WO2023115181A1 - Método de diagnóstico de falhas na operação de sistema de aquecimento de combustível associado a um motor de combustão interna - Google Patents

Método de diagnóstico de falhas na operação de sistema de aquecimento de combustível associado a um motor de combustão interna Download PDF

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WO2023115181A1
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control unit
heating
hcu
diagnosis
heating system
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PCT/BR2022/050423
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Marcello Francisco Brunocilla
Renato ALVES DE SOUZA
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Robert Bosch Limitada
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values

Definitions

  • the present invention relates to a method of diagnosing faults in the operation of a fuel heating system associated with an internal combustion engine, which includes a plurality of routines for detecting various types of faults related to the heating element(s), the heating control unit itself (and its data connection means) and/or the relay associated with the latter.
  • Internal combustion engines are thermal machines, commonly associated with automobiles, which convert the thermal energy resulting from the combustion of a fuel into mechanical energy.
  • Otto cycle engines for example, generally run on gasoline and require the action of a spark to initiate combustion, which is generated by a device called a spark plug.
  • alternative fuels are often used, such as ethanol, individually or in a mixture with gasoline, which require a heating system before injection into the fuel chamber to help starting at low temperatures or to improve burning and, consequently, reduce the emission of pollutants. This fuel heating in the gallery or in the fuel distribution line is carried out by glow plugs.
  • diesel engines are self-igniting, that is, a spark is not necessary to start combustion.
  • the increase in temperature caused by compression of air inside the cylinders is responsible for diesel combustion.
  • diesel engines can be difficult to start, as the mass of the cylinder block and cylinder head absorb some of the heat resulting from air compression, which prevents the fuel from igniting.
  • glow plugs are also commonly used.
  • Modern internal combustion engines which feature electronic injection systems, comprise a main control unit, called the engine control unit, also known as the ECU (or Engine Control Unit, in English), to control a series of engine actuators and ensure optimal engine performance.
  • the ECU controls the opening and closing of the engine's injection valves to determine the amount of fuel to be injected, based on a plurality of information from sensors.
  • the ECU usually works with low power signals.
  • heating control unit also known as the HCU (or Heating Control Unit).
  • HCU Heating Control Unit
  • the HCU is electrically connected to a battery, the ECU and the heating elements, i.e. the glow plugs, also called “glow plugs”.
  • the HCU Upon receiving the low power signal from the ECU, by means of electric current supply from the battery, the HCU transmits the battery voltage to the glow plugs, causing their heating and, therefore, the transfer of heat from these for the fuel in contact with them, thus raising their temperature.
  • the Brazilian document BRPI0700422 already reveals such a system. More specifically, said document describes a combustion engine starting control system comprising an electronic fuel injection control unit in the engine, at least one fuel heater disposed in contact with the fuel and a fuel heating control unit connected via at least one data connection means to the electronic injection control unit and electrically connected to the at least one fuel heater, the fuel heater control unit controlling the operation of the at least one fuel heater , adjusting the fuel temperature to an ideal value for starting.
  • Document BR102018075605 already reveals a method of measuring electrical voltage in a vehicle cold-start heating system, and said voltage measurement provides the calculation of current and electrical power of the heating system, identification of electrical failure of the heater system and identification of the correct control.
  • document US2020275527 already reveals a solution comprising the respective heating control unit capable of, through specific routines and monitoring of some parameters, detecting conditions and/or failures related to short circuits in the system, in with respect to ground or the battery.
  • document US2009076680 also describes and seeks protection for a method for tracing faulty functions in the operation of heating elements of a heating system.
  • fuel associated with a diesel internal combustion engine comprising monitoring at least one operating parameter of the heating element(s) and/or of the preheating control unit itself, generating a message fault when the monitored operating parameter deviates from a preset setpoint or nominal state of the operating parameter, store a fault message linked to a time parameter, search for other fault messages that are stored in the vehicle and linked to the same time parameter, and combine fault messages that are linked to the same time parameter.
  • failure detection can occur by monitoring current/resistance next to said heating element(s), among other possible operational parameters, such as , supply voltage, temperature of the heating element(s), resistance of the electrical circuit lines feeding the heating element(s), temperature of the heating control unit and/or the temperature of the responsible semiconductors by supplying electrical current to the heating element(s).
  • the object of the present invention to provide a self-diagnosis method that is capable of identifying a plurality of failures related to the heating element(s), the heating control unit itself (and its means of connecting data) and/or the relay associated with the latter.
  • Another objective is to describe a simple, low-cost and practical solution, applicable to heating systems that comprise motor control units and intelligent, independent, modular and autonomous heating control units.
  • a fuel heating system self-diagnosis method of the type that includes at least one control unit of the motor, including a respective microcontroller, and at least one heating control unit, including a respective microcontroller, both powered by at least one voltage source and interconnected with each other and with at least one heating element by means of a circuit electronics that also include at least one main relay and at least one secondary relay, the heating control unit being able to carry out the diagnosis of at least one heating element; diagnose the operating status of said at least one secondary relay; and diagnose itself and its data connection means.
  • Figure 1 illustrates a block diagram outlining the fuel heating system of the present invention.
  • the present invention concerns a method of self-diagnosis of the fuel heating system which, as previously explained, is responsible for heating the fuel that will be injected into the engine to a target temperature. For this, the system determines the amount of energy that must be supplied to the fuel, based on the fuel inlet temperature in the gallery, the fuel flow and the type of fuel, among other possible factors. The operation of the fuel heating system takes place practically from the start of the engine.
  • the present invention applies to internal combustion engines, applicable to vehicles, said engines being provided with at least one fuel transport line that conducts a quantity of at least one fuel to be injected, directly or indirectly, into the chamber combustion, at least one heating element fuel cement 13 provided with a heating chamber, and at least one HCU heating control unit associated with both the at least one fuel heating element 13 and an ECU engine control unit, via at least one means of data connection 14, for example a CAN bus, preferably.
  • the ECU engine control unit is a main control unit and the HCU heating control unit is a secondary control unit. Other control units can be associated with these.
  • the engine control unit ECU is connected to a voltage source 10 and protected by a main relay 11, while the heating control unit HCU is connected to the same voltage source 10 and protected by a secondary relay 12.
  • Said secondary relay 12 is preferably a reverse polarity relay.
  • both ECU and HCU control units are intelligent, autonomous and modular with each other. This is because both have their own hardware comprising respective microcontrollers, among other components, as well as their respective embedded software.
  • the present fuel heating system comprises ECU, HCU control units that are designed independently of each other in relation to their respective structures and functions, exercising different routines and/or control activities, but communicating with each other. and functioning cooperatively. In this sense, it should also be noted that the fuel heating operation is not allowed/activated when communication between the engine control and heating units ECU, HCU is not possible.
  • the ECU engine control unit is responsible for sending signals to the HCU heating control unit relating to the desired fuel temperature (target temperature), as well as signals relating to the states of the system and the engine, in addition to information regarding the desired heating elements to be activated.
  • the ECU engine control unit is also responsible for managing accessory/aggregate devices, such as the fuel pump, starter motor, signal lamps, electronic injection, among others.
  • the engine control unit ECU is responsible for storing the information regarding faults provided by the heating control unit HCU.
  • the HCU heating control unit is also capable of detecting failure states related to each of the 13 heating elements, internal microcontroller or power failures, as well as determining the interruption of fuel heating depending on the severity of the failures found. Finally, the HCU heating control unit is able to inform the ECU main control unit of all information relating to the operation of the fuel heating system, including any faults found.
  • the HCU heating control unit is also capable of peace of activating and deactivating the heating elements 13 individually, according to the operation of the engine or the existence of faults, for example.
  • the engine control unit ECU sends the information to the heating control unit HCU as to which heating elements 13 are to be activated, while the heating control unit HCU consolidates such information depending on the existence of faults associated with any of the heating elements 13 and reports back to the engine control unit ECU via data connection means 14 which of the heating elements 13 are activated.
  • the fuel heating system in question through the HCU heating control unit, is able to control or, more specifically, reduce the required power in case of risks of overheating of components, either of the control unit itself HCU heating element or heating elements 13. If overheating is detected, the fuel heating process is suspended, as detailed below.
  • fuel heating is also suspended if it is detected that the voltage source 10, that is, the battery that feeds the system as a whole, has capacity/load below a predetermined limit.
  • Fuel heating must also be suspended when the power stages (power stages) of the HCU heating control unit or the secondary relay(s) 12 present errors for a predetermined number of cycles, and the fuel heating system must check the state of said secondary relay 12 before starting the heating operation and, in case of faults found, heating must not be allowed. More details will be presented below.
  • the heating control unit HCU is able to provide the engine control unit ECU, via data connection means 14, signals related to: control status of the heating system ( inactive, active, unable, failure mode, self-diagnosis, etc.), resistance in heating element(s), voltage in heating element(s), power in heating element(s) heating, supply voltage, secondary relay control request, fuel temperature at the entrance to gallery 15, fuel temperature in the combustion chamber(s), temperature of the HCU heating control unit itself, fuel temperature in the heating point (by channel), status of the heating element(s) (by channel), status of the power supply terminals of the HCU heating control unit itself and the power stages, i.e. electrical supply terminals for heating elements 13 or secondary relay(s) 12, heating operating mode, heating status, processing status of data connection means(s) 14, self-diagnosis running status , power supply extension request, overtemperature state, groundshift state and memory error(s) for example.
  • control status of the heating system inactive, active, unable, failure mode, self-diagnosis, etc.
  • the HCU heating control unit is capable of diagnosing the heating element(s) 13, as well as the operating status of at least one secondary relay 12 and itself and its means of data connection 14, that is, a complete diagnosis of the fuel heating system, as a whole.
  • the present invention conceives a plurality of system self-diagnosis routines, as detailed below, all of which are performed if, and only if, the vehicle's ignition is on and the voltage source 10 has sufficient charge, i.e., within a range of predetermined thresholds.
  • said fuel heating system self-diagnosis method comprises the following steps, relating to the detection of a short circuit to a grounding point:
  • DTC code diagnostic trouble code
  • a malfunction indication is cleared if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the installed frame Parameter amounts (freeze frame data) are erased using the scan tool's clear command; the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters cannot be erased by disconnecting the voltage source 10.
  • said fuel heating system self-diagnosis method comprises the following steps, relating to the short circuit detection for the voltage source 10:
  • a malfunction indication is deleted if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters are deleted using the tool's clean command sweeping mint; considering that the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters cannot be erased by disconnecting the voltage source 10.
  • said fuel heating system self-diagnosis method comprises the following steps, relating to open circuit detection:
  • the measured value of the second electrical parameter (current, for example) is less than a reference value (for example, 2A)
  • a fault is reported by the HCU heating control unit to the ECU engine control unit and the heating system is turned off; if so, indicate a diagnostic trouble code
  • a malfunction indication is deleted if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters are deleted using the sweep tool's clean command; since the diagnostic trouble code and the parameter snapshot cannot be erased. connecting the voltage source 10.
  • said fuel heating system self-diagnosis method comprises the following steps relating to overheating detection:
  • a predetermined threshold for example, 0.7 Ohm
  • a first electrical parameter current, for example
  • said fuel heating system self-diagnosis method comprises the following steps:
  • the measured value is null, verify that the at least one secondary relay 12 is locked in a first operational state (open) - in other words, secondary relay 12 has its mechanical switch in permanently open operational state - and the heating control unit HCU reports the fault to the engine control unit ECU and switches off the heating system; in this case, indicate a diagnostic trouble code and make new attempts to close the secondary relay 12;
  • a normal operating condition should indicate the measured value being greater than the reference value (eg greater than 7V).
  • the measured value is non-zero, verify that the at least one secondary relay 12 is locked in a second operational state (closed) - in other words, the secondary relay 12 has its mechanical switch in operational state permanently closed - and the heating control unit HCU reports the fault to the engine control unit ECU and switches off the heating system; in this case, indicate a diagnostic trouble code and make new attempts to open the secondary relay 12;
  • a normal operating condition should indicate the measured value being null.
  • a malfunction indication is deleted if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters are deleted using the sweep tool's clean command; considering that the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters cannot be erased by disconnecting the voltage source 10.
  • said fuel heating system self-diagnosis method comprises the following steps:
  • - if, after a closing command of said at least one secondary relay 12 is carried out, the measured value is non-zero and less than a first reference value (for example, 6.5 V), verify the undervoltage at the terminal power supply to the HCU heating control unit and the latter reporting the fault to the ECU engine control unit and switching off the heating system; if so, indicate a diagnostic trouble code; - if, after a closing command of said at least one secondary relay 12 is carried out, the measured value is non-null and less than a second reference value (for example, 3 V), less than the first value of reference, check the non-detection of electrical supply at the power supply terminal of the HCU heating control unit and the latter report the failure to the ECU engine control unit and turn off the heating system; if so, indicate a diagnostic trouble code;
  • a first reference value for example, 6.5 V
  • the measured value is non-zero and greater than a third reference value (for example, 16.5 V)
  • a malfunction indication is deleted if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters are deleted using the sweep tool's clean command; considering that the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters cannot be erased by disconnecting the voltage source 10.
  • said fuel heating system self-diagnosis method comprises the following steps, concerning the detection of overheating on a printed circuit board of the heating control unit HCU:
  • a malfunction indication is deleted if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters are deleted using the sweep tool's clean command; considering that the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters cannot be erased by disconnecting the voltage source 10.
  • said method comprises the following steps, related to the detection of overheating on a printed circuit board of the HCU heating control unit: - measuring the temperature of the printed circuit board of the HCU heating control unit in a region in which power stages are arranged;
  • a malfunction indication is deleted if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters are deleted using the sweep tool's clean command; considering that the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters cannot be erased by disconnecting the voltage source 10.
  • a fourth routine with regard to the self-diagnosis of the HCU heating control unit itself, said method comprises the following steps, related to the detection of overheating on a printed circuit board of the HCU heating control unit:
  • a malfunction indication is deleted if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters are deleted using the sweep tool's clean command; considering that the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters cannot be erased by disconnecting the voltage source 10.
  • said method comprises the following steps, relating to the detection of ground/mass displacement (groundshift) between the HCU heating control unit and a respective grounding point of said at least one heating element 13:
  • a first reference value e.g. 2 V
  • a second reference value for example - 2 V
  • verify that the ground displacement ra/mass is below a negative limit report the fault to the engine control unit ECU and switch off the heating system
  • a malfunction indication is deleted if the malfunction does not occur again during the driving cycles in which the diagnosis is carried out, the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters are deleted using the sweep tool's clean command; considering that the diagnostic trouble code and the snapshot of parameters cannot be erased by disconnecting the voltage source 10.
  • said method comprises the following steps, relating to error detection in a power stage (powerstage) that feeds said at least one element warm-up 13:
  • the heating control unit HCU reports the fault to the engine control unit ECU and turns off the heating system.
  • a seventh routine with regard to the self-diagnosis of the HCU heating control unit itself, said method comprises the following steps, related to error detection in a power stage that feeds the secondary relay 12:
  • an electrical parameter current, voltage or resistance
  • the disconnected load reference value for example, something around 0 V or supply value, for example, 12V
  • the heating control unit HCU reports the fault to the engine control unit ECU and turns off the heating system.
  • said method comprises the following steps, relating to the detection of communication error between the HCU heating control unit and the unit ECU engine control:
  • the HCU heating control unit reports the fault to the ECU engine control unit and shuts down the heating system .
  • the HCU heating control unit checks the integrity of the RAM memory of its respective microcontroller by writing at least one value in said RAM memory and then reading it; if respective written and read values are in disagreement, the heating control unit HCU reports the fault to the engine control unit ECU and turns off the heating system;
  • the HCU heat control unit checks the integrity of the EEPROM memory via a cyclic redundancy check (CRC cheek , if an error is detected, the HCU heat control unit reports the fault to the engine control unit ECU and turns off the heating system until power to the system is turned off and then on again; and
  • CRC cheek cyclic redundancy check
  • the HCU heating control unit checks the integrity of the flash memory by means of a cyclic redundancy check; if an error is detected, the heating control unit HCU reports the fault to the engine control unit ECU and turns off the heating system until system power is turned off and then back on again.
  • the HCU heating control unit must switch off the heating system.

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Abstract

A presente invenção se refere a um método de diagnóstico de falhas na operação de um sistema de aquecimento de combustível associado a um motor de combustão interna, que inclui uma pluralidade de rotinas para detecção de diversos tipos de falhas. O problema a ser resolvido é prover uma solução suficientemente robusta, implementada por computador, na concepção de um sistema de aquecimento de combustível que inclua uma unidade de controle principal e uma unidade de controle de aquecimento, independentes entre si, e ambas compreendendo respectivas "inteligências", de maneira que essa última, especificamente, ainda seja capaz de realizar diversas diferentes funções e/ou rotinas relacionadas ao autodiagnóstico do sistema de aquecimento. Para tal um método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, do tipo que inclui pelo menos uma unidade de controle do motor ECU, que inclui um respectivo microcontrolador, e pelo menos uma unidade de controle de aquecimento HCU, que inclui um respectivo microcontrolador, ambas alimentadas por pelo menos uma fonte de tensão (10) e interligadas entre si e com pelo menos um elemento de aquecimento (13) por meio de um circuito eletrônico que inclui, ainda, pelo menos um relé principal (11) e pelo menos um relé secundário (12).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE DIAGNÓSTICO DE FALHAS NA OPERAÇÃO DE SISTEMA DE AQUECIMENTO DE COMBUSTÍVEL ASSOCIADO A UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA".
Campo da Invenção
[001] A presente invenção se refere a um método de diagnóstico de falhas na operação de um sistema de aquecimento de combustível associado a um motor de combustão interna, que inclui uma pluralidade de rotinas para detecção de diversos tipos de falhas relativas ao(s) elemento(s) de aquecimento, da própria unidade de controle de aquecimento (e seus meios de conexão de dados) e/ou do relé associado a essa última.
Fundamentos da Invenção
[002] Motores a combustão interna são máquinas térmicas, co- mumente associadas a automóveis, que convertem a energia térmica resultante da combustão de um combustível em energia mecânica. Motores de ciclo Otto, por exemplo, geralmente funcionam à base de gasolina e necessitam da ação de uma faísca para dar origem à combustão, a qual é gerada por um dispositivo chamado vela de ignição. Em veículos atuais com motores de ciclo Otto, ocorre frequentemente o emprego de combustíveis alternativos, como etanol, individualmente ou em mistura com gasolina, que necessitam de um sistema de aquecimento antes da injeção na câmara de combustível para auxiliar a partida em baixas temperatura ou para melhorar a queima e, por consequência, reduzir a emissão de poluentes. Esse aquecimento do combustível na galeria ou na linha de distribuição de combustível é realizado por velas de incandescência.
[003] Paralelamente, motores a diesel são de autoignição, ou seja, não é necessária uma faísca para dar início a combustão. Neste caso, o próprio aumento da temperatura provocado pela compressão do ar dentro dos cilindros é responsável pela combustão do diesel. Em clima frio, no entanto, os motores a diesel podem apresentar dificuldades para dar partida, pois a massa do bloco de cilindros e a cabeça do cilindro absorvem parte do calor resultante da compressão do ar, o que previne a ignição do combustível. Para auxiliar no aumento de temperatura necessário para a combustão do diesel também são co- mumente utilizadas velas de incandescência.
[004] Os motores a combustão interna modernos, que apresentam sistemas de injeção eletrônica, compreendem uma unidade de controle principal, denominada unidade de controle do motor, também conhecida como ECU (ou Engine Control Unit, do inglês), para controlar uma série de atuadores do motor e garantir um desempenho ótimo do mesmo. Dentre outras funções, a ECU controla a abertura e o fechamento das válvulas injetoras do motor para determinar a quantidade de combustível a ser injetado, com base em uma pluralidade de informações provenientes de sensores. A ECU geralmente trabalha com sinais de baixa potência.
[005] Outro componente geralmente presente em sistemas de alimentação de combustível, quando esse passa por uma etapa de aquecimento, é uma unidade de controle secundária, denominada unidade de controle de aquecimento, também conhecida como HCU (ou Heating Control Unit, do inglês), a qual funciona como um elemento de controle para as altas correntes drenadas pelos aquecedores. A HCU é eletricamente conectada a uma bateria, à ECU e aos elementos aquecedores, ou seja, às velas de incandescência, também denominadas "glow plugs", do inglês.
[006] Ao receber o sinal de baixa potência da ECU, mediante alimentação de corrente elétrica proveniente da bateria, a HCU transmite a tensão de bateria para as velas de incandescência, causando seu aquecimento e, por conseguinte, a transferência de calor dessas para o combustível em contato com as mesmas, elevando sua temperatura, portanto.
[007] O documento brasileiro BRPI0700422 já revela um sistema desse tipo. Mais especificamente, referido documento descreve um sistema de controle de partida de motor de combustão compreendendo uma unidade eletrônica de controle de injeção de combustível no motor, pelo menos um aquecedor de combustível disposto em contato com o combustível e uma unidade de controle de aquecimento de combustível conectada por meio de pelo menos um meio de conexão de dados à unidade eletrônica de controle de injeção e eletricamente conectada ao pelo menos um aquecedor de combustível, sendo que a unidade de controle de aquecimento de combustível controla a operação do pelo menos um aquecedor de combustível, ajustando a temperatura do combustível a um valor ideal para a partida.
[008] Além do momento da partida, ou seja, em regime transiente, também é sabido que aquecer o combustível previamente à sua injeção na câmara de combustão é uma técnica eficaz para prover uma queima mais adequada do combustível durante o funcionamento do motor em regime permanente, conforme previamente mencionado.
[009] Isto porque o aquecimento do combustível tem como objetivo melhorar a atomização do spray do combustível injetado, reduzindo seu tamanho de gotas, o que significa melhor preparação da mistura ar-combustível, levando a uma mistura mais homogênea, o que acarretará na diminuição da quantidade de combustível injetada, diminuindo, assim, a quantidade de gases e particulados emitidos.
[0010] Nesse sentido, já são conhecidas algumas soluções, tal como aquela descrita no documento de patente BRPI0902488. Esse documento descreve um aquecedor de combustível para motores de combustão interna dotado de um dispositivo para determinar a temperatura e pressão de combustível, ajustar a temperatura alvo de com- bustível de acordo com a pressão do combustível detectada por um sensor de pressão e um dispositivo de controle de temperatura de combustível que controla o aquecedor de combustível, de modo a ajustar a temperatura detectada por um sensor para a temperatura alvo do combustível.
[0011] Nestes contextos, há, entretanto, a necessidade de se prover um sistema e/ou método de monitoramento e de diagnóstico de falhas de tais sistemas de aquecimento de combustível. Algumas soluções relativas a esse aspecto são descritas nos documentos BR1 02018075605, US2020275527 e US2009076680, por exemplo.
[0012] O documento BR102018075605 já revela um método de medição de tensão elétrica em um sistema de aquecimento de partida a frio veicular, sendo que dita medição de tensão propicia o cálculo da corrente e potência elétrica do sistema de aquecimento, identificação de falha elétrica do sistema aquecedor e identificação do correto controle.
[0013] Por sua vez, o documento US2020275527 já revela uma solução compreendendo respectiva unidade de controle de aquecimento hábil de, por meio de rotinas específicas e monitoramento de alguns parâmetros, detectar condições e/ou falhas relacionadas a curto-circuito do sistema, em relação ao aterramento ou à bateria.
[0014] Paralelamente, o documento US2009076680, em sua fundamentação teórica, também já discorre sobre um sistema de aquecimento de combustível incluindo uma unidade de controle de aquecimento que é hábil de, por meio de rotinas específicas e monitoramento de alguns parâmetros, detectar condições e/ou falhas relacionadas a curto-circuito do sistema, em relação ao aterramento ou à bateria.
[0015] Além disso, o documento US2009076680 também descreve e busca proteção para um método para rastrear funções defeituosas na operação de elementos de aquecimento de um sistema de aqueci- mento de combustível associado a um motor de combustão interna a diesel, compreendendo monitorar pelo menos um parâmetro operacional do(s) elemento(s) de aquecimento e/ou da própria unidade de controle de aquecimento (preheating control unit), gerar uma mensagem de falha quando o parâmetro operacional monitorado se desvia de um valor nominal predefinido ou estado nominal do parâmetro operacional, armazenar uma mensagem de falha vinculada a um parâmetro de tempo, pesquisar outras mensagens de falha que são armazenadas no veículo e vinculadas ao mesmo parâmetro de tempo e combinar as mensagens de falha que estão vinculadas ao mesmo parâmetro de tempo.
[0016] De acordo com o exposto nesse documento, quando diferentes falhas ocorrerem ao mesmo tempo, referida solução fornece uma indicação das inter-relações funcionais ou inter-relações causais entre as falhas que ocorrerem simultaneamente, o que facilita tanto o diagnóstico da causa da falha quanto o seu reparo.
[0017] Ainda, referido documento US2009076680 também menciona que a detecção de falha pode se dar por meio de monitoramento de corrente/resistência junto ao(s) referido(s) elemento(s) de aquecimento, entre outros parâmetros operacionais possíveis, tais como, tensão de alimentação, temperatura do(s) elemento(s) de aquecimento, resistência das linhas do circuito elétrico que alimenta o(s) elemento^) de aquecimento, temperatura da unidade de controle de aquecimento e/ou a temperatura dos semicondutores responsáveis por alimentar com corrente elétrica o(s) elemento(s) de aquecimento.
[0018] Apesar das soluções descritas acima se mostrarem funcionais para os objetivos para os quais foram viabilizadas, nota-se que ainda há lacunas no estado da técnica no que se refere à provisão de uma solução suficientemente robusta, implementada por computador, na concepção de um sistema de aquecimento de combustível que in- clua uma unidade de controle principal e uma unidade de controle de aquecimento, independentes entre si, e ambas compreendendo respectivas "inteligências", de maneira que essa última, especificamente, ainda seja capaz de realizar diversas diferentes funções e/ou rotinas relacionadas ao autodiagnóstico do sistema de aquecimento, tanto durante o momento da partida do motor a combustão, quanto durante seu funcionamento em regime permanente.
[0019] É com base neste cenário que surge a invenção em questão.
Objetivos da Invenção
[0020] Assim, é objetivo fundamental da invenção em questão revelar uma solução para o autodiagnóstico de um sistema de aquecimento de combustível.
[0021] De maneira mais específica, é objetivo da presente invenção descrever um método de autodiagnóstico suficientemente robusto, implementado por computador, embarcado na unidade de controle de aquecimento, que seja capaz de executar uma pluralidade de rotinas;
[0022] Ainda, é objetivo da presente invenção prover um método de autodiagnóstico que seja capaz de identificar uma pluralidade de falhas relativas ao(s) elemento(s) de aquecimento, da própria unidade de controle de aquecimento (e seus meios de conexão de dados) e/ou do relé associado a essa última.
[0023] Outro objetivo é descrever uma solução simples, de baixo custo e prática, aplicável a sistemas de aquecimento que compreendam unidades de controle de motor e unidades de controle de aquecimento inteligentes, independentes, modulares e autônomas entre si.
Sumário da Invenção
[0024] Os objetivos acima resumidos são alcançados por meio de um método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, do tipo que inclui pelo menos uma unidade de controle do motor, que inclui um respectivo microcontrolador, e pelo menos uma unidade de controle de aquecimento, que inclui um respectivo microcontrolador, ambas alimentadas por pelo menos uma fonte de tensão e interligadas entre si e com pelo menos um elemento de aquecimento por meio de um circuito eletrônico que inclui, ainda, pelo menos um relé principal e pelo menos um relé secundário, sendo que a unidade de controle de aquecimento é hábil de efetuar o diagnóstico de pelo menos um elemento de aquecimento; efetuar o diagnóstico do estado operacional de dito pelo menos um relé secundário; e efetuar o diagnóstico de si própria e de respectivos meios de conexão de dados.
Descrição Resumida dos Desenhos
[0025] A invenção em questão passa a ser pormenorizadamente detalhada com base na figura ilustrativa abaixo listada:
[0026] A figura 1 ilustra um diagrama de blocos esquematizando o sistema de aquecimento de combustível da presente invenção.
Descrição Detalhada da Invenção
[0027] A presente invenção diz respeito a um método de autodiag- nóstico de sistema de aquecimento de combustível que, conforme previamente elucidado, é responsável por aquecer o combustível que será injetado no motor até uma temperatura alvo. Para isso, o sistema determina a quantidade de energia que deve ser fornecida ao combustível, baseado na temperatura de entrada do combustível na galeria, na vazão de combustível e no tipo de combustível, entre outros possíveis fatores. A operação do sistema de aquecimento de combustível se dá praticamente desde a partida do motor.
[0028] A presente invenção se aplica a motores a combustão interna, aplicáveis a veículos, ditos motores sendo dotados de pelo menos uma linha para transporte de combustível que conduz uma quantidade de pelo menos um combustível a ser injetado, direta ou indiretamente, na câmara de combustão, pelo menos um elemento de aque- cimento 13 de combustível dotado de uma câmara de aquecimento, e pelo menos uma unidade de controle de aquecimento HCU associada tanto ao pelo menos um elemento de aquecimento 13 de combustível, quanto a uma unidade de controle do motor ECU, através de pelo menos um meio de conexão de dados 14, por exemplo, um barramento CAN, preferencialmente.
[0029] A unidade de controle do motor ECU é uma unidade de controle principal e a unidade de controle de aquecimento HCU é uma unidade de controle secundária. Outras unidades de controle podem ser associadas a essas. A unidade de controle do motor ECU é conectada a uma fonte de tensão 10 e protegida por um relé principal 11 , enquanto a unidade de controle de aquecimento HCU é conectada à mesma fonte de tensão 10 e protegida por um relé secundário 12. Referido relé secundário 12 é, preferencialmente, um relé de polaridade inversa.
[0030] Aqui, cabe destacar que, de acordo com a presente invenção, ambas as unidades de controle ECU, HCU são inteligentes, autônomas e modulares entre si. Isto porque ambas possuem seu próprio hardware compreendendo respectivos microcontroladores, entre outros componentes, assim como seus respectivos softwares embarcados. Em outras palavras, o presente sistema de aquecimento de combustível compreende unidades de controle ECU, HCU que são concebidas independentemente uma da outra em relação às suas respectivas estruturas e funções, exercendo diferentes rotinas e/ou atividades de controle, mas comunicando-se entre si e funcionando de maneira cooperante. Neste sentido, cabe destacar, inclusive, que a operação de aquecimento de combustível não é permitida/ativada quando a comunicação entre as unidades de controle do motor e de aquecimento ECU, HCU não se encontra possibilitada.
[0031] Dessa maneira, as limitações mútuas relacionadas ao fun- cionamento das duas unidades de controle ECU, HCU são minimizadas, o que resulta em maior grau de liberdade para a configuração das duas unidades de controle ECU, HCU e respectivos funcionamentos. Em especial, o fabricante da unidade de controle do motor ECU não é mais restrito por uma máquina de estado que opera com base em um esquema rígido adaptado à unidade de controle de aquecimento HCU e vice-versa. Assim sendo, a unidade de controle de aquecimento HCU pode reagir a qualquer entrada da unidade de controle do motor ECU de forma autônoma.
[0032] A unidade de controle do motor ECU é responsável por enviar sinais a unidade de controle de aquecimento HCU relativos à temperatura desejada do combustível (temperatura alvo), assim como sinais relativos aos estados do sistema e do motor, além da informação quanto aos elementos de aquecimento desejados para serem ativados. A unidade de controle do motor ECU também é responsável pelo gerenciamento de dispositivos acessórios/agregados, tais como a bomba de combustível, o motor de partida, lâmpadas sinalizadoras, injeção eletrônica, entre outras. Ainda, a unidade de controle do motor ECU é responsável por armazenar as informações relativas a falhas providas pela unidade de controle de aquecimento HCU.
[0033] A unidade de controle de aquecimento HCU também é capaz de detectar estados de falha relacionados a cada um dos elementos de aquecimento 13, microcontrolador interno ou falhas de alimentação, bem como determinar a interrupção do aquecimento de combustível em função da gravidade das falhas encontradas. Por fim, a unidade de controle de aquecimento HCU é hábil de informar a unidade de controle principal ECU todas as informações relativas à operação do sistema de aquecimento de combustível, inclusive as eventuais falhas encontradas.
[0034] A unidade de controle de aquecimento HCU também é ca- paz de ativar e desativar os elementos de aquecimento 13 individualmente, de acordo com a operação do motor ou existência de falhas, por exemplo. Neste caso, a unidade de controle do motor ECU envia à unidade de controle de aquecimento HCU a informação quanto a quais elementos de aquecimento 13 devem ser ativados, enquanto a unidade de controle de aquecimento HCU consolida tal informação em função da existência de falhas associadas a algum(ns) dos elementos de aquecimento 13 e reporta de volta à unidade de controle do motor ECU, via meio de conexão de dados 14, qual(ais) dos elementos de aquecimento 13 encontram-se ativados.
[0035] O sistema de aquecimento de combustível em questão, por meio da unidade de controle de aquecimento HCU, é hábil de controlar ou, mais especificamente, reduzir a potência requerida em caso de riscos de superaquecimento de componentes, seja da própria unidade de controle de aquecimento HCU ou dos elementos de aquecimento 13. Caso seja detectado superaquecimento, o processo de aquecimento de combustível é suspenso, conforme pormenorizadamente detalhado a seguir.
[0036] De maneira similar, o aquecimento de combustível também é suspenso caso seja detectado que a fonte de tensão 10, ou seja, a bateria que alimenta o sistema como um todo esteja com capacida- de/carga abaixo de um limite predeterminado.
[0037] O aquecimento de combustível também deve ser suspenso quando os estágios de potência (power stages) da unidade de controle de aquecimento HCU ou o(s) relé(s) secundários 12 apresentarem erros por uma quantidade de ciclos predeterminada, sendo que o sistema de aquecimento de combustível deve verificar o estado do referido relê secundário 12 antes de iniciar a operação de aquecimento e, em caso de falhas encontradas, o aquecimento não deve ser permitido. Maiores detalhes serão apresentados a seguir. [0038] Em resumo, e reiterando alguns aspectos, a unidade de controle de aquecimento HCU é hábil de prover à unidade de controle do motor ECU, via meio de conexão de dados 14, sinais relativos a: estado de controle do sistema de aquecimento (inativo, ativo, inapto, modo de falha, autodiagnóstico, etc.), resistência no(s) elemento(s) de aquecimento, tensão no(s) elemento(s) de aquecimento, potência no(s) elemento(s) de aquecimento, tensão de alimentação, solicitação de controle de relê secundário, temperatura de combustível na entrada da galeria 15, temperatura de combustível na(s) câmara(s) de combustão, temperatura da própria unidade de controle de aquecimento HCU, temperatura de combustível no ponto de aquecimento (por canal), status do(s) elemento(s) de aquecimento (por canal), status dos terminais de alimentação da própria unidade de controle de aquecimento HCU e dos estágios de potência, ou seja, terminais elétricos de alimentação para os elementos de aquecimento 13 ou do relé(s) secundário(s) 12, modo de operação de aquecimento, status do aquecimento, estado de processamento do(s) meio(s) de conexão de dados 14, estado de execução de autodiagnóstico, solicitação de extensão de suprimento de potência, estado de temperatura excessiva, estado de deslocamento de terra/massa (groundshift) e erro(s) de memória, por exemplo.
[0039] Enfim, a unidade de controle de aquecimento HCU é hábil de efetuar o diagnóstico do(s) elemento(s) de aquecimento 13, assim como do estado operacional do pelo menos um relê secundário 12 e de si própria e de seus meios de conexão de dados 14, ou seja, um diagnóstico completo do sistema de aquecimento de combustível, como um todo.
[0040] Particularmente, e com foco em alcançar os objetivos supracitados, ou seja, de modo a gerenciar todos os requisitos operacionais do sistema em questão e manter seu funcionamento em condições adequadas e saudáveis ao próprio, a presente invenção concebe uma pluralidade de rotinas de autodiagnóstico do sistema, conforme pormenorizadamente detalhado a seguir, sendo que todas elas são realizadas se, e somente se, a ignição do veículo estiver ligada e se a fonte de tensão 10 tiver carga suficiente, ou seja, dentro de um intervalo de limites predeterminados.
[0041] Numa primeira rotina, para o diagnóstico do pelo menos um elemento de aquecimento 13, dito método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de curto-circuito para um ponto de ater- ramento:
- checar os elementos de aquecimento 13, mensurando um primeiro parâmetro elétrico (corrente, por exemplo) no referido pelo menos um elemento de aquecimento 13, enquanto este se encontra ativo, e comparando com um valor de referência;
- se o valor medido for maior do que o valor de referência, constatar a necessidade de substituição do dito pelo menos um elemento de aquecimento 13 e/ou a necessidade de reparar o curto- circuito entre a unidade de controle de aquecimento HCU e dito pelo menos um elemento de aquecimento 13; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema (código DTC);
- se o valor medido for menor do que o valor de referência, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema; em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas e sugerir checagem de conexões junto aos elementos de aquecimento 13;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento (MIL) é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro ins- tantâneo de parâmetros (freeze frame data) são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desconectando a fonte de tensão 10.
[0042] Numa segunda rotina, para o diagnóstico do pelo menos um elemento de aquecimento 13, dito método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de curto-circuito para a fonte de tensão 10:
- checar os elementos de aquecimento 13, mensurando um segundo parâmetro elétrico (tensão, por exemplo) no referido pelo menos um elemento de aquecimento 13, enquanto este se encontra inativo, e comparando com um valor de referência;
- se o valor medido for maior do que zero, constatar a necessidade de substituição do dito pelo menos um elemento de aquecimento 13 e/ou a necessidade de reparar o curto-circuito entre a unidade de controle de aquecimento HCU e dito pelo menos um elemento de aquecimento 13; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema;
- se o valor medido for igual a zero, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas e sugerir checagem de conexões junto aos elementos de aquecimento 13;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferra- menta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10.
[0043] Numa terceira rotina, para o diagnóstico do pelo menos um elemento de aquecimento 13, dito método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de circuito aberto:
- checar os elementos de aquecimento 13, mensurando um primeiro parâmetro elétrico (corrente) no referido pelo menos um elemento de aquecimento 13 e comparando com um valor de referência;
- se, por um período predeterminado de tempo, o valor medido do segundo parâmetro elétrico (corrente, por exemplo) for menor do que um valor de referência (por exemplo, 2A), uma falha é reportada pela unidade de controle de aquecimento HCU para a unidade de controle do motor ECU e o sistema de aquecimento é desligado; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema;
- se o valor medido do segundo parâmetro elétrico (corrente, por exemplo) for maior do que o valor de referência, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas e sugerir checagem de conexões junto aos elementos de aquecimento 13;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10.
[0044] Numa quarta rotina, para o diagnóstico do pelo menos urn elemento de aquecimento 13, dito método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de superaquecimento:
- checar os elementos de aquecimento 13, mensurando um terceiro parâmetro elétrico (resistência, por exemplo) no referido pelo menos um elemento de aquecimento 13 e comparando com um valor de referência;
- se, por um período predeterminado de tempo, o valor medido for maior do que um limite predeterminado (por exemplo, 0,7 Ohm), medir um primeiro parâmetro elétrico (corrente, por exemplo) no referido pelo menos um elemento de aquecimento 13; se o primeiro parâmetro elétrico for maior do que um limite predeterminado, uma falha é reportada pela unidade de controle de aquecimento HCU para a unidade de controle do motor ECU e o sistema de aquecimento é desligado; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema;
- se não, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas e sugerir checagem de conexões junto aos elementos de aquecimento 13;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10. [0045] Numa primeira rotina, para o diagnóstico do estado operacional do pelo menos um relé secundário 12, dito método de autodiag- nóstico de sistema de aquecimento de combustível compreende as seguintes etapas:
- checar dito pelo menos um relé secundário 12, mensurando um segundo parâmetro elétrico (tensão) em um terminal de alimentação (também denominado como T30) da unidade de controle de aquecimento HCU e comparando com um valor de referência;
- se, após realizado um comando de fechamento do dito pelo menos um relé secundário 12, o valor medido for nulo, constatar que o pelo menos um relé secundário 12 encontra-se travado em um primeiro estado operacional (aberto) - em outras palavras, o relé secundário 12 encontra-se com sua chave mecânica em estado operacional permanentemente aberto - e a unidade de controle de aquecimento HCU reportar a falha para a unidade de controle do motor ECU e desligar o sistema de aquecimento; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema e realizar novas tentativas de fechamento do relé secundário 12; Aqui, uma condição normal de operação deveria indicar o valor medido sendo maior do que o valor de referência (por exemplo, maior do que 7 V).
- se, após realizado um comando de abertura do dito pelo menos um relé secundário 12, o valor medido for não-nulo, constatar que o pelo menos um relé secundário 12 encontra-se travado em um segundo estado operacional (fechado) - em outras palavras, o relé secundário 12 encontra-se com sua chave mecânica em estado operacional permanentemente fechado - e a unidade de controle de aquecimento HCU reportar a falha para a unidade de controle do motor ECU e desligar o sistema de aquecimento; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema e realizar novas tentativas de abertura do relé secundário 12; Aqui, uma condição normal de operação deveria indicar o valor medido sendo nulo.
- se não, para ambos os casos, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas e sugerir checagem de conexões junto aos elementos de aquecimento 13;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10.
[0046] Numa primeira rotina, para o autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível compreende as seguintes etapas:
- checar um terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento HCU, mensurando um segundo parâmetro elétrico (tensão, por exemplo) no mesmo e comparando com valores de referência;
- se, após um comando de fechamento do dito pelo menos um relé secundário 12 ser realizado, o valor medido for não-nulo e menor do que um primeiro valor de referência (por exemplo, 6,5 V), constatar a subtensão no terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento HCU e essa última reportar a falha para a unidade de controle do motor ECU e desligar o sistema de aquecimento; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema; - se, após um comando de fechamento do dito pelo menos um relé secundário 12 ser realizado, o valor medido for não-nulo e menor do que um segundo valor de referência (por exemplo, 3 V), menor do que o primeiro valor de referência, constatar a não detecção de alimentação elétrica no terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento HCU e essa última reportar a falha para a unidade de controle do motor ECU e desligar o sistema de aquecimento; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema;
- se, após um comando de fechamento do dito pelo menos um relé secundário 12 ser realizado, o valor medido for não-nulo e maior do que um terceiro valor de referência (por exemplo, 16,5 V), constatar a sobretensão no terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento HCU e essa última reportar a falha para a unidade de controle do motor ECU e desligar o sistema de aquecimento; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema;
- se não, para ambos os casos, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas e sugerir checagem de conexões junto aos elementos de aquecimento 13;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10.
[0047] Numa segunda rotina, para o autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método de autodiag- nóstico de sistema de aquecimento de combustível compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de superaquecimento em uma placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento HCU:
- medir a temperatura da placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento HCU em uma região próxima a um terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento HCU;
- se a temperatura medida for maior do que um valor de referência (por exemplo, 125°C), constatar o superaquecimento, desabili- tar todos os elementos de aquecimento 13 e a unidade de controle de aquecimento HCU reportar a falha para a unidade de controle do motor ECU; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema;
- se não, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10.
[0048] Numa terceira rotina, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de superaquecimento em uma placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento HCU: - medir a temperatura da placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento HCU em uma região na qual são dispostos estágios de potência;
- se a temperatura medida for maior do que um valor de referência (por exemplo, 155 °C), constatar o superaquecimento, desabi- litar todos os elementos de aquecimento 13 e a unidade de controle de aquecimento HCU reportar a falha para a unidade de controle do motor ECU;
- se não, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10.
[0049] Numa quarta rotina, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de superaquecimento em uma placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento HCU:
- medir a temperatura da placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento HCU em uma região próxima a um microcontrolador;
- se a temperatura medida for maior do que um valor de referência (por exemplo, 105 °C), constatar o superaquecimento, desabi- litar todos os elementos de aquecimento 13 e a unidade de controle de aquecimento HCU reportar a falha para a unidade de controle do motor ECU;
- se não, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10.
[0050] Numa quinta rotina, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de deslocamento de terra/massa (groundshift) entre a unidade de controle de aquecimento HCU e um respectivo ponto de aterramento do dito pelo menos um elemento de aquecimento 13:
- medir o deslocamento de terra/massa entre a unidade de controle de aquecimento HCU e o respectivo ponto de aterramento do dito pelo menos um elemento de aquecimento 13;
- se o valor medido for maior do que um primeiro valor de referência (por exemplo, 2 V), constatar que o deslocamento de terra/massa está acima de um limite positivo, reportar a falha à unidade de controle de motor ECU e desligar o sistema de aquecimento;
- se o valor medido for menor do que um segundo valor de referência (por exemplo, - 2 V), constatar que i deslocamento de ter- ra/massa está abaixo de um limite negativo, reportar a falha à unidade de controle de motor ECU e desligar o sistema de aquecimento;
- se não, para ambos os casos, verificar se existe um código de diagnóstico de problema previamente indicado para esse problema;
- em caso positivo, considerar o sistema de aquecimento de combustível em condições adequadas e sugerir checagem de conexões junto aos elementos de aquecimento 13;
- em caso negativo ou após o último passo, uma indicação de mau funcionamento é apagada se o mau funcionamento não ocorrer novamente durante os ciclos de condução em que o diagnóstico é executado, o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros são apagados usando o comando limpar da ferramenta de varredura; sendo que o código de diagnóstico de problema e o quadro instantâneo de parâmetros não podem ser apagados desco- nectando a fonte de tensão 10.
[0051] Numa sexta rotina, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de erro em um estágio de potência (powerstage) que alimenta o dito pelo menos um elemento de aquecimento 13:
- verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico (corrente, resistência ou tensão) é não-nulo, quando o comando da unidade de controle de aquecimento HCU para o dito pelo menos um elemento de aquecimento 13 corresponder ao estado operacional desligado;
- verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico (corrente, tensão ou resistência) é nulo, quando o comando da unidade de controle de aquecimento HCU para o dito pelo menos um elemento de aquecimento 13 corresponder ao estado operacional liga- do;
- se sim, para pelo menos uma das premissas anteriores, a unidade de controle de aquecimento HCU reportar a falha à unidade de controle do motor ECU e desligar o sistema de aquecimento.
[0052] Numa sétima rotina, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de erro em um estágio de potência que alimenta o relé secundário 12:
- verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico (corrente, tensão ou resistência) é não nulo, próximo aos valores atuais de alimentação do sistema (por exemplo, 12V), quando o comando da unidade de controle de aquecimento HCU para o dito relé secundário 12 corresponder ao estado operacional ligado;
- verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico (corrente, tensão ou resistência) é próximo ao valor de referência de carga desconectada (por exemplo, algo em torno 0 V ou valor de alimentação, por exemplo, 12V), quando o comando da unidade de controle de aquecimento HCU para o dito relé secundário 12 corresponder ao estado operacional ligado;
- verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico (corrente, tensão ou resistência) é nulo, quando o comando da unidade de controle de aquecimento HCU para o dito relé secundário 12 corresponder ao estado operacional desligado;
- se sim, para pelo menos uma das premissas anteriores, a unidade de controle de aquecimento HCU reportar a falha à unidade de controle do motor ECU e desligar o sistema de aquecimento.
[0053] Numa oitava rotina, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de erro de comunicação entre a unidade de controle de aquecimento HCU e a unidade de controle do motor ECU:
- verificar o valor da soma de verificação (checksum) recebido em uma mensagem e comparar com urn valor calculado com base no conteúdo restante da respectiva mensagem (dentro de um intervalo de tempo) e seu identificador;
- se o valor da soma de verificação recebido for diferente do valor calculado, constatar o erro de comunicação no meio de conexão de dados, a unidade de controle de aquecimento HCU reportar a falha à unidade de controle de motor ECU e desligar o sistema de aquecimento.
[0054] Numa nona rotina, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de integridade de memória:
- a unidade de controle de aquecimento HCU checa a integridade da memória RAM de seu respectivo microcontrolador escrevendo pelo menos um valor na dita memória RAM e lendo-o, em seguida; se respectivos valores escrito e lido estiverem em desacordo, a unidade de controle de aquecimento HCU reporta a falha à unidade de controle do motor ECU e desliga o sistema de aquecimento;
- a unidade de controle de aquecimento HCU checa a integridade da memória EEPROM por meio de uma verificação cíclica de redundância (CRC cheek , se um erro for detectado, a unidade de controle de aquecimento HCU reporta a falha à unidade de controle do motor ECU e desliga o sistema de aquecimento até que a alimentação de energia do sistema seja desligada e restabelecida novamente; e
- a unidade de controle de aquecimento HCU checa a integridade da memória flash por meio de uma verificação cíclica de redundância; se um erro for detectado, a unidade de controle de aquecimento HCU reporta a falha à unidade de controle do motor ECU e desliga o sistema de aquecimento até que a alimentação de energia do sistema seja desligada e restabelecida novamente.
[0055] Numa décima rotina, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento HCU, dito método compreende as seguintes etapas, relativas a detecção de integridade de seu respectivo microcontrolador:
- monitorar um contador de reinicio (reset counter) associado ao respectivo microcontrolador da própria unidade de controle de aquecimento HCU, para verificar se houve reinicializações inesperadas;
- se o valor do contador de reinicio ultrapassar um valor predeterminado de ocorrências por ciclo de condução, a unidade de controle de aquecimento HCU deve desligar o sistema de aquecimento.
[0056] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa a concretização particular da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.

Claims

26 REIVINDICAÇÕES
1. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, do tipo que inclui pelo menos uma unidade de controle do motor (ECU), que inclui um respectivo microcontrolador, e pelo menos uma unidade de controle de aquecimento (HCU), que inclui um respectivo microcontrolador, ambas alimentadas por pelo menos uma fonte de tensão (10) e interligadas entre si e com pelo menos um elemento de aquecimento (13) por meio de um circuito eletrônico que inclui, ainda, pelo menos um relé principal (11) e pelo menos um relé secundário (12), CARACTERIZADO pelo fato de a unidade de controle de aquecimento (HCU): efetuar o diagnóstico de pelo menos um elemento de aquecimento (13); efetuar o diagnóstico do estado operacional de dito pelo menos um relé secundário (12); efetuar o diagnóstico de si própria e de respectivos meios de conexão de dados (14).
2. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao diagnóstico do pelo menos um elemento de aquecimento (13), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de curto-circuito para um ponto de ater- ramento: checar os elementos de aquecimento (13), mensurando um primeiro parâmetro elétrico no referido pelo menos um elemento de aquecimento (13), enquanto este se encontra ativo, e comparando com um valor de referência; se o valor medido for maior do que o valor de referência, constatar a necessidade de substituição do dito pelo menos um elemento de aquecimento (13) e/ou a necessidade de reparar o curto- circuito entre a unidade de controle de aquecimento (HCU) e dito pelo menos um elemento de aquecimento (13).
3. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao diagnóstico do pelo menos um elemento de aquecimento (13), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de curto-circuito para a fonte de tensão (10): checar os elementos de aquecimento (13), mensurando um segundo parâmetro elétrico no referido pelo menos um elemento de aquecimento (13), enquanto este se encontra inativo, e comparando com um valor de referência; se o valor medido for maior do que zero, constatar a necessidade de substituição do dito pelo menos um elemento de aquecimento (13) e/ou a necessidade de reparar o curto-circuito entre a unidade de controle de aquecimento (HCU) e dito pelo menos um elemento de aquecimento (13).
4. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao diagnóstico do pelo menos um elemento de aquecimento (13), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de circuito aberto: checar os elementos de aquecimento (13), mensurando um primeiro parâmetro elétrico no referido pelo menos um elemento de aquecimento (13) e comparando com um valor de referência; se, por um período predeterminado de tempo, o valor medido do segundo parâmetro elétrico for menor do que um valor de referência, uma falha é reportada pela unidade de controle de aquecimento (HCU) para a unidade de controle do motor (ECU) e o sistema de aquecimento é desligado.
5. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao diagnóstico do pelo menos um elemento de aquecimento (13), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de superaquecimento: checar os elementos de aquecimento (13), mensurando um terceiro parâmetro elétrico no referido pelo menos um elemento de aquecimento (13) e comparando com um valor de referência; se, por um período predeterminado de tempo, o valor medido for maior do que um limite predeterminado, medir um primeiro parâmetro elétrico no referido pelo menos um elemento de aquecimento (13); se o primeiro parâmetro elétrico for maior do que um limite predeterminado, uma falha é reportada pela unidade de controle de aquecimento (HCU) para a unidade de controle do motor (ECU) e o sistema de aquecimento é desligado.
6. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao diagnóstico do estado operacional do pelo menos um relé secundário (12), dito método compreende as seguintes etapas: checar dito pelo menos um relé secundário (12), mensurando um segundo parâmetro elétrico em um terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento (HCU) e comparando com um valor de referência; se, após realizado um comando de fechamento do dito pelo menos um relé secundário (12), o valor medido for nulo, constatar que o pelo menos um relé secundário (12) encontra-se travado em um primeiro estado operacional e a unidade de controle de aquecimento (HCU) reportar a falha para a unidade de controle do motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento; 29 se, após realizado um comando de abertura do dito pelo menos um relé secundário (12), o valor medido for não-nulo, constatar que o pelo menos um relé secundário (12) encontra-se travado em um segundo estado operacional e a unidade de controle de aquecimento (HCU) reportar a falha para a unidade de controle do motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento; neste caso, indicar um código de diagnóstico de problema (DTC) e realizar novas tentativas de abertura do relé secundário (12).
7. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas: checar um terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento (HCU), mensurando um segundo parâmetro elétrico no mesmo e comparando com valores de referência; se, após um comando de fechamento do dito pelo menos um relé secundário (12) ser realizado, o valor medido for não-nulo e menor do que um primeiro valor de referência, constatar a subtensão no terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento (HCU) e essa última reportar a falha para a unidade de controle do motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento; se, após um comando de fechamento do dito pelo menos um relé secundário (12) ser realizado, o valor medido for não-nulo e menor do que um segundo valor de referência, menor do que o primeiro valor de referência, constatar a não detecção de alimentação elétrica no terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento (HCU) e essa última reportar a falha para a unidade de controle do motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento; se, após um comando de fechamento do dito pelo menos 30 um relé secundário (12) ser realizado, o valor medido for não-nulo e maior do que um terceiro valor de referência, constatar a sobretensão no terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento (HCU) e essa última reportar a falha para a unidade de controle do motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento.
8. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de superaquecimento em uma placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento (HCU): medir a temperatura da placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento (HCU) em uma região próxima a um terminal de alimentação da unidade de controle de aquecimento (HCU); se a temperatura medida for maior do que um valor de referência, constatar o superaquecimento, desabilitar todos os elementos de aquecimento (13) e a unidade de controle de aquecimento (HCU) reportar a falha para a unidade de controle do motor (ECU).
9. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de superaquecimento em uma placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento (HCU): medir a temperatura da placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento (HCU) em uma região na qual são dispostos estágios de potência; 31 se a temperatura medida for maior do que um valor de referência, constatar o superaquecimento, desabilitar todos os elementos de aquecimento (13) e a unidade de controle de aquecimento (HCU) reportar a falha para a unidade de controle do motor (ECU).
10. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de superaquecimento em uma placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento (HCU): medir a temperatura da placa de circuito impresso da unidade de controle de aquecimento (HCU) em uma região próxima a um microcontrolador; se a temperatura medida for maior do que um valor de referência, constatar o superaquecimento, desabilitar todos os elementos de aquecimento (13) e a unidade de controle de aquecimento (HCU) reportar a falha para a unidade de controle do motor (ECU).
11. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de deslocamento de ter- ra/massa entre a unidade de controle de aquecimento (HCU) e um respectivo ponto de aterramento do dito pelo menos um elemento de aquecimento (13): medir o deslocamento de terra/massa entre a unidade de controle de aquecimento (HCU) e o respectivo ponto de aterramento do dito pelo menos um elemento de aquecimento (13); se o valor medido for maior do que um primeiro valor de re- 32 ferência, constatar que o deslocamento de terra/massa está acima de um limite positivo, reportar a falha à unidade de controle de motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento; se o valor medido for menor do que um segundo valor de referência, constatar que o deslocamento de terra/massa está abaixo de um limite negativo, reportar a falha à unidade de controle de motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento.
12. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de erro em um estágio de potência que alimenta o dito pelo menos um elemento de aquecimento (13): verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico é não-nulo, quando o comando da unidade de controle de aquecimento (HCU) para o dito pelo menos um elemento de aquecimento (13) corresponder ao estado operacional desligado; verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico é nulo, quando o comando da unidade de controle de aquecimento (HCU) para o dito pelo menos um elemento de aquecimento (13) corresponder ao estado operacional ligado; se sim, para pelo menos uma das premissas anteriores, a unidade de controle de aquecimento (HCU) reportar a falha à unidade de controle do motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento.
13. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de erro em um estágio de po- 33 tência que alimenta o relé secundário (12): verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico é não nulo, próximo aos valores atuais de alimentação do sistema (por exemplo, 12V), quando o comando da unidade de controle de aquecimento (HCU) para o dito relé secundário (12) corresponder ao estado operacional ligado; verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico é próximo ao valor de referência de carga desconectada, quando o comando da unidade de controle de aquecimento (HCU) para o dito relé secundário (12) corresponder ao estado operacional ligado; verificar, no referido estágio de potência, se um parâmetro elétrico é nulo, quando o comando da unidade de controle de aquecimento (HCU) para o dito relé secundário (12) corresponder ao estado operacional desligado; se sim, para pelo menos uma das premissas anteriores, a unidade de controle de aquecimento (HCU) reportar a falha à unidade de controle do motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento.
14. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de erro de comunicação entre a unidade de controle de aquecimento (HCU) e a unidade de controle do motor (ECU): verificar o valor da soma de verificação recebido em uma mensagem e comparar com um valor calculado; se o valor da soma de verificação recebido for diferente do valor calculado, constatar o erro de comunicação no meio de conexão de dados, a unidade de controle de aquecimento (HCU) reportar a fa- 34 lha à unidade de controle de motor (ECU) e desligar o sistema de aquecimento.
15. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de integridade de memória: a unidade de controle de aquecimento (HCU) checa a integridade da memória RAM de seu respectivo microcontrolador escrevendo pelo menos um valor na dita memória RAM e lendo-o, em seguida; se respectivos valores escrito e lido estiverem em desacordo, a unidade de controle de aquecimento (HCU) reporta a falha à unidade de controle do motor (ECU) e desliga o sistema de aquecimento; a unidade de controle de aquecimento (HCU) checa a integridade da memória EEPROM por meio de uma verificação cíclica de redundância; se um erro for detectado, a unidade de controle de aquecimento (HCU) reporta a falha à unidade de controle do motor (ECU) e desliga o sistema de aquecimento; e a unidade de controle de aquecimento (HCU) checa a integridade da memória flash por meio de uma verificação cíclica de redundância; se um erro for detectado, a unidade de controle de aquecimento (HCU) reporta a falha à unidade de controle do motor (ECU) e desliga o sistema de aquecimento.
16. Método de autodiagnóstico de sistema de aquecimento de combustível, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo fato de que, no que se refere ao autodiagnóstico da própria unidade de controle de aquecimento (HCU), dito método compreende as seguintes etapas, relativas à detecção de integridade de seu respectivo microcontrolador: monitorar um contador de reinicio associado ao respectivo 35 microcontrolador da própria unidade de controle de aquecimento (HCU); se o valor do contador de reinicio ultrapassar um valor predeterminado de ocorrências por ciclo de condução, a unidade de con- trole de aquecimento (HCU) deve desligar o sistema de aquecimento.
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