternativo.

Tal como se muestra en las Figs. 16a-16b, el controlador de transmisión puede ser ya sea una fuente de una solicitud de evento de impulso neumático (Fig. 16a) , o la transmisión puede responder a un evento de impulso neumático iniciado en otra parte del vehículo, tal como por el controlador de impulsor neumático (Fig. 16b). La Fig. 16a ilustra una situación en la que el controlador de transmisión recibe una exigencia de aceleración por parte del operador, o de manera alternativa, por ejemplo, según las señales de posición del GPS y ruta actual, la electrónica del vehículo genera una exigencia de salida de par motor anticipadora para mantener la velocidad del vehículo en vista de las condiciones de ruta próximas (tales como un grado de ruta empinado próximo) . En respuesta a una mayor exigencia de par motor, el controlador de transmisión puede comunicar una solicitud de inicio de un evento de impulso neumático al controlador de impulsor neumático. La solicitud al controlador de impulsor neumático puede incluir además selección de engranaje actual y otros parámetros del vehículo para facilitar la emisión de la inyección de aire comprimido con velocidad ajustada del controlador de impulso para proporcionar tanto impulso neumático como sea posible dentro de los limites reglamentarios y/o de diseño aplicables.

La Fig. 16b ilustra una situación donde al controlador de transmisión se le proporciona información respecto de un evento de impulso neumático iniciado por el controlador de impulsor neumático, y también se le proporciona información acerca de las capacidades actuales del sistema de impulsor neumático (por ejemplo, información sobre las fallas del sistema que pueden limitar la cantidad de salida de par motor que el controlador de transmisión puede esperar que el motor suministre durante el evento de impulso neumático) , asi como también otra información del estado del vehículo tal como si el vehículo está estacionado o en movimiento, velocidad del vehículo, etc. Según la información que recibe el controlador de transmisión, el controlador puede seleccionar luego de varios perfiles de cambio de engranaje alternativos el perfil de cambio que provocará un desempeño deseado, tal como tiempo acortado a velocidad, el mayor ahorro de combustible o los menores niveles de tensión de transmisión.

En la Fig. 17 se ilustra un ejemplo de una estrategia de cambio de transmisión preferida. En esta modalidad, en vez de aplicar impulso neumático mientras la transmisión aumentó a través de cada engranaje de avance (típicamente como en la técnica previa) , el controlador de impulsor neumático puede ordenar la inyección de aire comprimido en forma de velocidad ajustada para permitir que se "salteen" determinadas relaciones de engranaje durante la aceleración a la velocidad de crucero deseada. En el ejemplo que se muestra en la Fig. 17, el controlador de impulsor neumático adapta la velocidad y temporización de la inyección de aire comprimido para permitir el uso mayores relaciones de engranaje que lo usual, antes que lo usual, de modo que en este ejemplo solo se engranan los engranajes 3, 4, 7, 8 y 10 durante la aceleración.

En una situación de cambios donde se omiten relaciones de engranaje, habrá una disminución mayor de lo usual en la velocidad del motor a medida que cambian las relaciones de engranaje, y por ende una caída mayor de lo usual en la salida de par del motor. En un sistema de impulsor neumático de la técnica previa, el enfoque de inyección de aire conocido de "lo más posible, lo antes posible" crearía, como mínimo, una excursión de emisiones severas durante una inyección de aire comprimido debido al muy bajo flujo de EGR a rpm mucho menor de lo usual experimentado a partir de la omisión de uno o más engranajes del patrón de cambios. La solicitud de la técnica previa de una inyección de aire comprimido muy grande a muy poca velocidad del motor puede también dañar posiblemente el grupo de engranajes conductores del vehículo por excesiva salida de par motor de baja velocidad, o crear un flujo de gas de escape tan grande y repentino del motor que ocurra un evento de sobre velocidad de turbosobrealimentador . Debido a este riesgo sustancial de daño del vehículo y/o incapacidad de cumplir con los requisitos de emisiones, el enfoque de la técnica previa al impulso neumático se ve en la técnica como inadecuado para soportar los cambios de engranaje salteados durante la aceleración del vehículo.

A diferencia de esto, la capacidad de ajuste de velocidad de la presente invención permite ajustar la velocidad, duración y temporización de inyección de aire comprimido a la caída de rpm inusualmente grande asociada con los engranajes salteados, mientras que aun se proporciona la mayor salida de par del motor posible dentro de los límites reglamentarios y de diseño. Específicamente, a medida que ocurren los cambios de engranaje, el controlador de impulsor neumático puede controlar la cantidad de inyección de aire comprimido a un nivel bien por debajo del enfoque de inyección "todo ahora" de la técnica previa mientras que monitorea simultáneamente los parámetros del vehículo para determinar si, cuando y en cuánto puede aumentar la inyección de aire comprimido a medida que aumenta la velocidad del motor .

En la Fig. 17 se muestra un ejemplo de los resultados de la aplicación del ajuste de velocidad de la presente invención para obtener un desempeño de la aceleración del vehículo significativamente mejorado. En comparación con el desempeño de tiempo a velocidad de la técnica previa en el ejemplo que se muestra en la Fig. 15 (aproximadamente 39 segundos a velocidad con vehículo sin PBS, también se muestra en la Fig. 17 como punto B) , en este ejemplo el uso de la inyección de aire comprimido con velocidad ajustada y un perfil de eje de transmisión que usa solo los engranajes 3, 4, 7, 8 y 10 resulta en alcanzar la velocidad de crucero en aproximadamente 21 segundos (punto A), o casi 1/2 del tiempo de un vehículo no equipado con PBS. Además, este tiempo a velocidad muy potenciado mejora sorprendentemente el desempeño de un sistema de PBS de la técnica previa restringido a un perfil de cambio de engranaje secuencial, el tiempo a velocidad del vehículo con cambio no continuo y velocidad ajustada toma solo aproximadamente 60% del tiempo necesario por un vehículo equipado con sistema de impulsor neumático previo (por lo menos 15 segundos más rápido, 21 segundos en comparación con 36 segundos para el sistema de la técnica previa) . De manera alternativa, el uso de la presente invención del ajuste de velocidad de la inyección de aire comprimido en un evento de impulso neumático permite que una transmisión use un perfil de cambio alternativo que permita mejoras en el desempeño de tiempo a velocidad del vehículo de cerca de 40% sobre los sistemas de impulsores neumáticos de la técnica previa, mientras que aun mantienen el cumplimiento de los límites regulatorios y de diseño.

Además del uso de perfiles de cambio de transmisión alternativos para obtener un desempeño de la aceleración del vehículo mejorado, el uso de la inyección de aire comprimido con velocidad ajustada también permite el uso de perfiles de cambio no continuo de engranaje para mejorar el ahorro de combustible. Los expertos en la técnica reconocerán que cuando un motor de combustión interna, particularmente un motor diesel, funciona en un intervalo de velocidad del motor lejos de su intervalo de eficacia de combustible óptimo (es decir, lejos del "punto óptimo" del motor) , el motor intrínsecamente usa más combustible. Con el uso del ajuste de velocidad de la presente invención para permitir un cambio más temprano a engranajes más altos, el vehículo puede alcanzar engranaje más altos (y por ende colocar el motor en su intervalo de eficacia de combustible óptimo) más pronto de lo que es posible con un sistema de impulsor neumático de la técnica previa que no puede soportar el cambio de engranaje no secuencial.

El uso del ajuste de velocidad también tiene la posibilidad de permitir la aplicación de impulso neumático con velocidad ajustada cuando el vehículo está en un engranaje más alto (y por ende a baja velocidad de motor) en condiciones de funcionamiento donde un sistema de impulsor neumático de la técnica previa no podría realizar su inyección "lo más posible, lo antes posible" sin exceder los límites aplicables. Por ejemplo, mientras que un sistema de PBS de la técnica previa requiere que la transmisión se baje antes de iniciarse un evento de impulso neumático, la inyección de aire comprimido con velocidad ajustada de la presente invención permite que el vehículo permanezca en un engranaje más alto y eficaz para el combustible y elimine un cambio indeseado que pueda provocar molestias al pasajero.

El ajuste de la velocidad de la inyección de aire comprimido proporciona además la capacidad de mejorar la comodidad del pasajero y ahorro de combustible inmediatamente luego de aumentar un cambio. Por ejemplo, cuando el controlador de la transmisión se entera de que el aumento de cambio es segura, puede transmitir una solicitud de un evento de impulso neumático al controlador de impulsor neumático específicamente a efectos de usar el impulso neumático para compensar la caída de par motor observada con la caída de rpm del motor que acompaña un aumento de cambio a una relación de engranaje más alta. El controlador de impulsor neumático puede iniciar así un perfil de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada que proporciona una cantidad de aire suficiente (y por notificación al controlador de inyección de combustible del motor, una cantidad de combustible correspondiente para que coincida con la inyección de aire adicional) para compensar la caída de par motor inmediatamente luego de aumentar el cambio, limitado solo por la necesidad de evitar exceder los límites de diseño y/o regulatorios . A medida que se desarrolla este evento de impulso neumático que compensa un aumento de cambio y la velocidad del motor vuelve a aumentar a los niveles previos, la inyección de aire comprimido puede ajustarse para que disminuya gradualmente a medida que la velocidad del motor aumente lo suficiente para que el motor produzca nuevamente suficiente par motor por sí mismo. Estos cambios de compensación de par motor de aumento de cambio con velocidad ajustada permite que la presente invención proporcione una administración de energía más suave al proporcionar un suministro esencialmente sin costura de salida de par del motor desde el motor, sustancialmente limitando una "sacudida" que puede ser percibida por el pasajero provocada por la pérdida repentina de aceleración cuando la salida de par motor cae tras un aumento de cambio. Este enfoque de compensación de par motor con velocidad ajustada luego del aumento de cambio también proporciona tiempo a velocidad más rápido, incluso si la cantidad de impulso neumático está limitada hasta cierto punto por un limite regulatorio o de diseño, en comparación con un vehículo no equipado con un sistema de impulsor neumático, y además permite un mejor ahorro de combustible debido a que la velocidad del motor regresa antes a su intervalo óptimo de rpm que produce energía .

También pueden realizarse ahorros de combustible adicionales y otros beneficios con el ajuste de velocidad de la presente invención al minimizar el uso de aire comprimido. Tal como se describe anteriormente, en sistemas de impulsores neumáticos de la técnica previa la cantidad máxima de aire comprimido se inyecta lo más rápido posible al colector de admisión del motor para maximizar la cantidad de salida de par del motor. Este enfoque desperdicia mucho aire comprimido, requiriendo que se generen grandes volúmenes de aire comprimido y que se almacenen en el vehículo. Al enfocarse en la inyección de aire comprimido para utilizar solo la cantidad precisa de aire comprimido necesario para obtener la salida de par motor máxima alcanzable mientras funciona bien en o cerca de los límites de funcionamiento, las inyecciones de aire con velocidad ajustada de la presente invención limitan el uso de aire comprimido al mínimo nivel posible. Esta conservación de aire comprimido tiene una cantidad de beneficios, que incluyen: minimizar el agotamiento del depósito de aire comprimido (minimizar el retiro de aire comprimido del depósito de aire comprimido crea de forma eficaz un margen de capacidad adicional antes de alcanzar niveles de presión de depósito mínimos necesarios para asegurar que los sistemas críticos (tales como frenos) tengan una reserva suficiente de aire comprimido; reducir el factor de trabajo del compresor de aire accionado por el motor) ; reducir el desgaste y aumentar el ahorro de combustible al reducir la pérdida de energía parasítica requerida para accionar un compresor de aire que antes necesitaba ser más grande para atender exigencias previas de aire comprimido del sistema de impulsor neumático; y permitir que el diseñador del vehículo disminuya el tamaño del equipo de generación y almacenamiento de aire comprimido, reduzca el peso del vehículo y los costos de los componentes y disminuya las preocupaciones de envasado de equipos del vehículo. Además, la disminución de la cantidad de inyecciones de aire comprimido también ahorra directamente combustible al eliminar la necesidad de que el controlador de motor proporcione cantidades de inyección de combustible aumentadas durante las inyecciones de aire comprimido para asegurar que se mantenga la mezcla de combustible adecuada.

Otro rasgo de la presente invención es la capacidad de usar el ajuste de la velocidad para proporcionarle al operador opciones alternativas de perfiles de desempeño del vehículo seleccionables . Por ejemplo, a un operador puede proporcionársele la opción de seleccionar opciones de desempeño del vehículo que intercambian un rasgo por otro. Un ejemplo se muestra en la Fig. 13. En este ejemplo, el operador puede seleccionar (usando, por ejemplo, un interruptor montado en el tablero o un controlador de pantalla táctil electrónico) un perfil de desempeño que maximice el ahorro de combustible a cuenta del desempeño de aceleración del vehículo (curva A) , maximice la respuesta dinámica del vehículo a una exigencia de aceleración a cuenta del ahorro de combustible (curva C) , o proporcione un desempeño del vehículo de compromiso que se enfoque, en este ejemplo, en la comodidad del pasajero (curva B) . Según el perfil de desempeño seleccionado por el operador, el controlador de impulsor neumático 318 aplica el límite de nivel de impulso neumático objetivo adecuado asociado con la curva A, B o C seleccionada.

A continuación se proporciona un ejemplo cuantitativo de una respuesta del vehículo equipado con PBS con velocidad ajustada a un evento de impulso que implica aceleración de un vehículo equipado con transmisión manual automático o automatizado desde una posición detenida. Tal como se ilustra en las Fig. 18-20, el controlador de PBS ejecuta un algoritmo de control PBS que monitorea varias señales de parámetros de funcionamiento del vehículo. Por ejemplo, se monitorea la posición del pedal acelerador AP, con la exigencia de aceleración del conductor determinada a partir del valor de la posición del pedal acelerador (línea AP en Fig. 18) . En este ejemplo, la posición del pedal acelerador cambia de un valor de 0% en el punto de tiempo 0.54 segundos a 78% en el punto de tiempo 0.81 segundos. Debido a que el nuevo valor de la posición del pedal y la velocidad de cambio de la posición del pedal excede valores umbrales establecidos para cada uno, el controlador de PBS determina luego si el sistema de suministro de aire del vehículo para ejecutar un evento de impulso neumático tiene suficiente presión de aire (línea P en Fig. 18) para soportar el inicio de un evento de inyección, es decir, si hay suficiente capacidad disponible para proporcionar una masa deseada de aire de inyección. Si el valor actual de la presión de aire disponible es menor que un valor umbral predeterminado, el controlador de PBS no iniciará un evento de inyección. En el ejemplo de la Fig. 18, la presión disponible es 129 psig, que es mayor que el valor umbral predeterminado de este ejemplo.

El controlador de PBS en este ejemplo compara luego el estado de una variedad de otras señales que incluyen velocidad del motor, estados de la presión de colector de admisión y linea de conducción y del embrague y usa la información de funcionamiento de este vehículo para determinar si debería ocurrir un evento de inyección de impulso neumático. En el punto de tiempo 0.80 segundos, se determinó que las condiciones monitoreadas por el controlador de PBS eran satisfactorias, y el controlador de PBS emite señales de control para iniciar un evento de inyección de impulso. El controlador emite una señal para cerrar el elemento de aleta (línea de posición de aleta F en Fig. 18), y monitorea su posición como una verificación de la integridad del hardware.

A medida que la aleta de la mariposa comienza a cerrarse, el controlador de PBS envía otra señal a una o más válvulas de aire de solenoide de alta velocidad para iniciar la inyección de aire comprimido, permitiendo que el aire del depósito de suministro de aire fluya hacia la admisión del motor. El controlador de PBS puede dirigir cualquier combinación de válvulas de aire para activar, ajustando así el flujo de masa de aire inyectado para que coincida con un perfil de adición de aire comprimido objetivo establecido por los algoritmos del controlador de PBS. Esta actividad se representa en este ejemplo como una 'solicitud de entrada' (linea BIR en Fig. 18), que se logra mediante el accionamiento adecuado de las válvulas de aire comprimido, por ej . , emitiendo comandos de '0' (ningún solenoide) , ?1' (solenoide #1), 2' (solenoide #2) o '3' (tanto el solenoide #1 como el solenoide #2) . Durante la inyección, la presión de colector de admisión entre el elemento de aleta y el sistema de admisión del motor (linea IM en Fig. 19) aumenta rápidamente, mientras que la presión ejercida por el turbosobrealimentador del vehículo aumenta más gradualmente a medida que aumenta la presión entre la salida del compresor de turbosobrealimentador y la aleta (línea IC en la Fig. 19) .

En este ejemplo, el controlador de PBS determina cuándo detener un evento de inyección de impulso neumático al monitorear la presión de aire entre la salida del compresor de turbosobrealimentador y la aleta de la mariposa, así como también la presión entre la aleta de la mariposa y el sistema de admisión del motor. Cuando la diferencia de presiones alcanza un valor objetivo en el controlador de PBS, el controlador determina que la salida del turbosobrealimentador puede encargarse del suministro de aire requerido por el motor, y por lo tanto envía señales para detener la inyección de aire de impulso. En este ejemplo, en el punto de tiempo 1.53 segundos el controlador de PBS envía señales para desenergizar los solenoides de la válvula de inyección de aire activada. El controlador de PBS también envía señales para abrir el elemento de aleta en el punto de tiempo 1.57 segundos, y esta aleta de activación rápida alcanza su posición completamente abierta en el punto de tiempo 1.59 segundos .

Durante el transcurso del evento de inyección de impulso neumático, la presión en el depósito de suministro de PBS (línea P en Fig. 18) comienza a disminuir a medida que se consume el aire durante la inyección. Tal como puede verse en la Fig. 18, la presión del sistema de suministro, que comenzó a 129 psi en el punto de tiempo 0.81 segundos, disminuye hasta 114 psig en el punto de tiempo 1.54 segundos, cuando se discontinúa la inyección de aire.

En este ejemplo el evento de inyección de impulso neumático, el motor alcanza un par motor y/o velocidad del motor deseada más pronto que sin inyección de impulso neumático. Un cálculo común usado en la técnica para comparar el desempeño de tiempo a velocidad del vehículo es el "Tiempo T-90", el tiempo requerido para que un motor alcance el 90% de su salida de par motor máxima a partir del momento en que se inicia la exigencia de par mediante el cambio de la posición del pedal acelerador. Tal como se muestra en la Fig. 20, el tiempo T-90 con una inyección de impulso neumático es 1.10 segundos, tal como se muestra en la curva de salida de par motor, linea T en Fig. 20. El aire de inyección de impulso neumático permite también que la transmisión del vehículo alcance su siguiente punto de cambio más rápidamente que cuando no hay inyección de impulso neumático. En este ejemplo, el vehículo comienza el evento de inyección de impulso neumático en segunda, y el controlador de transmisión (línea TRANS en Fig. 20) solicita el siguiente cambio de engranaje cerca del final de la inyección en el punto de tiempo 1.59 segundos (línea TRANS en Fig. 20) .

La descripción que antecede se estableció meramente para ilustrar la invención y no pretende ser taxativa. Por ejemplo, mientras que la descripción que antecede se refiere a modalidades donde el motor de un vehículo está equipado con al menos un turbosobrealimentador, la presente invención no se limita a motores equipados con turbosobrealimentadores, sino que puede aplicarse a cualquier otra configuración de motor de combustión interna donde se desea que la inyección de aire comprimido proporcione salida de par del motor aumentada temporalmente al menos. Dichas configuraciones de motores incluyen motores de aspiración natural, motores equipados con turbosobrealimentador y motores que funcionan con combustibles que no son diesel, que incluyen motores que funcionan con gasolina, hidrógeno y propano. Además, del mismo modo que pueden evitarse las excursiones de emisiones de NOx mediante el uso de ajustes de velocidad de inyecciones de aire comprimido, un controlador de impulsor neumático en un sistema de impulsor neumático de la presente invención puede también programarse con información acerca las características del motor y vehículo para permitir el ajuste de la velocidad de inyecciones de aire comprimido para mantener otros contaminantes, tales como emisiones de partículas y/o CO2, por debajo de los límites requeridos. Otras modalidades incluirían hacer funcionar el sistema de impulsor neumático en forma de bucle abierto, por ejemplo, de acuerdo con un perfil de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada fijo predeterminado, de acuerdo con un perfil de inyección de aire comprimido que se selecciona de una "tabla de consulta" (es decir, un compilado predeterminado de perfiles de inyecciones de aire comprimido almacenados en una memoria de, por ejemplo, el controlador de impulsor neumático) , y/o de acuerdo con un perfil de inyección de aire comprimido con velocidad ajustada predeterminado que se selecciona en respuesta a un parámetro de funcionamiento de vehículo monitoreado. Dado que las modificaciones de las modalidades descritas que incorporan el espíritu y sustancia de la invención pueden ser realizadas por expertos en la técnica, la invención debería tomarse como inclusiva de todo dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y equivalentes de estas.

Claims

REIVINDICACIONES Se reivindica lo siguiente:

1. Un método para hacer funcionar un vehículo equipado con un sistema de impulsor neumático, dicho sistema de impulsor neumático está configurado para inyectar aire comprimido en la admisión de un motor del vehículo durante un evento de impulso neumático actual y configurado para ajusfar al menos dos de velocidad, duración y temporización de inyección de aire comprimido de al menos dos pulsos de inyección de aire dentro de dicho evento de impulso neumático, el método comprende los siguientes pasos: iniciar el evento de impulso neumático para inyectar aire comprimido al motor; monitorear al menos un parámetro de funcionamiento del vehículo; determinar si el al menos un parámetro de funcionamiento se encuentra dentro de un intervalo predeterminado ; ajusfar según la determinación de si el al menos un parámetro de funcionamiento se encuentra dentro del intervalo predeterminado, al menos uno de velocidad de inyección de aire comprimido, duración de la inyección y temporización de la inyección para mantener el al menos un parámetro de funcionamiento dentro del intervalo predeterminado; comparar una respuesta de el al menos un parámetro de funcionamiento del vehículo durante el evento de impulso neumático actual con una respuesta de el al menos un parámetro de funcionamiento durante un evento de impulso neumático anterior; y determinar si una diferencia entre la respuesta de el al menos un parámetro de funcionamiento durante el evento de impulso neumático actual y la respuesta monitoreada durante el evento de impulso neumático anterior excede una diferencia predeterminada que indica que se alcanzó un límite de funcionamiento de un componente del vehículo.

2. El método de la reivindicación 1, donde el componente es un turbosobrealimentador, el parámetro de funcionamiento es un período de tiempo para cambiar la velocidad propulsora y la diferencia predeterminada es una diferencia predeterminada en la cantidad de tiempo necesario para cambiar la velocidad propulsora.

3. El método de la reivindicación 1, donde el componente es una transmisión, el parámetro de funcionamiento es un tiempo para cambiar la velocidad de eje de entrada y la diferencia predeterminada es una diferencia predeterminada en la cantidad de tiempo permitido para cambiar la velocidad de eje de entrada.

4. El método de la reivindicación 1, donde el componente es un montaje de eje de accionamiento, el parámetro de funcionamiento es un cambio en la velocidad de eje de entrada y la diferencia predeterminada es una diferencia predeterminada en la cantidad de tiempo permitido para cambiar la velocidad de eje de entrada.

5. El método de la reivindicación 1, donde el componente es un eje de accionamiento, el parámetro de funcionamiento es un cambio en la velocidad de eje y la diferencia predeterminada es una diferencia predeterminada en la cantidad de tiempo permitido para cambiar la velocidad de eje de entrada.

6. El método de la reivindicación 1, donde el componente es un cojinete de motor, el parámetro de funcionamiento es un cambio en una velocidad de eje de un eje apoyado en el cojinete del motor y la diferencia predeterminada es una diferencia predeterminada en la cantidad de tiempo permitido para cambiar la velocidad.