BR112015025552B1

BR112015025552B1 - Método para a operação de um motor de combustão interna

Info

Publication number: BR112015025552B1
Application number: BR112015025552-3A
Authority: BR
Inventors: Haris Hamedovic; Andreas Gutscher; Andrea Krusch; Andreas Posselt; Marko Lorenz
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2022-03-29
Also published as: RU2649308C2; JP6220444B2; WO2014166654A1; KR102121722B1; BR112015025552A2; EP2984323A1; JP2016514800A; CN105143647A; CN105143647B; KR20150139862A; DE102013206551A1; RU2015148493A; US20160084183A1; RU2649308C9; US9926869B2

Abstract

MÉTODO DE ADAPTAÇÃO DA COMPENSAÇÃO TRANSIENTE. A presente invenção refere-se a um método para adequação de uma compensação transiente através de uma alteração do valor-lambda para a operação de um motor de combustão com um compartimento combustor, abrangendo o compartimento combustor uma primeira abertura de admissão, unida com um primeiro tubo de aspiração, no qual está integrada uma primeira válvula injetora, sendo que o compartimento combustor abrange uma segunda abertura de admissão que está unida com o segundo tubo de aspiração, no qual está integrada uma segunda válvula injetora, sendo que na operação normal será injetada uma quantidade predeterminada de combustível e sendo que a quantidade predeterminada de combustível é constituída de uma primeira quantidade de combustível a ser injetada pela a primeira válvula de admissão e de uma segunda quantidade de combustível a ser injetada pela a segunda válvula de admissão, sendo que em um primeiro passo do método, a primeira válvula injetora permanece fechada e em um segundo passo do método, a primeira válvula injetora será reaberta, sendo que no segundo passo do método será injetada uma primeira quantidade de combustível de teste através de uma primeira abertura de admissão, e uma segunda quantidade de combustível (...).

Description

Estado da técnica

[0001] A presente invenção refere-se a um motor de combustão.

[0002] Esses motores de combustão são geralmente conhecidos e são operados por ser alimentado para a câmera de combustão uma mistura de ar-combustível durante o passo da aspiração. Para produzir a mistura de ar-combustível, válvulas injetoras injetam e pulverizam uma quantidade predeterminada de combustível dentro de um tubo de sucção que através de uma abertura de entrada está unido com a câmera de combustão. Uma chapeleta de estrangulamento integrada no tubo de aspiração determina qual a quantidade de ar fresco será aspirada na direção da câmera de combustão. Com a abertura da chapeleta de estrangulamento será ocasionado um aumento de pressão dentro do tubo de sucção, com o que será reduzida a tendência à evaporação do combustível injetado. Juntamente com o combustível que, por exemplo, é injetado pela a válvula injetora contra a parede do tubo de aspiração, o combustível também se deposita em virtude da menor tendência a evaporação durante a abertura da chapeleta estranguladora, na parede do tubo de aspiração. No caso do fechamento desta chapeleta de estrangulamento, será reduzida a pressão dentro do tubo de aspiração, a tendência à evaporação aumenta e combustível depositado na parede evapora para o interior do tubo de aspiração, com o que a mistura de ar-combustível fica levemente engraxada. Em ambos os casos o volume de combustível, ou seja, a quantidade de combustível real, alimentada para a câmera de combustão, se diferencia da quantidade de combustível previsto, ou seja, da quantidade teórica de combustível.

[0003] Portanto é geralmente conhecido que a quantidade de combustível prevista, injetada dentro do tubo de aspiração seja de tal modo ajustada no sentido de que, por ocasião de uma alteração da carga, sejam compensadas as perdas, ou seja, quantidades adicionais de combustível que resultam, por exemplo, da deposição do combustível na parede.

[0004] Este procedimento é designado como compensação transiente, estando descrito, por exemplo, no documento DE 10 2007 005 381 A1. No contesto de uma compensação transiente econômica e ecologicamente útil é necessário conhecer por um lado qual deve ser a extensão da alteração da mistura de combustível necessária para compensação e para a respectiva situação operacional e, por outro lado, aproveitando este conhecimento para que, na dependência de parâmetros de trabalho como, por exemplo, a pressão do tubo de aspiração, corrigir a quantidade de combustível predeterminada. Quanto mais precisamente, neste procedimento, estiver conhecida a alteração do volume de combustível necessário para a compensação transiente, tanto mais precisamente poderá se verificar adequação desta compensação transiente. Não se verificando uma compensação transiente, ou sendo feita uma compensação transiente errada, existe o perigo de que a mistura de ar-combustível fique mais magra, ou seja, com maior índice de graxa na câmera de combustão. Nestas circunstancias poderão então ocorrer falhas de potencial até as falhas da combustão. Por outro lado, a determinação mais precisa possível do volume de combustível necessário para a compensação transiente permite uma operação do motor de combustão com reduzidas emissões e uniformizada.

[0005] Para a determinação da quantidade da compensação poderá ser usado à qualidade da película da parede no tubo de aspiração. A quantidade do combustível depositado e, portanto, a qualidade da película da parede, especialmente da sua espessura, dependem de numerosos parâmetros, como por exemplo, a temperatura do tubo de aspiração, a pressão do tubo de aspiração e das rotações. Portanto será conveniente conhecer a qualidade da película da parede baseado nesses parâmetros, especialmente para diferentes situações operacionais e poder adequar, com o auxílio desta dependência, a compensação transiente para diferentes condições. No caso, é convencional controlar a quantidade de combustível injetada através de uma unidade de controle, ou seja, por meio de um aparelho de controle, na dependência da situação de serviço, levando em conta à respectiva compensação transiente necessária, especialmente no caso de saltos de carga.

[0006] Ao ser conhecida uma vez a alteração do combustível ao ser injetado, necessária para cada motor de combustão com vistas a dependência individual necessária para a compensação transiente, baseadas em diferentes parâmetros, especialmente da pressão do tubo de aspiração, e tendo havido um ajuste da compensação transiente para cada posição operacional não se pode excluir que a alteração da quantidade de combustível necessária para a compensação transiente se modifique com o decorrer do tempo. Na realidade deve se partir do pressuposto que se modifica a qualidade da película da parede e, portanto, também a alteração do combustível, necessária para a compensação transiente, por exemplo, devido a impurezas no tubo de aspiração ou semelhantes fatores. Uma compensação destas variações requer que as compensações transientes precisam ser novamente ajustadas a fim de garantir uma operação do motor de combustão mais pobre possível em emissões. A repedida adequação da compensação transiente com o método do estado da técnica implica tanto em elevados custo como também em tempo e grande esforço.

Descrição da invenção

[0007] O método de acordo com a invenção para a adequação da compensação transiente para o motor da combustão, de acordo com a invenção, em comparação com o estado da técnica apresenta a vantagem de ser possível fazer conclusões, a custo vantajoso e também sem grande esforço adicional, com relação aos desvios da quantidade de combustível prevista para a câmera de combustão.

[0008] De acordo com a invenção está previsto que em um primeiro passo do método será evitado que o combustível dentro de um tubo de aspiração (isto é, o primeiro tubo de aspiração) que conduz até a câmera de combustão, receba a injeção. Ao mesmo tempo, durante o primeiro passo do método será conduzido para a câmera de combustão, através do segundo tubo de sucção (isto é, o segundo tubo), ou seja, sobre vários outros tubos de aspiração, uma quantidade de combustível adicional que corresponde a quantidade de combustível que é injetada em caso de operação normal em ambos, ou seja, em todos os tubos de aspiração.

[0009] Durante o primeiro passo do método, o combustível que se depositou na parede do primeiro tubo de aspiração passa a evaporar e enriquece a mistura de ar-combustível que é conduzida para o interior da câmera de combustão.

[0010] O enriquecimento da mistura de ar-combustível que se apresenta durante o primeiro passo do método, poderá ser verificado com base na alteração de um valor lambda, isto é baseado em uma alteração do valor lambda. Uma sonda-lambda que está disposto preferencialmente na saída da câmera de combustão, ou seja, na variedade de compartimentos combustores previstos no motor de combustão, o na seção da descarga, determinando um valor lambda que quantifica o conteúdo restante de oxigênio no gás de escape que está sendo descarregado da câmera de combustão. Especialmente, durante este primeiro passo do método poderá ser observada uma saída da parte de graxa, isto é uma diminuição com subsequente aumento do valor lambda.

[0011] Em um segundo passo do método, a primeira quantidade de combustível de teste será injetada pela a primeira válvula injetora no primeiro tubo de aspiração, e a segunda quantidade de combustível de teste, através da segunda válvula ejetora, será injeta no segundo tubo de aspiração. O somatório da primeira e segunda quantidade de combustível corresponde no caso a quantidade de combustível predeterminada em caso de operação normal, ou seja, a quantidade de combustível adicional. Isto resulta com que no primeiro tubo de aspiração se produz um deposito de combustível na parede e a mistura de ar-combustível conduzida para a câmera de combustão fica progressivamente mais magra. A alteração do valor de lambda adquire durante o segundo passo do método a forma de uma saída da parcela magra, isto é o valor de lambda aumenta inicialmente e em seguida torna a cair.

[0012] A extensão e a duração de saída de graxa, ou seja, da parcela magra constitui uma medida para a diferença quantitativa entre a quantidade de combustível real e teórica dentro da câmera de combustão. Portanto, de acordo com a invenção, serão usadas as alterações do valor lambda, observadas para respectiva situação operacional, para o efeito da adequação da compensação transiente. No caso, a utilização de uma sonda lambda normalmente já presente no motor de combustão será vantajosa de acordo com a invenção porque está unidade possibilita poder abandonar o uso de outros meios de detecção, causando, portanto, custos adicionais, por exemplo, meios tais que determinam a qualidade da película da parede. Além disso, o método de acordo com a invenção oferece a vantagem que são levados em conta não somente aqueles desvios da quantidade teórico de combustível que resultam da deposição do combustível na parede do tubo de aspiração, porém também aquelas que são resultantes de outras causas potenciais.

[0013] Em uma modalidade preferida da presente invenção, em condições normais será injetada a primeira e a segunda quantidade de combustível e/ou no segundo passo do método, será injetada a primeira e a segunda quantidade teste de combustível de teste em partes iguais dentro do tubo de aspiração. É vantajoso no caso que as válvulas injetoras sejam de construção idêntica, com o que serão evitados custos adicionais que surgem pela a produção de outros tipos de válvulas injetoras.

[0014] Ao repetir o método para diferentes situações de operações, obtém-se uma visão sobre os desvios da quantidade real e teórica de combustível na dependência de todas as possíveis situações operacionais, sendo possível adequar a compensação transiente para cada situação operacional. Em uma modalidade preferida da invenção estará então previsto formar um campo característico que realiza a alocação para a respectiva situação operacional a compensação transiente adequada. Especialmente estará então previsto de corrigir através de um programa de controle, como por exemplo, através de um programa DOE a quantidade de combustível injetada para cada situação operacional. Uma especial montagem desta modalidade reside em que em diferentes situações operacionais, o motor de combustão possa ser operado de uma forma especialmente com reduzidas emissões, assegurando desta maneira a operação uniforme do motor de combustão.

[0015] Em outra modalidade preferida da presente invenção, a alteração do valor lambda será determinado no início do primeiro passo do método e/ou no começo do segundo passo do método. Se a alteração do valor lambda for registrada apenas no começo do primeiro ou apenas do começo do segundo passo do método, será possível, de forma vantajosa, reduzir o esforço de avaliação da sonda-lambda. Se a alteração do valor-lambda for verificada tanto no começo de primeiro como também no começo do segundo passo do método, será possível aumentar a precisão da medição.

[0016] Segundo outra modalidade preferida da presente invenção estará previsto, durante a operação pratica, realizar o primeiro e o segundo passo do método, isto é determinar o desvio da quantidade de combustível teórica previsto para a câmera de combustão, usando está adequação para compensação transiente. Com a inspeção de operação pratica compreende-se de aquela operação que não serve exclusivamente para fiz de testes. No caso será especialmente vantajoso que este procedimento será especialmente vantajoso ser dispensado testar no campo previu todas as situações operacionais imagináveis e formando em seguida o campo característico. Ao invés disso está previsto determinar sucessivamente o campo característico das quantidades de combustível reais e teóricas, isto é a qualidade da película da parede, sendo o campo característico antes existente ampliado, ou seja, corrigido em uma compensação transiente adequada, tão logo o motor de combustão estiver sendo operado em uma situação operacional até agora não levada em conta.

[0017] Em outra modalidade preferida da presente invenção, depois de um tempo predeterminado, a compensação transiente será novamente adequada para diferentes situações operacionais. Caso a dependência da qualidade da película da parede, ou seja, o desvio da quantidade de combustível previsto para a câmera de combustão da máquina de combustão registrar uma alteração, as novas compensações transientes ajustadas corresponderão aquelas que foram usadas até aquele momento.

[0018] Em outra modalidade preferencialmente preferida da presente invenção, em uma oportunidade mais próxima possível o motor de combustão entra automaticamente em uma face de teste (isto é, será realizado o primeiro e o segundo passo do método tão logo seja verificado que a sua emissão se altera depois do processo combustor, especialmente tornando-se mais deficiente). Por exemplo, uma piora poderia se expressar com base em um desvio do valor teórico do valorlambda ou também baseada em uma piora do valor do gás de escape na operação normal. Na fase de teste, a qualidade da película da parede será determinada de acordo com o método precedente e sobe diferentes possíveis situações operacionais, sendo, em seguida, novamente adequada a compensação transiente.

[0019] Exemplos de execução da presente invenção são mostrados nos desenhos e explicados mais detalhadamente na seguinte descrição.

Breve descrição dos desenhos.

[0020] As figuras mostram:

[0021] Figura 1 - Uma ilustração de uma parte de um motor de combustão.

[0022] Figura 2a - Uma apresentação esquemática de uma parte do motor de combustão que está realizando um primeiro passo do método de acordo com uma forma de realização exemplificada da presente invenção, sendo que as

[0023] Figuras 2b e 2c mostram a alteração temporal de uma quantidade de combustível depositada e a Figura 2d apresenta a alteração temporal de um valor-lambda.

[0024] Figura 3a apresenta esquematicamente uma parte do motor de combustão que está realizando um segundo passo de um método de acordo com uma modalidade exemplificada da presente invenção, sendo que as

[0025] Figuras 3b e 3c apresentam a alteração temporal de uma quantidade de combustível depositada e a Figura 3d apresenta a alteração temporal de um valor lambda.

[0026] Formas de realização da invenção.

[0027] A Figura 1 apresenta uma ilustração de parte de um motor de combustão 1 que abrangem uma câmera de combustão 2, uma válvula injetora 12, uma válvula de admissão 10’, um meio de ignição 13, uma abertura para válvula injetora 14, uma abertura de admissão 10 e um primeiro tubo de aspiração 11, enquanto que combustível 3 está sendo injetado no primeiro tubo de aspiração 11 na direção da câmera de combustão, estando também prevista um segundo tubo de aspiração (não mostrado na Figura 1). Durante a injeção o combustível é pulverizado na forma de cones em forma de spray o que é representado na Figura 1 através da linha tracejada. A apresentação permite reconhecer que em uma modalidade realística de um motor de combustão 1, por ocasião da injeção também é injetado combustível 3 contra a parede do tubo de aspiração 11.

[0028] As Figuras 2a e 2b mostram esquematicamente uma parte do motor de combustão 1 que está realizando um primeiro passo de um método de acordo com uma modalidade exemplificada da presente invenção. O motor de combustão apresenta a câmera de combustão 2, um primeiro e um segundo tubo de aspiração 11 e 21 e, por cada tubo de aspiração, apresenta pelo menos uma válvula injetora, isto é pelo menos duas válvulas injetoras 12, 22 a câmera de combustão de tal modo configurado que um pistão (não mostrado na figura) nele pode se mover bem como a parede da câmera de combustão conduz abertura de admissão 10, 20 pelas as quais é aspirado uma mistura de ar- combustível, bem como duas aberturas de saídas 30, 31 das quais são expelidos os gases de escape brutos após o processo da combustão, abrangendo a mistura de ar-combustível, da primeira câmera de combustão 2 para os tubos de descargas 32, 33. Na saída da câmera de combustão 2 encontra-se, normalmente, uma sonda-lambda que está em condições de determinar o teor restante do oxigênio no gás de escape. Na operação normal, a partir das duas válvulas injetoras 12, 22 será injetada uma quantidade de combustível predeterminado na direção das respectivas aberturas de admissão 10, 20 para os tubos de aspiração 11, 12, com o que, juntamente com o ar aspirado forma-se dentro do respectivo tubo de aspiração na mistura de ar-combustível. A quantidade do ar aspirado será variada de acordo com uma chapeleta de estrangulamento. Quando o motor de combustão 1 deve disponibilizar, por exemplo, um toque maior, abre-se a chapeleta de estrangulamento. Neste caso, aumenta a pressão no tubo de sucção 11, 21, a tendência a evaporação do combustível diminui e uma parcela do combustível se deposita na parede. Juntamente com o combustível que durante a injeção foi lançado contra a parede, o combustível depositado na parede estará ausente da mistura de ar-combustível ao ser conduzida para a câmera de combustão 2. Com o fechamento da chapeleta de estrangulamento, diminui a pressão do tubo de aspiração, a tendência a evaporação do combustível aumenta, o combustível depositado na parede do tubo de aspiração é evaporado no volume do tubo de aspiração sendo, finalmente conduzido adicionalmente para a câmera de combustão 2. Tanto no fechamento como também na abertura deve-se, portanto contar que a quantidade de combustível não prevista alcance a câmera de combustão. A quantidade de combustível conduzida para a câmera de combustão se diferencia da quantidade de combustível teórica. Para considerar também alterações no combustível que na predeterminação do combustível a ser injetado, e que resulta, por exemplo, do deposito do combustível na parede do tubo de sucção de aspiração 11, 21, será necessário conhecer em que grau se diferencia a quantidade de combustível real da quantidade de combustível teórica.

[0029] A Figura 2 apresenta um primeiro passo do método, no qual uma primeira válvula injetora 12 será fechada pelo menos através de um ciclo global, de maneira que não será injetado combustível no primeiro tubo de aspiração 11 e, podendo recidivar a película na sua parede. Ao mesmo tempo, a segunda válvula injetora 22 injeta uma quantidade de combustível adicional 4 no segundo tubo de aspiração 21 cujo a quantidade corresponde exatamente a quantidade de combustível que seria injetada na operação normal pelas as duas válvulas injetoras (ilustrado na figura pelo número 2x ilustrado em forma impressa em negrito). A Figura 2b mostra que durante o primeiro passo do método diminui o deposito de combustível na parede do primeiro tubo de aspiração 310 com o tempo 300. O deposito de combustível na parede do segundo tubo de aspiração 320 por sua vez permanece constante em relação ao tempo 300, conforme mostrado na Figura 2c.

[0030] Com o auxílio da sonda de lambda verifica-se seguido que durante a recidivação da película da parede o valor lambda 330 medido inicialmente diminui com o tempo 300 e em seguida retorna novamente ao valor-lambda que foi medido pela a sonda-lambda antes do fechamento da válvula injetora. A diminuição por breve espaço de tempo e subsequente aumento do valor-lambda, isto é esta alteração do valor lambda, será designada como volatilização de graxa, ou seja, da parcela rica, sendo mostrada na Figura 2d.

[0031] Na Figura 3 é ilustrado esquematicamente o segundo passo do método de acordo com uma modalidade exemplificada da presente invenção.

[0032] No segundo passo do método, a primeira válvula injetora 12 será reaberta e uma primeira quantidade de combustível de teste 6 será injetada no primeiro tubo de aspiração 11. A primeira quantidade teste de combustível 6, juntamente com um segunda quantidade de combustível de teste 6’, injetada da segunda válvula injetora 22 para o segundo tubo de aspiração 21, constitui um volume de combustível que corresponde a quantidade predeterminada de combustível resultante da operação normal, ou seja, da quantidade de combustível adicional, ou seja, de substituição. Durante o segundo passo do método, deposita-se novamente combustível na parede do primeiro tubo de aspiração 11, isto é a deposição de combustível na parede do primeiro tubo de aspiração 310 aumenta com o decorrer do tempo 300. Isto é mostrado na Figura 3b. A Figura 3c mostra que o deposito de combustível na parede do segundo tubo de aspiração 320 permanece constante. Igualmente verifica-se durante o segundo passo do método que o valor de lambda 330 com o tempo 300 inicialmente aumenta e em seguida retorna o primeiro valor-lambda que foi apresentado pela a sonda- lambda antes da abertura da válvula injetora. Este aumento por curto espaço de tempo e subsequente queda do valor-lambda será designado como volatilização da parcela magra, sendo mostrada na Figura 3d.

[0033] A repetição do primeiro e do segundo passo do método em diferentes situações operacionais possibilita determinar a diferença entre a quantidade de combustível real e a quantidade de combustível teórica do combustível alimentado na câmera de combustão para a respectiva situação operacional.

[0034] O conhecimento sobre o desvio da quantidade de combustível, previsto para a câmera de combustão 2, permitirá então corrigir para cada situação operacional do motor de combustão 1 a quantidade do combustível predeterminado, isto é adequar a compensação transiente de acordo com a respectiva situação operacional.

Claims

1. Método para a operação de um motor de combustão interna (1), que apresenta uma câmera de combustão (2), sendo que a câmera de combustão (2) compreende uma primeira abertura de admissão (10), que está unida com um primeiro tubo de aspiração (11), no qual está disposta uma primeira válvula injetora (12), sendo que a câmera de combustão (2) compreende uma segunda abertura de admissão (20), que está unida com o segundo tubo de aspiração (21), no qual está disposta uma segunda válvula injetora (22), sendo que na operação normal é injetada uma quantidade predeterminada de combustível e sendo que a quantidade predeterminada de combustível é constituída de uma primeira quantidade de combustível a ser injetada pela primeira válvula injetora (12) e de uma segunda quantidade de combustível a ser injetada pela segunda válvula injetora (22), sendo que em um primeiro passo do método, a primeira válvula injetora (12) permanece fechada e em um segundo passo do método, a primeira válvula injetora (12) é novamente aberta, sendo que no segundo passo do método é injetada uma primeira quantidade de combustível de teste (6) através da primeira válvula injetora (12) e uma segunda quantidade de combustível de teste (6’) através da segunda válvula injetora (22), sendo que a primeira quantidade de combustível de teste (6) e a segunda quantidade de combustível de teste (6’) são compostas de uma quantidade de combustível predeterminada, caracterizado pelo fato de que uma adaptação de uma compensação transiente ocorre com base em uma variação do valor-lambda para diferentes situações de operação, sendo que durante o primeiro passo do método uma grande variação no valor-lambda é observada e/ou durante o segundo passo do método é observada uma redução na variação do valor-lambda, e sendo que a magnitude e/ou a duração do aumento de variação e/ou redução de variação é utilizada como uma medida para uma diferença quantitativa entre uma quantidade real de combustível e uma quantidade alvo para adaptar a compensação transiente.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na operação normal a primeira quantidade de combustível, injetada a partir da primeira válvula injetora (12), e a segunda quantidade de combustível, injetada a partir da segunda válvula injetora (22), são idênticas e/ou sendo que no segundo passo do método, a primeira quantidade de combustível de teste, injetada a partir da primeira válvula injetora (12), e a segunda quantidade de combustível de teste, injetada a partir da segunda válvula injetora (22), são idênticas.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a alteração do valor-lambda é observada no começo e/ou no decorrer do primeiro e/ou do segundo passo do método.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as compensações transientes adequadas para as respectivas situações operacionais são memorizadas e são consideradas durante operação normal do motor de combustão (1) para a respectiva situação operacional por ocasião de uma injeção de combustível.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a compensação transiente é novamente adaptada para pelo menos uma situação operacional, tão logo tenha sido verificada uma alteração das propriedades de emissão do motor de combustão (1) que excede um valor predeterminado.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que depois de um intervalo de tempo predeterminado da operação útil do motor de combustão (1), a compensação transiente é novamente ajustada.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o controle da quantidade de combustível injetada é verificada por meio computadorizado.