MXPA06002538A - Procedimiento de determinacion de la temperatura antes de la entrada en un reactor catalitico de un motor turbocargado. - Google Patents

Abstract

La invencion se relaciona con un metodo para determinar la temperatura de un gas de exahustacion antes de la entrada de una turbina de turbocompresor para un motor turbocargado que consiste en determinar una corriente despues de la entrada de la turbina del turbocomprensor, calcular un termino de correccion sobre la base de los parametros de operacion del motor y determinar una temperatura antes de la entrada de la turbina del turbo compresor sustrayendo el termino de correccion de la corriente despues de la entada de la turbina al turbocompresor.

Description

PROCEDIMIENTO DE DETERMINACION DE LA TEMPERATURA ANTES DE LA ENTRADA EN UN REACTOR CATALITICO DE UN MOTOR TURBOCARGADO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con un procedimiento de determinación de la temperatura antes de la entrada en un convertidor catalítico de un motor turbocargado .

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En un motor catalizado, es importante conocer la temperatura a nivel del convertidor catalítico para no destruir esté. Esa temperatura es importante para diversas funciones: protección del catalizador y su sonda de oxígeno corriente arriba, detección de la sonda de oxígeno corriente arriba dispuesta, calentamiento de la sonda de oxígeno corriente arriba y de este modo el calentamiento del catalizador. En ciertos motores esas cuatro funciones, o al menos un parte de ellas no existe ya. En otros motores, esas funciones son reguladas en un ciclo abierto. Es igualmente sabido que la gestión de esas funciones depende en parte de parámetros más precisos que la temperatura a la entrada del convertidor catalítico.

En un motor atmosférico, se sabe como ajusfar la temperatura a la entrada y a la salida del convertidor catalítico. Se sabe igualmente como cartografiar la temperatura de escape en la salida del motor.

SUMARIO DE LA INVENCION La presente tiene por objeto proporcionar un procedimiento que permite determinar de manera confiable un motor turbocargado catalizando la temperatura de entrada del gas de escape en el convertidor catalítico, es decir río abajo del turbocomprensor . Para ese efecto, propongo un procedimiento de determinación en el motor turbocargado de la temperatura del gas de escape río debajo de la turbina del turbocomprensor, que comprende las siguientes etapas: la determinación de la temperatura río arriba de la turbina del turbocomprensor, calcular un término de corrección a partir de los parámetros de funcionamiento del motor, y determinación de la temperatura río debajo de la turbina del turbocomprensor sustrayendo el término de corrección de la temperatura río arriba de la turbina del turbocompresor . Esa determinación es muy simple de realizar como se puede demostrar, la determinación de la temperatura obtenida por ese procedimiento permite obtener temperaturas sensiblemente similares a las registradas con la ayuda de una sonda de temperatura para confirmar ese procedimiento. La determinación de la temperatura corriente arriba de la turbina del turbocompresor puede ser obtenida con la ayuda de una sonda de temperatura pero para minimizar el costo del motor correspondiente ella es obtenida de preferencia por modelación. Es sabido por un experto en la materia como modelar esa temperatura y ese modelaje es ya utilizado para evitar el sobrecalentamiento del turbocompensador . Ese modelaje es por ejemplo realizado por un dispositivo electrónico integrado a un dispositivo de gestión y de órdenes del motor. El cálculo del término de corrección también puede ser realizado de manera ventajosa por ese mismo dispositivo electrónico. En una forma de realización preferida, el término de corrección se obtiene totalmente abordo por una curva predeterminada que da una variación de temperatura en función del régimen del motor y un caudal de aire que atraviesa el motor seguido por la multiplicación de esa variación de la temperatura por un factor de compresión adiabática. El factor de compresión adiabática depende, de manera ventajosa, de al menos en gran medida de la física elegida en el montaje que comprende la presión en el escape del motor, la diferencia entre esa presión y la presión exterior y la abertura de una compuerta de descarga del turbocompresor . En la práctica, un solo valor permite obtener excelentes resultados. Para entonces definir la curva tridimensional que da la variación de la temperatura, dependiendo del régimen del motor y el caudal de aire, puede por ejemplo hacerse variar el régimen del motor y el caudal de aire manteniendo constantes los valores dependientes del factor de compresión adiabática.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Los detalles y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor a partir de la siguiente descripción, y hace referencia a un diseño esquemático anexo en el que: La Figura 1 representa esquemáticamente la arquitectura de un motor turbocargado; y La Figura 2 es un esquema para explicar el funcionamiento de un procedimiento según la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La Figura 1 representa muy esquemáticamente un sistema de alimentación de aire y de escape de un motor turbocargado . Ese sistema puede alimentar aire frió a un motor en el que al menos un pistón 2 se desplace en un cilindro 4. El aire frió penetra al cilindro 4 con una abertura controlada por una válvula de admisión 6. Una válvula 8 es cuanto se proporciona para el escape del gas quemado fuera del cilindro 4. El sistema de alimentación representado comprende, de arriba a abajo, una entrada de aire 10, un medidor de caudal másico de aire 12, un turbocompresor 14, una cámara de acumulación de interenfriador 16, una válvula de mariposa 18 colocada en un conducto en el que pasa el aire que alimenta los cilindros y que permite actuar sobre la sección de caudal de aire de ese conducto, asi como un colector de admisión conectado generalmente al múltiple 20. Las válvulas de admisión 6 están conectadas directamente con el colector de admisión 20. Las válvulas de escape 8 son en cuanto a que están conectadas directamente a un conducto de escape 22. Para no obstruir el diseño, ese conducto de escape 22 no es representado en la salida del cilindro al nivel del turbocompresor 14. Este último comprende dos turbinas reconectadas entre si por un árbol. Una primera turbina está colocada en el conducto de escape y entra en rotación por el gas quemado que sale de los cilindros 4 por las válvulas de escape 8. La segunda turbina está colocada, como se indicó más arriba, en el sistema de alimentación de aire del motor y bajo la presión del aire que pasa por el interenfriador 16. De forma clásica, una compuerta de descarga del turbocompensdador 24 permite el cortocircuito de la turbina colocada en el conducto de escape 22. En la salida del turbocompresor, el gas de escape pasa por un convertidor catalítico 26 antes de ser rechazado al aire libre. El procedimiento descrito anteriormente permite determinar la temperatura del gas de escape a su entrada en el convertidor catalítico 26. Como se indicó en el preámbulo, el conocimiento de esa temperatura es importante para el funcionamiento del convertidor catalítico 26. Ese convertidor catalítico 26 contiene una sonda de oxígeno corriente arriba (no representada) que le permite dar indicaciones a un dispositivo de gestión del motor para permitir el enriquecimiento de la mezcla de carburante/comburente enviada por el sistema de alimentación de aire en los cilindros 4. El conocimiento de la temperatura corriente arriba del convertidor catalítico 26 y corriente abajo del turbocompresor 14, permite proteger el catalizador y a la sonda de oxígeno corriente arriba contra temperaturas muy elevadas . Cuando 7 es detectada una temperatura demasiado elevada, es posible permitir la sobrealimentación del motor a fin de disminuir la temperatura del gas de escape en las salidas de los cilindros 4. Falta también a la inversa que el catalizador y la sonda de oxigeno corriente arriba correspondiente llegue a una temperatura relativamente elevada para proporcionar un funcionamiento perfecto. El conocimiento de la temperatura en la entrada del convertidor catalítico 26 permite saber si la sonda de oxígeno corriente arriba está lista y si la información que proporciona debe ser tomada en consideración. Igualmente prevé un calentamiento de la sonda corriente arriba y del catalizador cuando la temperatura no es suficiente . En un motor atmosférico, o turbocargado, es sabido por un experto en la materia como ajusfar la temperatura en el conducto de escape a la salida de los cilindros 4. Numerosos parámetros son utilizados para determinar esa temperatura como, por ejemplo, no exclusivamente, el régimen del motor, el caudal de aire, la riqueza de la mezcla carburante/comburente enviada a los cilindros, la anticipación del encendido, etc. La presente invención propone calcular la temperatura a la entrada del convertidos catalítico 26, es decir en la salida del turbocompresor, a partir de la temperatura (ajustada) corriente arriba del turbocompresor. Para ese efecto, se propone suprimir de la cartografía de la base determinante de la temperatura antes del turbocompresor 14 una cartografía dependiente del régimen del motor del caudal de aire que atraviese el motor multiplicada por una factor de compresión adiabática dependiente de un parámetro tal como la presión en el escape y/o con la abertura de la compuerta de carga de un turbocompresor 24. La figura 2 ilustra un esquema que explica la forma en la que la temperatura antes del turbocompresor 14, a la entrada del convertidor catalítico 26, es determinada según la invención. Sobre esa figura 2, se remarca una curva tridimensional esquematiza en una primera ventana 28. Una marca octagonal es igual es igualmente esquematizada en esa ventana 28. La curva representada esquemáticamente da una variación de la temperatura TC determinada a partir del régimen del motor N y el caudal de aire MAF medido por el medidor de caudal 12. De este modo, un eje de la marca corresponde a un régimen del motor N, un segundo eje al caudal de aire MAF en tanto que el tercer eje indica el valor de la variación de la temperatura TC. En la ventana 28 se encuentra una segunda ventana 30 en el interior de la cual se representa una curva y una marca ortogonal de 12 ejes. El eje de las abscisas corresponde a un parámetro mientras que el eje de las ordenadas corresponde a un factor de multiplicación a. El parámetro en la abscisa puede ser la presión en el escape PE medida en el conducto de escape 22 a la salida de los cilindros 4. Igualmente puede actuar como la diferencia de la presión entre esa presión de escape PE y la presión atmosférica reinante en el exterior del motor. Puede en fin actuar sobre la abertura (en grado o en porcentaje) de la compuerta de descarga del turbocompresor 2 . Esa abertura aparece como G en la figura 2. Se considera que la temperatura del conducto de escape 22 corriente arriba del convertidor catalítico 26 toma el valor de TRI0 ARRIBA- De igual manera, corriente abajo del turbocompresor 14, la temperatura toma un valor de TCORRIENTK ABAJO- Entonces ??= TRIO ARRIBA ~ TCORRIENTE ABAJO- Según la presente invención, se considera que ??=a TC. En donde TRIO ARRIBA ~ TCORRIENTE ABAJO-=0(' TC . Para realizar la cartografía presentada esquemáticamente en la ventana 28, se mantienen el parámetro de la ventana 30 (WG, PE, Patm ~ PE) constante. Se puede entonces hacer variar a la vez el régimen del 10 motor y el caudal de aire en el motor para obtener una variación de temperatura TC. La figura 2 se representa esquemáticamente la construcción de dos puntos de la cartografía de la ventana 28. Esos puntos dan los valores de TCo y Ci cuando el par (MAF,N) toma respectivamente los valores de (MAF0,N0) y (MAFl,Ni) : Los valores TC0 y TCi encontrados corresponden a una abertura de la compuerta de descarga del turbocompresor 24 correspondiente a un valor WG0. Una vez realizada esa cartografía, se realiza la curva de la venta 30. Para ese efecto, se puede hacer variar el valor del parámetro WG. En la figura 2 se esquematizó la obtención de dos puntos de la curva de la ventana 30 con los valores del parámetro WG valiendo WGi y WG2. Se obtienen entonces los coeficientes respectivos a? y oc2. Para así conocer en un motor turbocargado la temperatura a la entrada del convertidor catalítico 26, se determina totalmente abordo, de manera conocida, la temperatura corriente arriba del turbocompresor 14. Esa función ya es conocida y realizada en ciertos motores. También es conveniente en función del régimen del motor N y del caudal del aire MAF medido por el medidor del caudal o flujo 12 determinar el valor de TC. Del mismo 11 modo, en función de la variable elegida, WG, PE o Patm_PE, determinar con la ayuda de la curva correspondiente al factor de corrección a . Multiplicando el coeficiente TC por a se obtiene ??, el término de corrección permite determinar inmediatamente el valor de Tcorriente abajo- Ese procedimiento es válido y permite obtener de manera más precisa la temperatura corriente abajo del turbocompresor, a la entrada del convertidor catalítico 26. Entonces es posible conocer con precisión esa temperatura sin utilizar un captador. Por otro lado, no es necesario colocar medios electrónicos suplementarios para determinar esa temperatura. En efecto, cuando el vehículo esté equipado con medios que permitan conocer la temperatura corriente arriba del turbocompresor, los mismos medios pueden determinar la temperatura corriente debajo de ese turbocompresor con la ayuda de un procedimiento según la invención. El sobrecosto debido a la determinación de esa temperatura a la entrada del convertidor catalítico 26 es entonces muy bajo en total aportando grandes ventajas a lo concerniente a duración de la vida del catalizador y de la zona de oxígeno corriente arriba que lo equipa. Para ilustrar la ventaja aportada por la determinación de la temperatura a la entrada del convertidor catalítico 26 más adelante se indica un 12 ejemplo numérico. Considérese, de manera general, que la temperatura de entrada del gas de escape en el turbocompresor no debe pasar de aproximadamente 1000 °C. En lo que concierne en la zona de oxigeno corriente arriba, es preferible que no pase temperaturas del orden de 750°C. En el caso de que se obtengan temperaturas próximas a los 1000 °C corriente arriba de la turbina de escape del turbocompresor 14, por ejemplo de 950 °C, al arribar corriente arriba del turbocompresor esas temperaturas pueden alcanzar 850 °C. En el caso de que la sonda de oxigeno esté cerca de la turbina del turbocompresor, también es necesario poner en marcha el enriquecimiento del carburante de la mezcla quemada para abatir la temperatura a la entrada del convertidor catalítico 26. Los motores de la técnica anterior, ningún enriquecimiento está previsto para proteger la turbina puesto que el valor límite de 1000 DC no puede alcanzarse. La presente invención se limita a la forma de realización del procedimiento descrita anteriormente a título de ejemplo no limitante. Ella se relaciona igualmente con todas las variantes de realización que aporte un experto en la materia en el marco de las reivindicaciones siguientes.

Claims (1)

13 NOVEDAD DE LA INVENCION Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un procedimiento para ajustar la temperatura del gas de escape en un motor turbocargado corriente debajo de la turbina del turbocompresor, que comprende las siguientes etapas: determinación de la temperatura corriente arriba de la turbina del turbocompresor, calcular un término de corrección a partir de los parámetros de funcionamiento del motor, y determinación de la temperatura corriente abajo de la turbina del compresor sustrayendo el término de corrección de la temperatura corriente arriba de la turbina del turbocompresor, caracterizado porque el término de corrección se obtiene totalmente abordo por una curva predeterminada que da una variación de temperatura (TC) en función del régimen del motor (N) y el caudal de aire (MAF) que atraviesa el motor después de la multiplicación de esa variación de temperatura (TC) por un factor de compresión adiabática (a) . 2. El procedimiento de determinación de 14 conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el factor de compresión adiabática (a) depende de al menos un valor físico elegido del montaje que comprende la presión en el escape (PE) del motor, la diferencia entre esa presión y la presión exterior y la abertura (WG) de una compuerta de descarga del turbocompresor. 3. El procedimiento de determinación de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque para definir la curva tridimensional que da la variación de temperatura dependiendo del régimen del motor (N) y el caudal de aire (MAF) , se puede hacer variar el régimen del motor (N) y el caudal de aire (MAF) manteniendo constantes los valores que dependen del factor de compresión adiabática {a) .