BR102013007868A2 - Método e dispositivo para controlar a operação do freio motor em motores de combustão interna - Google Patents

Abstract

Método e dispositivo para controlar a operação do freio motor em motores de combustão interna. A presente invenção refere-se a um método e a um dispositivo para controlar a operação de freio motor em motores de combustão interna para veículos motorizados, em que o motor de combustão interna é oeprado com injeção direta de combustível e uma aba de freio controlável é fornecida no sistema de gás de exaustão para reter gases de exaustão na operação de freio motor, e, além disso, tem um dispositivo de recirculação de gás de exaustão tendo uma válvula egr que é disposta a montante da aba de freio e uma linha de recirculação que conecta o sistema de gás de exaustão ao sistema de admissão do motor de combustão interna e durante a operação de acionamento controla uma quantidade definida de gás de exaustão recirculado em relação ao ar de combustão. A fim de evitar temperatura excessivas críticas nas válvulas de injeção, é sugerido que na operação do freio motor (mb) a válvula egr (13) seja mais ou menos aberta dependendo dos parâmetros de operação (n, t~ e~) do motor de combustão interna (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E DISPOSITIVO PARA CONTROLAR A OPERAÇÃO DO FREIO MOTOR EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA". A presente invenção refere-se a um método para controlar a o-peração do freio motor em motores de combustão interna em veículos motorizados de acordo com o preâmbulo da Reivindicação 1 e a um dispositivo para realizar este método de acordo com o preâmbulo da Reivindicação 10.

No caso de motores de combustão interna altamente comprimida tendo uma aba de freio no sistema de gás de exaustão é possível que no modo de sobreaquecimento (operação de freio motor) altas temperaturas ocorram nas câmaras de combustão, cujas altas temperaturas podem possivelmente ser prejudiciais para as válvulas de injeção do sistema de injeção direto. É conhecido da DE 198 47 388 B4 injetar combustível a fim de resfriar as válvulas de injeção mesmo que na operação do freio motor. O objetivo da invenção é fornecer um método através do qual é possível, sem custos estruturais adicionais, neutralizar qualquer aquecimento excessivo, em particular das válvulas de injeção. Além disso, um dispositivo vantajoso para realizar o método é proposto.

Esse objetivo é atingido através das características das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas da invenção são o assunto das reivindicações dependentes. É proposto de acordo com a invenção que na operação do freio motor a válvula EGR [recirculação de gás de exaustão] do dispositivo de re-círculação de gás de exaustão seja mais ou menos aberta de uma maneira predeterminada e/ou definida dependendo de pelo menos um parâmetro de operação definido do motor de combustão interna. Surpreendentemente foi mostrado que, consequentemente, as temperaturas críticas nas válvulas de injeção podem ser evitadas, em que o desempenho do freio motor é levemente reduzido. Ao fazer isso, deve ser considerado como sendo particularmente vantajoso que, no caso de um dispositivo de recirculação de gás de exaustão existente, é apenas necessário alterar o software em um dispositivo de controle existente, como consequência do que o método pode do mesmo modo ser facilmente retroajustado em motores de combustão interna existentes.

Em uma implementação particularmente simples do método, a válvula EGR pode ser mais ou menos aberta de uma maneira predeterminada e/ou definida dependendo da velocidade rotacional do motor de combustão interna na operação do freio motor, em particular de tal maneira que diferentes velocidades rotacionais ou diferentes faixas de velocidade rotacional são diferentes graus de abertura estabelecidos da válvula EGR durante a operação do freio motor. Por exemplo, no caso de uma aba EGR incorporada como uma válvula EGR, é possível no caso de uma primeira velocidade rotacional alta predeterminar um ângulo de abertura maior do que é predeterminado no caso de uma velocidade rotacional comparativamente mais baixa. O ajuste gradual do grau de abertura pode ser realizado nesse caso, por exemplo, de uma maneira linear, mas também em etapas. Consequentemente, é relativamente simples fazer um ajuste para adaptar os fluxos de massa de gás de exaustão respectivos ocorrendo e as condições de pressão com um desempenho de freio mais alto preferido na faixa de velocidade rotacional menor e com um desempenho de freio comparativamente menor na faixa de velocidade rotacional maior do motor de combustão interna.

Como uma alternativa ou adicionalmente a isso, a válvula EGR pode ser mais ou menos aberta de uma maneira predeterminada e/ou definida dependendo da temperatura atual respectiva preferivelmente detectada e/ou determinada e/ou predeterminada dos bicos injetares do sistema de injeção direta na operação do freio motor, em particular de tal maneira que diferentes temperaturas ou faixas de temperatura dos bicos injetares são também diferentes graus de abertura estabelecidos da válvula EGR e/ou ao atingir um limiar de temperatura predeterminado a válvula EGR é completamente aberta. Por exemplo, pode ser determinado que do início da operação do freio motor o gradiente de abertura da válvula EGR aumenta com a temperatura crescente dos bicos injetares até que ao atingir uma temperatura de limiar definido a válvula EGR é completamente aberta e permanece assim por um período de tempo predeterminado. A fim de atingir um desempenho de freio mais alto possível no caso de uma operação do freio motor de início, a válvula EGR pode, adicionalmente, ser aberta apenas com um tempo de atraso, em outras palavras, após um intervalo de tempo definido começando do fechamento da aba do freio. Consequentemente, a inércia de temperatura dos bicos injetores é u-sada para um desempenho de freio completo até o ponto em que o limiar de temperatura crítica ocorre e apenas então a válvula EGR é aberta. Fundamentalmente, a válvula EGR pode, no entanto, também ser aberta imediatamente no início da operação do freio motor.

Em um desenvolvimento particularmente vantajoso do método, a abertura da válvula EGR pode ser controlada por meio de uma combinação de diversos parâmetros de operação predeterminados e/ou definidos do motor de combustão interna de tal maneira que uma velocidade rotacional definida do motor de combustão interna é mantida na operação do freio motor. Consequentemente, um controle de velocidade do veículo motorizado é a-tingido no modo de sobreaquecimento dentro dos limites através da válvula EGR, em que (por exemplo, sobreposto em relação ao controle de temperatura) a operação do freio motor é controlada de tal maneira que uma velocidade rotacional definida que é ajustada, por exemplo, através de um sistema de controle é mantida. Ao fazer isso, o desempenho de freio pode também ser reduzido através da válvula EGR mesmo se a velocidade ajustada e/ou a velocidade rotacional do motor de combustão interna tiverem que ser mantidas.

Além disso, é possível de uma maneira conhecida per se na o-peração do freio motor através do sistema de injeção direta transportar uma quantidade definida de combustível como uma injeção auxiliar, em que essa medida pode ser incorporada a fim de atingir um desempenho de freio maior e/ou reduzir a temperatura nos bicos injetores.

Em prática, qualquer sistema de controle, por exemplo, um dispositivo de controle e/ou uma combinação de dispositivo de controle, pode ser fornecido a fim de realizar o método, através do que inter alia a válvula EGR do dispositivo de recirculação de gás de exaustão é controlada. É pos- sível na operação do freio motor sobrepor um modo de operação do freio motor no dispositivo de controle e/ou através do dispositivo de controle, cujo modo de freio motor controla a abertura da válvula EGR pelo menos em resposta a sinais de um sensor de velocidade rotacional e/ou sensores de temperatura e o fechamento da aba de freio no sistema de gás de exaustão.

Valores de temperatura do motor de combustão interna e/ou das válvulas de injeção e/ou do ar de admissão podem ser transmitidos ao dispositivo de controle como um sinal de temperatura, em que, por exemplo, é possível determinar que a válvula EGR pode apenas ser aberta uma vez que o limiar de temperatura definido tenha sido atingido. Os valores de temperatura podem ser tirados dos modelos de temperatura e/ou curvas características e/ou de variáveis equivalentes, tais como velocidade rotacional, e/ou são fundamentalmente também detectados através de sensores de temperatura.

Finalmente, o motor de combustão interna pode ser operado de uma maneira conhecida per se usando turboalimentação de gás de exaustão, em que a aba de freio é posicionada a montante ou a jusante da turbina de gás de exaustão, mas a jusante da linha de recirculação de ramificação no dispositivo de recirculação de gás de exaustão.

As vantagens que surgem quando se utiliza o dispositivo já foram mencionadas anteriormente em detalhes, de modo que a esse respeito é feita referência aos detalhes anteriormente fornecidos.

Uma modalidade exemplar da invenção é descrita em detalhes abaixo em referência aos desenhos esquemáticos anexos, em que: Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um motor de combustão interna alinhado com múltiplos cilindros tendo turboalimentação de gás de exaustão e um dispositivo de recirculação de gás de exaustão e tendo uma aba de freio que é disposta no sistema de gás de exaustão a fim de controlar uma operação do freio motor; e Figura 2 mostra um gráfico ilustrando a operação do freio motor, o desempenho de freio atual e a curva de temperatura das válvulas de injeção do motor de combustão interna sendo influenciados pela abertura da válvula EGR do dispositivo de recirculação de gás de exaustão. A figura 1 ilustra um motor de combustão interna 1 (por exemplo, um motor a diesel) tendo nesse caso apenas a título de exemplo seis cilindros e sistema de injeção de combustível direta em suas câmeras de combustão através das válvulas de injeção 2 que são apenas indicadas. O motor de combustão interna 1 compreende um único sistema de gás de exaustão ilustrado parcialmente tendo um coletor de gás de e-xaustão 3 e uma linha de gás de exaustão 4. Uma aba de freio 6 que pode ser controlada através de um dispositivo de controle eletrônico 5 é instalada na linha de gás de exaustão 4. O motor de combustão interna 1 é operado com turboalimenta-ção de gás de exaustão, em que o turboalimentador de gás de exaustão é integrado com sua turbina de gás de exaustão 7 na linha de gás de exaustão 4. O compressor 8 do turboalimentador de gás de exaustão atrai ar de combustão através de uma linha de admissão 9 que é apenas indicada e transporta o dito ar de admissão através de uma linha de pressão de coletor 10 e um distribuidor de admissão 11 para as câmeras de combustão do motor de combustão interna 1.

Uma linha de recirculação de gás de exaustão 12 é fornecida entre o coletor de gás de exaustão 3 e o distribuidor de admissão 11 e uma válvula (EGR) de recirculação de gás de exaustão 13 é instalada na dita linha de gás de exaustão adjacente a um resfriador de gás de exaustão (não ilustrado). A válvula EGR 13 é controlada de acordo com os dados de operação do motor de combustão interna 1 através do dispositivo de controle 5. A válvula 13 pode, por exemplo, ser qualquer elemento de restrição e/ou de desligamento, que é aberto, por exemplo, através de uma válvula proporcional.

Os bicos injetores 2 são conectados a um dispositivo de injeção de combustível (por exemplo, trilho comum) e no método de injeção direta injeta a quantidade de combustível determinada através do dispositivo de controle 5. É desnecessário dizer que a menos que descrito de outro modo, o motor de combustão interna e seus dispositivos de operação podem ser de uma estrutura e design convencionais. A operação do freio motor regular é, por exemplo, ativada através de um pedal (não mostrado), em que um sinal MB é transmitido ao dis-5 positivo de controle 5 e o dito dispositivo de controle abre e/ou fecha a aba de freio 6. Ao fazer isso, a válvula EGR 13 é fechada na operação do freio motor regular e a injeção de combustível é interrompida.

Adicionalmente aos numerosos parâmetros de operação, a velocidade rotacional n do motor de combustão interna 1 é derivada no dispositi-10 vo de controle 5 através de um sensor de velocidade rotacional e, por exemplo, variáveis equivalentes ou baseadas em modelo; ou os sinais de temperatura TEsão transmitidos através de um sensor de temperatura disposto em uma das válvulas de injeção 2.

Software possuindo um modo de operação do freio motor é so-15 breposto no dispositivo de controle 5 e o dito modo de operação do freio motor no caso de uma operação do freio motor ativado e aba de freio fechada 6 mais ou menos abre a válvula EGR 13 gradualmente e/ou continuamente dependendo da temperatura predeterminada TE das válvulas de injeção 2 e/ou dependendo da velocidade rotacional atual n do motor de combustão 20 interna 1 e adicionalmente controla uma injeção auxiliar de combustível através de válvulas de injeção 2.

Se um limiar de temperatura definida é atingido nas válvulas de injeção 2 e/ou uma velocidade rotacional do motor definida n está presente na operação do freio motor, então após um intervalo de tempo definido (de-25 sempenho de freio motor completo pequeno) ter passado, a válvula EGR 13 é aberta, como consequência do que o gás de exaustão é recirculado através da linha de recirculação 12 e a contrapressão do gás de exaustão a montante da aba de gás de exaustão 13 é reduzida junto com a redução relacionada no desempenho de freio motor. Ao mesmo tempo, a injeção auxili-30 ar de combustível pode ser controlada com antecedência ou retardamento através das válvulas de injeção 2 a fim de fornecer seu resfriamento adicional. O gráfico de acordo com a figura 2 mostra, por exempio, a influência da recirculação do gás de exaustão na operação do freio motor na temperatura TE das válvulas de injeção 2, como consequência do que temperaturas excessivas prejudiciais podem ser evitadas nesse local. A linha pontilhada MB descreve o estado da aba de freio 6 que é fechada iniciando em 0% a 100% através do sinal MB a fim de acionar a o-peração do freio motor. A linha tracejada TE indica o crescimento subsequente na temperatura dos bicos injetores 2, em que um intervalo de tempo t pode decorrer antes da válvula EGR 13 ser ainda mais aberta, como ilustrado pela linha traço e ponto 13. A abertura da válvula EGR 13 provoca uma redução no desempenho do freio motor de acordo com a linha MBL e os mesmos resultados sem aumento adicional na temperatura TE.

Como detalhado, a abertura da válvula EGR 13 é também influenciada pela velocidade rotacional n do motor de combustão interna, de modo que, por exemplo, pode ser determinado que a válvula EGR 13 é ainda aberta à medida que a velocidade rotacional n aumenta (não ilustrada no gráfico) e a contrapressão de gás de exaustão associada é ainda reduzida ou é também mantida constante.

Também é possível através da abertura descrita da válvula EGR 13 provocar dentro de um escopo limitado uma operação de controle de velocidade rotacional e/ou operação de controle de velocidade do veículo motor no modo de sobreaquecimento através do dispositivo de controle 5, em que o dito dispositivo de controle que é acoplado a um sistema de controle (não ilustrado) mantém uma velocidade rotacional de motor ajustada n devido ao fato de a válvula EGR 13 ser mais ou menos aberta em uma quantidade definida. É desnecessário dizer que ao fazer isso o limiar de temperatura nas válvulas de injeção 2 prevalece e ao atingir o limiar da temperatura a função de controle é interrompida.

Quando a operação do freio motor é terminada através do sinal MB e através da abertura da aba de freio 6, a válvula EGR 13 é simultaneamente fechada inicialmente antes da operação regular do motor de combustão interna 1 sendo reativado através do dispositivo de controle 5. A invenção não é limitada à modalidade exemplar descrita. Consequentemente, em uma modalidade simplificada, também é possível usar apenas os sinais de velocidade rotacional n em conjunção, se necessário, com uma injeção auxiliar a fim de evitar temperaturas críticas excessivas nas válvulas de injeção 2 na operação do freio motor. A turboalimentação de gás de exaustão pode, se necessário, também ser realizada através de carregamento de registro com um turboali-mentador de gás de exaustão de baixa pressão e um turboalimentador de gás de exaustão de alta pressão; se necessário, também é possível não fornecer turboalimentação de gás de exaustão do motor de combustão interna.

Parâmetros adicionais para controlar a válvula EGR 13 do dispositivo de recirculação de gás de exaustão podem ser sensores para a con-trapressão do gás de exaustão a montante da aba de gás de exaustão 6, a temperatura do gás de exaustão, a temperatura de admissão de cilindro, a temperatura do motor de combustão interna, etc. Alguns desses parâmetros já estão prontamente disponíveis nos dispositivos de controle convencionais 5 e podem ser avaliados de modo correspondente. O dispositivo de controle 5 pode ser fundamentalmente um dispositivo de controle de motor, no entanto, um dispositivo de controle eletrônico que é independente do dispositivo de controle de motor e possui as entradas descritas n, MB, TE, etc. é preferido.

Claims (11)

1. Método para controlar a operação do freio motor em motores de combustão interna para veículos motorizados, em que o motor de combustão interna é operado com injeção direta do combustível e uma aba de freio controlável é fornecida no sistema de gás de exaustão a fim de reter os gases de exaustão na operação do freio motor, e, além disso, possui um dispositivo de recirculação de gás de exaustão tendo uma válvula de recircu-lação de gás de exaustão (EGR) que é disposta a montante da aba de freio e uma linha de recirculação que conecta o sistema de gás de exaustão ao sistema de admissão do motor de combustão interna e durante a operação de acionamento controla uma quantidade definida de gás de exaustão recir-culado em relação ao ar de combustão, caracterizado pelo fato de que na operação do freio motor (MB), a válvula EGR (13) é aberta dependendo de pelo menos um parâmetro de operação predeterminado (n, Te) do motor de combustão interna (1), em particular de tal maneira que o grau de abertura e/ou o grau de abertura da válvula EGR (13) são predeterminados dependendo do valor determinado e/ou detectado do pelo menos um parâmetro de operação (n, TE) na operação do freio motor.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula EGR (13) é aberta de uma maneira predeterminada e/ou definida dependendo da velocidade rotacional (n) do motor de combustão interna (1) na operação do freio motor, em que é preferencialmente determinado que velocidades rotacionais diferentes ou faixas de velocidade rotacional diferentes da fase de operação do freio motor são graus de abertura diferentes estabelecidos da válvula EGR (13).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a válvula EGR (13) é aberta de uma maneira predeterminada e/ou definida dependendo da temperatura preferivelmente detectada e/ou determinada e/ou predeterminada atual (TE) dos bicos injetores (2) do sistema de injeção direta na operação do freio motor, em que é preferencialmente determinado que temperaturas diferentes (TE) ou faixas de temperatura dos bicos injetores (2) são graus de abertura diferentes estabelecidos da válvula EGR (13) e/ou ao atingir uma temperatura definida (limiar de temperatura), a válvula EGR (13) é completamente aberta.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a válvula EGR (13) é apenas aberta após um intervalo de tempo definido (t) começando do fechamento da aba de freio (6) e, consequentemente, em retardamento.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a abertura da válvula EGR (13) é controlada por meio de uma combinação de diversos parâmetros de operação definidos e/ou predeterminados do motor de combustão interna (1) de tal maneira que uma velocidade rotacional definida (n) do motor de combustão interna (1) é mantida na operação do freio motor.

6. Método de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que na operação do freio motor uma quantidade definida de combustível é injetada como uma injeção auxiliar através do sistema de injeção direta (2).

7. Método de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um modo de operação do freio motor é sobreposto e/ou predeterminado em um dispositivo de controle eletrônico (5) na operação do freio motor, cujo modo de operação do freio motor controla a abertura da válvula EGR (13) pelo menos dependendo de um sinal de velocidade rotacional e/ou sinal de temperatura e o fechamento da aba de freio (6) no sistema de gás de exaustão.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os valores de temperatura do motor de combustão interna e/ou das válvulas de injeção (2) e/ou do ar de admissão que são detectados e/ou determinados são transmitidos ao dispositivo de controle (5) como um sinal de temperatura.

9. Método de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o motor de combustão interna (1) é operado com turboali-mentação de gás de exaustão, em que a aba de freio (6) é posicionada a montante ou a jusante da turbina de gás de exaustão (7), mas a jusante da linha de recirculação de ramificação (12) do dispositivo de recirculação de gás de exaustão.

10.

Dispositivo para realizar um método para controlar a operação do freio motor em motores de combustão interna para veículos motorizados, em particular como definido em qualquer uma das reivindicações de método precedentes, tendo um motor de combustão interna que é operado com injeção direta, tendo uma aba de freio controlável no sistema de gás de exaustão, tendo um dispositivo de recirculação de gás de exaustão que compreende uma linha de recirculação e uma válvula EGR que é disposta a montante da aba de freio, em que a linha de recirculação conecta o sistema de gás de exaustão ao sistema de admissão do motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que a válvula EGR (13) é acoplada e/ou incorporada a um dispositivo de controle eletrônico (15) de tal maneira que a dita válvula EGR é aberta na operação de freio motor (11B) de uma maneira predeterminada e/ou definida dependendo do pelo menos um parâmetro de operação predeterminado (11, TE) do motor de combustão interna.