ES2424263T3 - Método y dispositivo provisto de un filtro pasa-alto para evaluar la detonación en cada cilindro de un motor de combustión interna - Google Patents

Método y dispositivo provisto de un filtro pasa-alto para evaluar la detonación en cada cilindro de un motor de combustión interna Download PDF

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Abstract

Método para evaluar la detonación dentro decada cilindro de un motor de combustión interna (1)provisto de uno o varios cilindros (2) y que tiene unaunidad de control (3) provista de un filtro pasa-altocon una frecuencia de corte comprendida entre 2 KHz y 8KHz (9), medios electrónicos (9) que llevan a cabo elmétodo y un dispositivo (4) por cada cilindroconectados a la unidad de control (3) que comprende unabobina (5) y una bujía de encendido (6) para generar lachispa, un circuito de polarización (7) para generar lacorriente de ionización (IC), un circuito deadquisición (8) para medir la corriente de ionización(IC), y el cual dicho método que emplea dicha corrientede ionización (IC) comprende las siguientes etapas quelleva a cabo la unidad de control (3): (301), medición,en el cilindro (2) de dicho motor (1), de la corrientede ionización (IC) desde cuando tiene inicio laproducción de la chispa en la bujía de encendido (6)hasta la finalización del fenómeno de ionización;(302), registro de los valores de dicha corriente deionización (IC) (Vic); (303), registro del valor delpico máximo de la fase térmica de dicha corriente deionización (IC) (Vft); (304), el método estandocaracterizado por el hecho de comprender las etapas demedición y registro del lapso de tiempo desde cuandotiene inicio la producción de la chispa en la bujía deencendido (5) hasta el pico máximo (Vft) (Tp); (305),cálculo del valor de la diferencia entre el lapso detiempo denotado con la sigla Tp y el valor de un lapsode tiempo predeterminado comprendido entre 0 y 400 μs(Ta); (306), registro de dicho valor del lapso detiempo (Ta); (307), cálculo de la suma del valor dellapso de tiempo denotado con la sigla Tp y del valor deun lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 800y 4000 μs (Tb); (308), selección de los valores (Vic)durante dichos lapsos de tiempo (Ta y Tb) (Vt); (309),ingreso de los valores Vt en un filtro pasa-alto conuna frecuencia de corte comprendida entre 2 KHz y 8KHz(9); (310), registro de los valores obtenidos medianteel filtro pasa-alto (9) (Vtf); (311), elevación alcuadrado de los valores Vtf (Vtf2); (312), cálculo delvalor de la suma de los valores Vtf2, (ΣVtf2); (313),cálculo del valor de la relación entre ΣVtf2 y uncoeficiente de normalización (Vd); (314), registro delvalor Vd; (315), generación de la chispa en la bujía deencendido (6) en función de dicho valor Vd..

Description

Método y dispositivo provisto de un filtro pasa-alto para evaluar la detonación en cada cilindro de un motor 5 de combustión interna
Campo Técnico La presente invención se refiere a un método y, por consiguiente, a dispositivos para evaluar la
10 detonación dentro de cada cilindro de un motor de combustión interna. En particular, se trata de un método para evaluar dicha detonación por medio de la medición de los valores de corriente de ionización en cada cilindro de un motor de combustión interna en un
15 intervalo de tiempo predeterminado y del cálculo de un valor en función del cual se generará la chispa en la bujía de encendido de conformidad con el valor calculado. Técnica Existente
20 La detonación de la mezcla aire-combustible dentro del cilindro de un motor de combustión interna provoca vibraciones y, si dichas vibraciones son muy fuertes, es posible que se dañe el mismo motor.
Asimismo, la evaluación de dicha detonación es uno 25 de los elementos de ajuste fino de sintonización de un motor de combustión interna.
Los dispositivos y los métodos que actualmente se emplean y disponibles en el mercado para evaluar dicha detonación se basan en el uso de sensores
30 piezoeléctricos instalados en el bloque motor, los cuales producen una señal proporcional a la aceleración del bloque motor.
Esos sensores vienen utilizados porque se sabe que dicho golpeteo provoca oscilaciones a frecuencias 35 conocidas. El nivel de detonación en un cilindro de un
motor de combustión interna, por lo tanto, puede ser determinado filtrando la señal del sensor por medio de un filtro pasa-banda y evaluando la señal filtrada para calcular la energía así producida.
5 Este método, parte de la técnica comúnmente conocida, presenta varios inconvenientes. Los inconvenientes más relevantes están dados por la posibilidad de malfuncionamiento de los sensores y, en algunos tipos de motor, por el error de cálculo de la
10 detonación debido a un elevado grado de perturbación de la señal proveniente de los sensores. El documento US 2004/084020 da a conocer el empleo de una corriente de ionización detectada para determinar un avance del encendido.
15 Revelación de la Invención El objetivo de la presente invención es el de identificar un método y, por consiguiente, dispositivos para evaluar la detonación dentro de cada cilindro de un motor de combustión interna de manera precisa y
20 fiable, evitando el uso de sensores y efectuando dicha evaluación por cada cilindro de dicho motor. La presente invención se basa en el uso ventajoso de la corriente de ionización que genera un dispositivo ubicado en cada cilindro. Dicho dispositivo comprende
25 una bobina, una bujía de encendido, un circuito de polarización, un circuito de adquisición y dicho dispositivo genera dicha corriente de ionización, dicha corriente de ionización, siendo iones producidos durante la combustión del carburante en cada cilindro
30 de dicho motor, en la presente invención viene considerada debido al hecho que es posible medir el número de iones en dicha corriente de ionización y al hecho que dicho número de iones tiene una estrecha correlación con la cantidad de energía desplegada por
35 la detonación de la mezcla aire-combustible en cada cilindro de un motor de combustión interna.
La presente invención se basa en la utilización de la corriente de ionización generada por un dispositivo dispuesto en cada cilindro de dicho motor. Esta
5 corriente de ionización viene medida y procesada por medios que llevan a cabo el método de la presente invención, los cuales están instalados en una unidad de control utilizada normalmente para la gestión de dichos motores de combustión. Dicha unidad de control está
10 provista de un filtro pasa-alto y medios, preferentemente electrónicos, que ponen en acto el método de la presente invención. Los objetivos y las ventajas de la presente invención se pondrán mejor de manifiesto mediante la descripción que sigue y las
15 láminas anexas de un motor de combustión interna con un solo cilindro, exhibido a título puramente ejemplificador y no restrictivo, en las cuales: -la figura 1 exhibe una vista esquemática de un motor que utiliza el método y la unidad de control en la cual
20 están alojados los medios que ponen en acto la presente invención; -la figura 2 exhibe una vista esquemática del dispositivo ubicado arriba de cada cilindro del motor de conformidad con la presente invención;
25 -la figura 3 muestra, esquemáticamente, el diagrama de flujo correspondiente al método de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 1, donde con el número 1 se indica un motor de combustión interna en su 30 totalidad, es posible ver un dispositivo (4) ubicado arriba del cilindro, el cual dicho dispositivo (4), además de generar la chispa, por medio de la bujía de encendido (6), necesaria para provocar la combustión dentro del cilindro, genera y mide la corriente de 35 ionización, indispensable para poner en acto el método
en cuestión, y es posible ver un cilindro (2), dentro del cual viene inyectado el carburante. Esta figura, además, muestra una unidad de control (3) provista de un filtro pasa-alto con una frecuencia de corte
5 comprendida entre 2 KHz y 8 KHz (9) y los medios (10) para poner en acto el método a través del proceso de corriente de ionización.
Haciendo referencia a la figura 2, en la misma se muestra la parte del dispositivo (4) en cuestión de la 10 presente invención, dispuesto arriba del cilindro, el cual, además de generar la chispa necesaria para crear la combustión dentro del cilindro, genera la corriente de ionización indispensable para poner en acto el método en cuestión. Dicha corriente de ionización es 15 necesaria para llevar a cabo la presente invención puesto que la cantidad de iones en dicha corriente de ionización tiene una estrecha correlación con la cantidad de energía desplegada por la detonación de la mezcla aire-combustible en cada cilindro de un motor de
20 combustión interna. Esta parte del dispositivo (4) está constituida por una bobina (5) y una bujía de encendido (6). Esos dos elementos (5 y 6) están conectados entre sí mediante un circuito de polarización (7), que viene
25 empleado para generar la corriente de ionización, y un circuito de adquisición (8), que viene empleado para medir la corriente de ionización.
La figura 3 muestra un diagrama de flujo que exhibe, esquemáticamente, el método en cuestión de la 30 presente invención. Este método comprende varias etapas, que vienen repetidas por cada ciclo del motor
(1) y a las cuales corresponden los respectivos medios (10), dichos medios, preferentemente, siendo electrónicos. En una primera etapa (301) viene
35 efectuada la medición de la corriente de ionización
(IC) presente en cada cilindro desde cuando tiene inicio la producción de la chispa en la bujía de encendido (3) hasta la finalización del fenómeno de ionización. Dicha corriente de ionización viene 5 generada por medio del dispositivo (2) que, además de crear la chispa necesaria para generar la combustión de la mezcla aire-combustible dentro del cilindro, genera la corriente de ionización, indicada con la sigla IC. Después de medir dicha corriente de ionización (IC), se 10 tiene una segunda etapa (302) que contempla el registro del valor de dicha corriente de ionización (IC), indicado con la sigla Vic. En la siguiente etapa (303) viene registrado el valor del pico máximo de la fase térmica de dicha corriente de ionización (IC), indicado 15 con la sigla Vft. La etapa denotada con el número 304 contempla la medición y el registro del lapso de tiempo desde cuando tiene inicio la producción de la chispa en la bujía de encendido (5) hasta el pico máximo (Vft), dicho lapso de tiempo siendo indicado en la presente 20 invención con la sigla Tp. La siguiente etapa (305) contempla el cálculo del valor de la diferencia entre dicho lapso de tiempo (Tp) y el valor de un lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 0 y 400 μs. En la presente invención dicha diferencia viene indicada 25 con la sigla Ta. En la etapa siguiente (306) viene registrado el valor de Ta. La etapa siguiente del método según la presente invención es aquella denotada con el número 307, la cual contempla el cálculo de la suma de dicho valor del lapso de tiempo (Tp) y del 30 valor del lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 800 y 4000 μs, indicada con la sigla Tb. La siguiente etapa (308) contempla la selección de los valores de la corriente de ionización registrados en la precedente etapa (302), durante los lapsos de tiempo Ta 35 y Tb. En la presente invención, dichos valores
seleccionados vienen denotados con la sigla Vt. En la siguiente etapa (309), los valores Vt entran en un pasa-alto

Claims (1)

  1. Reivindicaciones:
    1.- Método para evaluar la detonación dentro de
    5 cada cilindro de un motor de combustión interna (1) provisto de uno o varios cilindros (2) y que tiene una unidad de control (3) provista de un filtro pasa-alto con una frecuencia de corte comprendida entre 2 KHz y 8 KHz (9), medios electrónicos (9) que llevan a cabo el
    10 método y un dispositivo (4) por cada cilindro conectados a la unidad de control (3) que comprende una bobina (5) y una bujía de encendido (6) para generar la chispa, un circuito de polarización (7) para generar la corriente de ionización (IC), un circuito de
    15 adquisición (8) para medir la corriente de ionización (IC), y el cual dicho método que emplea dicha corriente de ionización (IC) comprende las siguientes etapas que lleva a cabo la unidad de control (3): (301), medición, en el cilindro (2) de dicho motor (1), de la corriente
    20 de ionización (IC) desde cuando tiene inicio la producción de la chispa en la bujía de encendido (6) hasta la finalización del fenómeno de ionización; (302), registro de los valores de dicha corriente de ionización (IC) (Vic); (303), registro del valor del
    25 pico máximo de la fase térmica de dicha corriente de ionización (IC) (Vft); (304), el método estando caracterizado por el hecho de comprender las etapas de medición y registro del lapso de tiempo desde cuando tiene inicio la producción de la chispa en la bujía de
    30 encendido (5) hasta el pico máximo (Vft) (Tp); (305), cálculo del valor de la diferencia entre el lapso de tiempo denotado con la sigla Tp y el valor de un lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 0 y 400 μs (Ta); (306), registro de dicho valor del lapso de
    35 tiempo (Ta); (307), cálculo de la suma del valor del
    lapso de tiempo denotado con la sigla Tp y del valor de un lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 800 y 4000 μs (Tb); (308), selección de los valores (Vic) durante dichos lapsos de tiempo (Ta y Tb) (Vt); (309), 5 ingreso de los valores Vt en un filtro pasa-alto con una frecuencia de corte comprendida entre 2 KHz y 8KHz (9); (310), registro de los valores obtenidos mediante el filtro pasa-alto (9) (Vtf); (311), elevación al cuadrado de los valores Vtf (Vtf2); (312), cálculo del
    10 valor de la suma de los valores Vtf2, (∑Vtf2); (313), cálculo del valor de la relación entre ∑Vtf2 y un coeficiente de normalización (Vd); (314), registro del valor Vd; (315), generación de la chispa en la bujía de encendido (6) en función de dicho valor Vd.
    15 2.-Dispositivo para evaluar la detonación dentro de cada cilindro de un motor de combustión interna (1) provisto de uno o varios cilindros (2) y ubicado en una unidad de control (3) provista de un filtro pasa-alto con una frecuencia de corte comprendida entre 2 KHz y 8
    20 KHz (9) conectado a un dispositivo (4) por cada cilindro que comprende una bobina (5) y una bujía de encendido (6) para generar la chispa, un circuito de polarización (7) para producir la corriente de ionización (IC), un circuito de adquisición (8) para
    25 medir la corriente de ionización (IC), caracterizado por el hecho que dicha unidad de control comprende medios (10) con los cuales realizar de manera continua: (301), en el cilindro (2) de dicho motor (1), la medición de la corriente de ionización (IC) desde
    30 cuando tiene inicio la producción de la chispa en la bujía de encendido (6) hasta la finalización del fenómeno de ionización; (302), registro de los valores de dicha corriente de ionización (IC) (Vic); (303), registro del valor del pico máximo de la fase térmica
    35 de dicha corriente de ionización (IC) (Vft); (304),
    medición y registro del lapso de tiempo desde cuando tiene inicio la producción de la chispa en la bujía de encendido (5) hasta el pico máximo (Vft) (Tp); (305), cálculo del valor de la diferencia entre el lapso de 5 tiempo denotado con la sigla Tp y el valor de un lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 0 y 400 μs (Ta); (306), registro de dicho valor del lapso de tiempo (Ta): (307), cálculo de la suma del valor del lapso de tiempo denotado con la sigla Tp y del valor de 10 un lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 800 y 4000 μs (Tb); (308), selección de los valores denotados con Vic durante los lapsos de tiempo Ta y Tb (Vt); (309), ingreso de los valores Vt en un filtro pasa-alto con una frecuencia de corte comprendida entre 15 2KHz y 8 KHz (9); (310), registro de los valores obtenidos mediante el filtro pasa-alto (9) (Vtf); (311), elevación al cuadrado de los valores Vtf (Vtf2); (312), cálculo del valor de la suma de los valores Vtf2, (∑Vtf2); (313), cálculo del valor de la relación
    20 entre ∑Vtf2 y un coeficiente de normalización (Vd); (314), registro del valor Vd; (315), generación de la chispa en la bujía de encendido (6) en base a dicho valor Vd.
    (Figura 3) 301 Medición de la corriente de ionización (IC) desde cuando tiene inicio la chispa en la bujía de encendido hasta la finalización del fenómeno de ionización 302 Registro del valor de dicha corriente de ionización (IC) (Vic) 303 Registro del valor del pico máximo de la fase térmica de dicha corriente de ionización (IC) (Vft) 304 Medición y registro del lapso de tiempo desde cuando tiene inicio la producción de la chispa en la bujía de encendido (5) hasta el pico máximo (Vft) (Tp) 305 Cálculo del valor de la diferencia entre el lapso de tiempo denotado con Tp y el valor de un lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 0 y 400 µs (Ta) 306 Registro de dicho valor de lapso de tiempo (Ta); 307 Cálculo de la suma del valor del lapso de tiempo denotado con Tp y del valor de un lapso de tiempo predeterminado comprendido entre 800 y 4000 µs (Tb) 308 Selección de los valores denotados con Vic durante los lapsos de tiempo Ta y Tb (Vt) 309 Ingreso de los valores denotados con Vt en un filtro pasa-alto (9); 310 Registro de los valores obtenidos mediante el filtro pasa-alto (9) (Vtf) 311
    Elevación al cuadrado de los valores Vtf (Vtf2) 312 Cálculo del valor de la relación entre Vtf2 y un coeficiente de normalización (Vd)
    5 313 Registro del valor Vd 314 Producción de la chispa en la bujía de encendido (6) en función de dicho valor Vd.
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