ES2257994T3 - Procedimiento y dispositivo para el control de un motor de combustion interna. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para el control de un motor de combustion interna.Info
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Abstract
Procedimiento para el control de un motor de combustión interna (100) con una regulación / control (140), que influye sobre el número de revoluciones (N) del motor de combustión interna (100), en el que en función de al menos una variable característica del funcionamiento (N) del motor de combustión interna (100) se puede predeterminar una variable de cantidad, que determina la cantidad de combustible inyectada en el motor de combustión interna (100), y en el que, a partir de una primera variable (D), que caracteriza a la actuación de la cantidad de combustible inyectada, se puede influir sobre el comportamiento de la regulación / control (140), caracterizado porque la primera variable (D) corresponde a la relación entre la modificación de la variable de cantidad y la modificación, que se deriva de ello, de una segunda variable, que caracteriza al momento del motor de combustión interna (100).
Description
Procedimiento y dispositivo para el control de un
motor de combustión interna.
La invención se refiere a un procedimiento y a un
dispositivo para el control de un motor de combustión interna según
los preámbulos de las reivindicaciones independientes.
En el control de motores de combustión interna,
especialmente de motores de combustión interna Diesel, diferentes
regulaciones del número de revoluciones contribuyen a la comodidad
de la marcha. Ejemplos de tales reguladores del número de
revoluciones son un regulador de la marcha en ralentí, un
amortiguador de las sacudidas, un regulador de la estabilidad de la
marcha y/o una regulación de la compensación del caudal. La variable
de ajuste de todos estos reguladores es la cantidad de inyección.
Especialmente en los motores de combustión interna de inyección
directa, en el funcionamiento normal, la cantidad de inyección es
aproximadamente proporcional al par motor, que está disponible para
el motor de combustión interna. Esto repercute de una manera
ventajosa sobre la actividad del regulador.
Un procedimiento y un dispositivo para la
regulación del número de revoluciones se conocen, por ejemplo, a
partir del documento DE 195 27 218. Esta regulación/control influye
sobre el número de revoluciones del motor de combustión interna,
siendo predeterminada, en función de al menos un valor del número de
revoluciones, una variable que determina la cantidad de combustible
inyectada en el motor de combustión interna.
Para la reducción de las emisiones se utilizan,
especialmente en los motores de combustión interna Diesel,
conceptos de tratamiento posterior de los gases de escape. Tales
conceptos de tratamiento posterior de los gases de escape
contienen, entre otros, los llamados catalizadores de acumulación de
NOx así como filtros de partículas. Tales sistemas de tratamiento
posterior de los gases de escape requieren intervenciones en la
inyección de combustible. En este caso, se distribuye la cantidad de
inyección, el comienzo de la inyección así como la distribución de
la cantidad de inyección sobre una inyección previa, una inyección
principal y, dado el caso, una inyección posterior en función del
control del sistema de tratamiento posterior de los gases de
escape. Además, el sistema de tratamiento posterior de los gases de
escape puede influir sobre la alimentación de aire al motor de
combustión interna en el sentido de una reducción de la cantidad de
aire o bien en el sentido de una disminución del valor Lambda de
los gases de escape.
Un sistema de tratamiento posterior de los gases
de escape se conoce, por ejemplo, a partir del documento DE 195 47
646. Allí se dosifica adicionalmente combustible, contribuyendo el
combustible adicional en el sistema de tratamiento posterior de los
gases de escape a la reducción de los óxidos azoicos.
Las intervenciones del control del sistema de
tratamiento posterior de los gases de escape pueden repercutir de
una manera muy fuerte sobre la regulación del número de
revoluciones, puesto que en este caso la condición previa básica
para el regulador es que la cantidad sea proporcional al par motor,
no o no ya de la misma manera que se lleva a cabo en el estado de
funcionamiento habitual del motor de combustión interna. Una
desconexión sencilla de los reguladores del número de revoluciones
puede conducir, por una parte, a un perjuicio considerable de la
comodidad y, por otra parte, a una elevación de las emisiones de
gases de escape.
Por lo demás, se conoce a partir del documento DE
40 28 809 (US 5.313.855) un sistema, en el que varios sistemas
parciales actúan sobre la dosificación del combustible. En este
caso, se asocian diferentes prioridades a los sistemas parciales
individuales.
Se conocen a partir del documento US 5.685.270 A
un procedimiento y un control de un motor de combustión interna con
un a regulación/control, que influyen sobre el número de
revoluciones del motor de combustión interna. En función de una
variable característica del funcionamiento del motor de combustión
interna se predetermina una variable de cantidad, que determina la
cantidad de combustible inyectada en el motor de combustión interna.
Como variable característica del motor de combustión interna está
previsto, por ejemplo, el número de revoluciones real del motor de
combustión interna, que se alimenta a un regulador PID. Al menos un
parámetro del regulador PID es variable, pudiendo aprenderse el
valor. De acuerdo con ello, la regulación/control pueden ser
influenciados por una variable, que caracteriza a las actuaciones
de la cantidad de combustible inyectada. Como variable se
predetermina la modificación del número de revoluciones del motor de
combustión interna.
A través del modo de proceder de acuerdo con la
invención se pueden reducir claramente los perjuicios de la
comodidad de la marcha a través de las intervenciones del sistema de
tratamiento posterior de los gases de escape. Las repercusiones de
las intervenciones de otros sistemas sobre la inyección de
combustible y sobre la regulación del número de revoluciones se
pueden reducir claramente. No se requieren conocimientos sobre la
intervención del sistema de tratamiento posterior de los gases de
escape o de los otros sistemas sobre la dosificación de combustible
durante la corrección en el regulador del número de revoluciones. Es
decir, que no tienen que ser conocidas las causas del perjuicio en
el regulador del número de revoluciones.
Las ventajas y las configuraciones y los
desarrollos convenientes de la invención se indican en las
reivindicaciones dependientes.
A continuación se explica la invención con la
ayuda de las formas de realización representadas en el dibujo. La
figura 1 muestra un diagrama de bloques del dispositivo de acuerdo
con la invención y la figura 2 muestra un diagrama de bloques del
modo de proceder según la invención.
A continuación se describe el modo de proceder de
acuerdo con la invención en el ejemplo del control de un motor de
combustión interna Diesel. Pero el modo de proceder según la
invención no está limitado a la aplicación en motores de combustión
interna Diesel, sino que se puede emplear también en otros motores
de combustión interna.
El modo de proceder de acuerdo con la invención
se describe en el ejemplo de un sistema de tratamiento posterior de
los gases de escape. El sistema de tratamiento posterior de los
gases de escape interviene en el control de la cantidad y/o del
aire de tal forma que la relación entre la cantidad de combustible
inyectada y el par motor no es ya constante. Pero el modo de
proceder según la invención no está limitado a esta aplicación. Se
puede emplear también en otros sistemas, que realizan una
intervención
correspondiente.
correspondiente.
En la figura 1 se representa el modo de proceder
de acuerdo con la invención con la ayuda de un diagrama de bloques.
Un motor de combustión interna está designado con 100. En éste está
dispuesto un sensor del número de revoluciones 105. Al motor de
combustión interna 100 se dosifica combustible a través de un
regulador de cantidad 110. La dosificación de combustible se lleva
a cabo en función de una distribución de la cantidad 115, que
activa el regulador de cantidad 110. La distribución de la cantidad
115 procesa la señal de salida de un punto de enlace 120 en cuya
primera entrada se encuentra la señal de salida de un punto de
enlace 125. En la primera entrada del punto de enlace 125 se
encuentra la señal de salida de un dispositivo de determinación del
deseo del conductor 130, al que se alimenta como variable de entrada
al menos la señal de salida de un indicador del pedal del
acelerador 135. Este indicador del pedal del acelerador 135
proporciona una señal, que caracteriza el deseo del conductor. En
lugar de un pedal del acelerador se puede utilizar también un
sistema de gas E u otros medios, que suministran una señal, que
caracteriza el deseo del conductor.
En la segunda entrada del punto de enlace 125 se
encuentra la señal de salida de un regulador del número de
revoluciones 140, que es impulsado por la señal de salida N del
sensor del número de revoluciones. En lugar y/o como complemento
del regulador del número de revoluciones puede estar previsto
también un regulador de la estabilidad de la marcha, una regulación
de la compensación de la cantidad. El concepto de regulador del
número de revoluciones 140 debe entenderse en el sentido de que a
partir de una señal del número de revoluciones se determina una
cantidad de combustible como variable de ajuste. En particular, el
regulador del número de revoluciones 140 puede estar configurado
como control.
En la segunda entrada del punto de enlace 120 se
encuentra la señal de salida de un dispositivo de tratamiento
posterior de los gases de escape 150, que impulsa con señales
adicionalmente un control de aire 145 así como el dispositivo de
distribución de la cantidad 115. El control de aire 145 impulsa un
regulador de aire 120, que influye sobre la cantidad de aire
alimentada al motor de combustión interna. En lugar del dispositivo
de tratamiento posterior de los gases de escape 150 se pueden
utilizar también otros sistemas, que influyen sobre la cantidad de
combustible y/o sobre la cantidad de aire.
El modo de funcionamiento de estos elementos se
conoce habitualmente. El conductor predetermina a través del pedal
del acelerador 135 un deseo del conductor, que es convertido por el
dispositivo de determinación del deseo del conductor 130 en una
cantidad de combustible. El dispositivo de distribución de la
cantidad 115 distribuye esta cantidad de combustible en al menos
una inyección parcial. En el funcionamiento normal, se dosifica
toda la cantidad de combustible de una manera preferida por medio de
un dispositivo de inyección parcial. En los sistemas más nuevos
puede estar previsto que para la reducción al mínimo del ruido, en
determinados estados de funcionamiento, se distribuya la inyección
en una inyección previa y una inyección principal.
El regulador del número de revoluciones 140
garantiza que el número de revoluciones no caiga por debajo de un
número de revoluciones mínimo. Por lo demás, el regulador del número
de revoluciones 140 contiene diferentes funciones, como un
amortiguador de las sacudidas, un regulador de la estabilidad de la
marcha o una regulación de compensación de la cantidad.
Habitualmente, los reguladores del número de revoluciones 140 están
diseñados de tal forma que una variable de ajuste determinada, que
corresponde a una cantidad determinada de combustible, tiene como
consecuencia una modificación determinada del par motor en el motor
de combustión interna.
Los sistemas más recientes están equipados con un
sistema de tratamiento posterior de los gases de escape 150. Así,
por ejemplo, puede estar previsto que para la regeneración de un
catalizador de acumulación y/o de un filtro de negro de carbón o de
otro sistema de tratamiento posterior de los gases de escape, en un
instante determinado, en condiciones de funcionamiento determinadas,
se pueda realizar el control del motor de combustión interna de tal
forma que el índice de aire lambda es menor que 1. Esto significa
que en el cilindro se encuentra una mezcla rica. Esto tiene de
nuevo como consecuencia que una parte del combustible ha llegado no
quemado al conducto de escape de gases y ha reaccionado allí en el
sistema de tratamiento posterior de los gases de escape. Por lo
demás, puede estar previsto que se dosifique desde el dispositivo de
distribución de la cantidad 115 una parte de la cantidad de
combustible inyectada después de la dosificación propiamente dicha
del combustible como inyección posterior. También este combustible
llena no quemado al conducto de escape de gases. Estos efectos
tienen como consecuencia que la cantidad de combustible inyectada y
el par motor emitido no sean ya proporcionales entre sí.
Para mantener su valor teórico, el regulador del
número de revoluciones 140 debe inyectar una cantidad elevada de
combustible. La previsión exacta de la cantidad a través del
regulador del número de revoluciones solamente es posible cuando se
conocen las relaciones exactas del sistema de tratamiento posterior
de los gases de escape y el modo de actuación.
Para evitar esto, está previsto de acuerdo con la
invención que se defina una variable, que se designa a continuación
como intervención. En este caso, se trata de la relación entre el
par motor y la cantidad de inyección. La intervención normalizada D
se obtiene a través de la división de la intervención por un valor
de la intervención, que está presente en el funcionamiento normal.
Como funcionamiento normal se designa el estado de funcionamiento
habitual del motor Diesel con exceso de aire, es decir, con un valor
Lambda mayor que 1. A continuación se designa la intervención
normalizada como intervención de la cantidad D.
En el funcionamiento normal, la intervención de
la cantidad es D = 1. En el modo de funcionamiento rico, es decir,
con un valor Lambda menor que 1, la intervención normalizada de la
cantidad D adopta valores menores que 1. En el caso extremo, el
valor D llega a ser 0. Esto significa que el regulador del número de
revoluciones no ejerce ya ninguna acción sobre el par motor. Esto
corresponde a una separación del circuito de regulación del número
de revoluciones. De acuerdo con la invención, el regulador del
número de revoluciones tiene en cuenta la intervención de la
cantidad D. En este caso, la consideración de la intervención de la
cantidad D es independiente de la causa que provoque la modificación
de la intervención de la cantidad.
En el funcionamiento normal, la intervención de
la cantidad D adopta el valor 1. Es especialmente ventajoso que
también con valores, que son insignificantemente menores que 1, se
lleve a cabo el funcionamiento normal. Esto significa que en un
primer intervalo de valores de la intervención de la cantidad, se
lleva a cabo el funcionamiento normal.
Si la intervención de la cantidad es D = 0, es
decir, si el regulador del número de revoluciones no tiene ya
ninguna intervención de par, entonces se desconecta o bien se
congela el regulador del número de revoluciones de una manera
adecuada. Es especialmente ventajoso que el regulador sea congelado
con comportamiento integral, como por ejemplo en el caso de la
regulación de la compensación de la cantidad o de la regulación de
la estabilidad de la marcha de la porción I del regulador. Es
especialmente ventajoso que también con valores, que son
insignificantemente mayores que 0, se pueden tomar medidas
correspondientes. Esto significa que en un segundo intervalo de
valores de la intervención de la cantidad, se desconecta el
regulador del número de revoluciones 140.
Si la intervención de la cantidad es mayor que 0
y menor o igual que 1, el regulador del número de revoluciones
posee todavía una intervención de momentos sobre la cantidad de
inyección. Esta intervención puede estar debilitada, sin embargo,
frente al funcionamiento normal. De acuerdo con la invención, el
regulador compensa esta intervención reducida de la cantidad a
través de la adaptación de los parámetros del regulador. Por
ejemplo, en el caso de un regulador PI, las constantes
correspondientes están elevadas con respecto al funcionamiento
normal. Esto significa que entre el primer intervalo de valores y el
segundo intervalo de valores se modifica la relación de la
regulación del número de revoluciones 140 de tal forma que se
compensa la actuación debilitada de la cantidad de combustible
inyectada.
A tal fin está previsto que una determinación de
la intervención de la cantidad 160 impulse al regulador del número
de revoluciones 140 con una señal D correspondiente. La
determinación de la intervención de la cantidad 160 recibe señales
desde un sensor Lambda 165 y/o desde la distribución de la cantidad
115.
De acuerdo con la invención, la intervención de
la cantidad D se determina a partir del índice de aire Lambda. A
tal fin, se puede utilizar especialmente un sensor 165. Pero también
es posible determinar el índice de aire por cálculo a partir de la
cantidad teórica de inyección y de la cantidad de aire fresco. Por
lo demás, el índice de aire Lambda se puede determinar por medio de
un modelo a partir de otras variables de entrada.
Otra posibilidad para determinar la variable D
consiste en predeterminar la intervención de la cantidad D, a
partir de la distribución de la inyección en inyección previa,
inyección principal e inyección posterior. En particular, se coloca
la intervención de la cantidad a cero cuando se lleva a cabo una
inyección posterior. Si no se realiza ninguna inyección posterior,
entonces se parte de una D = 1.
Por lo demás, existe la posibilidad de determinar
D, cuando están presentes sensores correspondientes, de una manera
directa a partir de la cantidad de inyección y del par motor.
El regulador del número de revoluciones 140 tiene
en cuenta la intervención de la cantidad D a través de la
adaptación de los parámetros de regulación. Para evitar, en la
medida de lo posible, las intervenciones a través del dispositivo
de tratamiento posterior de los gases de escape 150, especialmente
en situaciones críticas para los reguladores del número de
revoluciones, está previsto, de acuerdo con la invención, que se
transmita una señal al dispositivo de tratamiento posterior de los
gases de escape 150, que asegura que se posibilita de nuevo la
intervención de la cantidad. Esto se puede realizar porque el
dispositivo de tratamiento posterior de los gases de escape 150
asume la intervención de la manera más rápida posible o bien
abandona una intervención prevista.
A tal fin, está previsto que una señal llegue
desde el indicador de la posición del pedal del acelerador 135 y
unas señales lleguen desde otros sensores 175 hacia una previsión de
la prioridad 170. Esta previsión de la prioridad 170 impulsa de
nuevo el dispositivo de tratamiento posterior de los gases de escape
150 con una señal de prioridad correspondiente.
Así, por ejemplo, puede estar previsto
especialmente que en un estado de funcionamiento, en el que el
valor del pedal o bien el gradiente del valor del pedal adopta un
valor muy pequeño, se transmita una señal de prioridad
correspondiente, que posibilita una intervención de la cantidad
correspondiente a través del regulador del número de revoluciones.
De esta manera, se consigue que el regulador de marcha en ralentí
presente reservas de ajuste suficientes, para mantener el motor de
combustión interna en el número de revoluciones mínimo.
Por lo demás, está previsto que esté contemplado
un conmutador de acoplamiento, que garantiza la regulación del
número de revoluciones del motor de combustión interna en el estado
desacoplado.
Por lo demás, puede estar previsto que se
transmita una señal, que indica la posición de la marcha. De este
modo se posibilita que en determinadas marchas, en las que aparecen
varias veces fenómenos de sacudidas, el amortiguador de la
sacudidas reciba, además, la intervención de la cantidad.
Por lo demás, son posibles otras variables, que
son acondicionadas por el control electrónico de la caja de cambios
o bien por la caja de cambios automática, que caracteriza un
arrastre de fuerza deseado en la sección de accionamiento. De esta
manera se garantiza que en determinados estados de funcionamiento,
la intervención de la cantidad adopta el valor 1 o un valor próximo
a 1.
Esto significa que a través de la señal de
prioridad de la previsión de la prioridad 170 se consigue que el
dispositivo de tratamiento posterior de los gases de escape 150
recupera su intervención y de este modo la intervención de la
cantidad adopta el valor 1.
En la figura 2 se representa el modo de proceder
de acuerdo con la invención. En una primera etapa 200 se determina
la intervención de la cantidad normalizada D. Esto se puede
realizar, por ejemplo, porque en un campo característico se
deposita la relación entre un valor lambda, que se detecta por medio
de un sensor Lambda y el valor D. A continuación, la consulta 210
verifica si la intervención de la cantidad normalizada es D = 1. Si
éste no es el caso, entonces se lleva a cabo la consulta 215. En
ella se verifica si la intervención de la cantidad es D = 0. Si
éste es el caso, entonces en la etapa 220 se coloca un contador a
cero. A continuación, se llevan a cabo medidas correspondientes.
Así, por ejemplo, se congela la porción I del regulador del número
de revoluciones. Es decir, que se memoriza el valor momentáneo del
integrador.
Si la consulta 215 reconoce que la intervención
de la cantidad D no es igual a cero, entonces se coloca en la etapa
225 el marcador M igualmente a cero. Por lo demás, se inician en la
etapa 125 diferentes medidas para compensar la intervención de la
cantidad reducida. Es decir, especialmente se eleva la ampliación de
la porción proporcional.
Es especialmente ventajoso que la consulta 215
verifique si la intervención de la cantidad D es menor que un valor
umbral. De esta manera, se garantiza que en el caso de valores muy
pequeños de la intervención de la cantidad D, se puedan iniciar
medidas correspondientes como en el caso de una intervención de la
cantidad de D = 0. Esto es especialmente importante cuando el valor
D es erróneo o solamente se puede determinar de una manera muy poco
exacta.
Si la consulta 210 reconoce que el valor es D =
1, entonces se verifica en la etapa 230 si el marcador es M = 0. El
marcador M = 0 indica que en el desarrollo previo del programa se
han iniciado medidas especiales. Si éste no es el caso, entonces el
programa continúa el funcionamiento normal con la etapa 240. Si el
valor está fijado M = 0, entonces se reponen en la etapa 235 las
medidas del ciclo anterior del programa, es decir, que, por
ejemplo, se inicializa de nuevo la porción I de los diferentes
reguladores, de una manera preferida se inicializan las porciones I
con los valores memorizados. Esto significa que la porción I ha sido
congelada con un valor reconocido de D = 0 o menor que un valor
umbral.
Claims (7)
1. Procedimiento para el control de un motor de
combustión interna (100) con una regulación/control (140), que
influye sobre el número de revoluciones (N) del motor de combustión
interna (100), en el que en función de al menos una variable
característica del funcionamiento (N) del motor de combustión
interna (100) se puede predeterminar una variable de cantidad, que
determina la cantidad de combustible inyectada en el motor de
combustión interna (100), y en el que, a partir de una primera
variable (D), que caracteriza a la actuación de la cantidad
de combustible inyectada, se puede influir sobre el comportamiento
de la regulación/control (140), caracterizado porque la
primera variable (D) corresponde a la relación entre la modificación
de la variable de cantidad y la modificación, que se deriva de
ello, de una segunda variable, que caracteriza al momento
del motor de combustión interna (100).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en un segundo intervalo de valores de la
primera variable (D) se lleva a cabo un funcionamiento normal.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque en un segundo intervalo de valores de la
primera variable (D) se desconecta la regulación/control (140).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se congela
la regulación/control (140).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre el
primer intervalo de valores y el segundo intervalo de valores se
modifica el comportamiento de la regulación/control (140) de tal
forma que se compensa la actuación debilitada de la cantidad de
combustible inyectada.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera
variable (D) se calcula a partir de un valor Lambda y/o de una curva
de la inyección.
7. Dispositivo para el control de un motor de
combustión interna (100) con una regulación/control (140); que
influye sobre el número de revoluciones (N) del motor de combustión
interna (100), con medios, que predeterminan, en función de al menos
una variable característica de funcionamiento (N) del motor de
combustión interna (100), una variable de cantidad, que determina la
cantidad de combustible inyectada en el motor de combustión interna
(100), con medios, que partiendo de una primera variable (D), que
caracteriza la actuación de la cantidad de combustible
inyectada, influyen sobre el comportamiento de la regulación/control
(140), caracterizado porque la primera variable (D)
corresponde a la relación entre la modificación de la variable de
cantidad y la modificación que resulta de ello de una segunda
variable, que caracteriza al momento del motor de combustión
interna
(100).
(100).
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