ES2257994T3 - Procedimiento y dispositivo para el control de un motor de combustion interna. - Google Patents

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.

Estado de la técnica

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.

Ventajas de la invención

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.

Dibujo

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.

Descripción del ejemplo de realización

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.

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).