BRPI0701642B1 - método para reconhecer o tipo de combustível em um motor a diesel - Google Patents
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Abstract
método para reconhecer o tipo de combustível em um motor diesel. trata-se de um método para reconhecer o tipo de combustível em um motor diesel; o método tem a intenção de determinar a proporção estequiométrica de ar/combustível do último tipo de combustível usado, determinar a quantidade de ar fresco alimentado para um grupo de cilindros do motor; determinar a quantidade de combustível injetada nos cilindros, determinar a proporção teórica de ar/combustível de combustão de acordo com a quantidade de ar fresco alimentado nos cilindros, de acordo com a quantidade de combustível injetada nos cilindros, e de acordo com a proporção estequiométrica de ar/combustível do último tipo de combustível usado; determinar uma proporção real de ar/combustível de combustão; comparar a proporção teórica de ar/combustível com a proporção real de ar/combustível; e reconhecer o tipo de combustível verdadeiramente usado de acordo com a comparação entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MÉTODO PARA RECONHECER O TIPO DE COMBUSTÍVEL EM UM MOTOR A DIESEL” A presente invenção refere-se a um método para reconhecer o tipo de combustível em um motor a diesel, isto é, em um motor no qual a mistura é inflamada por compressão e não por fagulha.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Em algumas partes do mundo (por exemplo, no Brasil), os motores de combustão interna inflamados por fagulha são alimentados com tipos diferentes de combustível líquido (por exemplo, gasolina pura, álcool hidratado, ou uma mistura de gasolina e álcool) que apresentam características diferentes (por exemplo, proporções estequiométricas diferentes de ar/combustível). Conseqüentemente, foi proposto o uso de um dispositivo capaz de reconhecer o tipo de combustível presente no tanque para poder de otimizar o controle de combustão de acordo com o tipo de combustível verdadeiramente usado para veículos conduzidos por motores de combustão interna inflamados por fagulha.
No momento, mesmo os modernos motores a diesel podem usar outros tipos de combustíveis, que são comercialmente denominados “biodiesel” e consistem de uma mistura de combustível diesel e combustíveis originados de biomassa (por exemplo, óleos vegetais tal como óleo de semente de colza). Contudo, nos modernos motores a diesel, os sistemas de controle de motor são regulados para otimizar o processo de combustão para combustível diesel apenas para maximizar a energia mecânica gerada e minimizar o consumo de combustível e emissões perigosas. Consequentemente, quando é usado o biodiesel ao invés de combustível diesel, o sistema de controle de motor regulado para funcionar com combustível diesel não é capaz de obter uma combustão ótima, resultando em um aumento considerável de emissões poluidoras (especificamente com relação ao Nox).
Em vista do acima exposto, torna-se clara a necessidade de definir um método para reconhecer o tipo de combustível em um motor Diesel que seja eficaz, eficiente e barato para implementar no sistema de controle do próprio motor Diesel.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO É um objetivo da presente invenção proporcionar um método para reconhecer o tipo de combustível em um motor Diesel que seja eficaz, eficiente e barato para implementar no sistema e controle do próprio motor Diesel.
De acordo com a presente invenção um método para reconhecer o tipo de combustível em um motor Diesel é proporcionado de acordo com aquele reivindicado nas reivindicações em anexo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção será agora descrita com relação aos desenhos em anexo ilustrando um exemplo de modalidade não limitativa; especificamente, a figura em anexo é uma vista esquemática de um motor Diesel que implementa o método de reconhecimento do tipo de combustível objeto da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Na figura em anexo, o número 1 indica, como um todo, um motor de combustão interna do tipo Diesel, isto é, um motor no qual a mistura é inflamada por compressão e não por fagulha. O motor I é provido de um grupo de cilindros 2 (apenas um dos quais está ilustrado na figura em anexo), cada um dos cilindros está conectado a uma tubulação de entrada 3 por meio de pelo menos uma válvula de sucção 4 e está conectado a uma tubulação de escapamento 5 por meio pelo menos de uma válvula de escapamento 6. A tubulação de entrada 3 recebe ar frio (isto é, ar do ambiente externo) através de uma válvula de regulação 7 ajustáveí entre a posição fechada e uma posição totalmente aberta. Um tubo de escapamento 8, que termina com um amortecedor de som (conhecido e não ilustrado) para liberar os gases produzidos pela combustão para a atmosfera, tem origem na tubulação de escapamento 5. Ademais, um tubo de recirculação 9, que conecta a tubulação de escapamento 5 à tubulação de entrada 3 tem origem na tubulação de escapamento 5 e é ajustado por uma válvula de recirculação ajustáveí 10 entre uma posição fechada e uma posição totalmente aberta.
De acordo com uma modalidade preferida, um compressor (não ilustrado) é considerado para comprimir o ar que é alimentado para a tubulação de entrada 3 e é acionado pelos gases presentes na tubulação de escapamento (equipado com turbo) ou acionado pelo eixo de manivela (compressor de deslocamento positivo). O combustível é injetado diretamente no ponto mais alto de cada cilindro 2 por meio de um injetor 11 do tipo conhecido, que recebe o combustível pressurizado de um tubo comum 12 (denominado “grade comum”) alimentado por uma bomba de combustível de pressão alta 13, A bomba de combustível de pressão alta 13 recebe combustível de uma bomba de combustível de pressão baixa 14, que escorva de dentro de um tanque de combustível 15 provido de um sensor 16 para determinar a quantidade de combustível existente no próprio tanque de combustível 15. O motor 1 compreende adicionalmente uma unidade de controle 17, que controla a válvula de regulação 7, a válvula de recirculação 10, e os injetores 11 para encher os cilindros 2 com uma quantidade de agente de combustão (ar fresco) e combustível em uma proporção exata de acordo com as condições operantes do motor 1 e de acordo com os comandos recebidos de um motorista. Um sensor de oxigênio linear 18 (ou sensor UEGO) está conectado à unidade de controle 17, o sensor estando disposto ao longo do tubo de escapamento 8 para medir a quantidade de combustível existente nos gases contidos no próprio tubo de escapamento 8. Ademais, um metro de massa de ar 19 está conectado à unidade de controle 17, o metro estando disposto contra a corrente da válvula de regulação 7 para medir o índice de fluxo de ara fresco que flui em direção aos cilindros 2.
De acordo com uma modalidade diferente ( não ilustrada), a válvula de regulação 7 não está presente e o suprimento de ar fresco para os cilindros é controlado por agir principalmente na válvula de recirculação 10.
Em uso, a unidade de controle 17 recebe um sinal proporcional à posição do pedal acelerador no qual o motorista age e de acordo com a posição do pedal de aceleração ajusta o fluxo de combustível que é injetado nos cilindros 2 pelos injetores 11. Além disso, a unidade de controle 17 varia o fluxo de ar fresco que é alimentado para os cilindros 2, de modo a otimizar a combustão de combustível dentro dos próprios cilindros 2. E importante observar que, particuíarmente durante transitórios, a proporção de ar/combustível (também denominada proporção “A/F” (A/C)) entre o ar (agente de combustão) e o combustível pode também estar bem longe da proporção estequiométrica (à guisa de exemplo, no uso de sinal detectado pelo sensor linear de oxigênio 18 pode variar de 1.1 a 8).
Tal estratégia de controle é muito diferente da estratégia de controle de um motor de combustão interna inflamado por fagulha (ciclo Otto), no qual o índice de fluxo de ar está sempre relacionado à quantidade de combustível, de modo que a combustão é sempre desempenhada na proporção estequiométrica de ar/combustível afim de obter o máximo de eficiência do conversor catalítico de três modos. Em outras palavras, no motor de combustão interna inflamado por compressão 1 (Ciclo Diesel), a proporção de ar/combustível pode também estar muito longe da proporção estequiométrica e o sensor linear de oxigênio 18 é usado apenas para identificar possíveis falhas; em vez disso, em um motor de combustão interna inflamado por fagulha (Ciclo Otto) a combustão deve sempre ocorrer na proporção estequiométrica de ar/combustível e, consequentemente, o sinal proporcionado pelo sensor linear de oxigênio 18 constitui o sinal de controle principal.
Está descrito abaixo o método usado pela unidade de controle 17 para reconhecer o tipo de combustível verdadeiramente usado pelo motor 1, isto é, verdadeiramente existente dentro do tanque de combustível 15. ínicialmente, a unidade de controle 17 parte do princípio que o tipo de combustível verdadeiramente usado pelo motor 1 é idêntico ao último tipo de combustível usado; consequentemente, a unidade de controle 17 determina uma proporção estequiométrica de ar/combustível do último tipo de combustível usado (tais valores são preventivamente armazenadas em uma memória da unidade de controle 17). A unidade de controle 17 usa o metro de massa de ar 19 para medir a quantidade de ar fresco alimentado para os cilindros 2; ademais, a unidade de controle 17 determina a quantidade de combustível injetada nos cilindros 2, de acordo com os sinais de direção que são usados para controlar os injetores 11. Finalmente, a unidade de controle 17 determina uma proporção eficaz de combustível por meio de uma medida feita pelo sensor linear de oxigênio 18 no tubo de escapamento 8.
Neste ponto, a unidade de controle 17 determina a proporção teórica de ar/combustível de combustão de acordo com a quantidade de ar fresco alimentado para os cilindros 2, de acordo com a quantidade de combustível injetada nos cilindros 2, e de acordo com a proporção estequiométrica de ar/combustível do último tipo de combustível usado. A proporção teórica de ar/combustível é comparada com a proporção real de ar/combustível e o tipo de combustível verdadeiramente usado é reconhecido de acordo com a comparação entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível. Especificam ente, se a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível for menor do que a primeira válvula de entrada, é, então, suposto que o tipo de combustível usado é idêntico ao último tipo de combustível usado, se houver diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível for maior do que a primeira válvula de entrada, é, então, suposto que o tipo de combustível verdadeiramente usado é diferente do último tipo de combustível usado e o tipo de combustível verdadeiramente usado é determinado de acordo com a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível.
De preferência, são armazenados em uma memória da unidade de controle 17 mapas experimentais que, de acordo com o tipo de combustível usado anteriormente e de acordo com a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível, proporciona o tipo de combustível verdadeiramente usado.
De acordo com uma modalidade preferida, a unidade de controle 17 determina que o tipo de combustível verdadeiramente usado é diferente do último tipo de combustível usado apenas se a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível ocorreu durante um período mais curto do que o segundo valor da válvula de entrada. A partir da descrição acima, toma-se claro que a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível é atribuída a uma mudança do combustível apenas se tal diferença for suficientemente alta (mais alta do que a primeira válvula de entrada) e suficientemente rápida (mais baixa do que a segunda válvula de entrada).
De acordo com uma modalidade preferida, por meio do sensor 16, a unidade de controle 17 determina a quantidade de combustível existente no tanque de combustível 15 e reconhece o tipo de combustível verdadeiramente usado apenas seguindo a variação positiva da quantidade de combustível existente no tanque de combustível 15. Em outras palavras, se não tiver ocorrido nenhuma variação positiva na quantidade de combustível presente no tanque de combustível 15, isto é, se não tiver sido adicionado combustível no tanque de combustível 15, o tipo de combustível existente dentro do tanque de combustível 15 não pode ter alterado. r E importante enfatizar que tipo de combustível verdadeiramente usado é considerado diferente do último tipo de combustível usado apenas se a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível for suficientemente alta (mais alta do que o valor da primeira válvula de entrada) e suficientemente rápida (mais baixa do que o valor da segunda válvula de entrada); tal condição é indispensável para distinguir entre a diferença devido à mudança do tipo de combustível e a diferença devido a erros instrumentais inevitáveis e/ou resistência de componente. A estratégia de identificação acima descrita do tipo de combustível é particularmente eficaz, porque o combustível diesel apresenta uma proporção estequiométrica de ar/ combustível (igual a 14.56) muito diferente da proporção estequiométrica de ar/ combustível de biodiesel (geralmente de 9 a 11). Consequentemente, uma variação “significativa” e “rápida” da diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível é atribuída a uma mudança de combustível usado.
Obviamente, de acordo com o tipo de combustível verdadeiramente usado, a unidade de controle 17 muda os parâmetros de controle do motor 1 de modo que possa otimizar a combustão em todas as condições de direção. Especificamente, de acordo com o tipo de combustível verdadeiramente usado, a unidade de controle 17 pode mudar os seguintes os parâmetros: eficiência de combustão, injeções de momento de partida, quantidade de fragmentação para injeções múltiplas, alvo de proporção EGR de combustão, alvo de pressão de injeção, controle do sensor de oxigênio linear 18, modelo de emissão de motor e modelo de acumulação de filtro particulado.
Altemativamente, os parâmetros acima descritos podem ser alterados usando vários mapas, cada um dos quais correspondendo a um determinado tipo de combustível, ou por meio de fatores de correção, dependendo do tipo de combustível.
De acordo com uma modalidade adicional da invenção (não ilustrada), a proporção real de ar/combustível pode ser medida por meio de sensores diferentes e mais sofisticados com relação ao sensor de oxigênio linear 18; por exemplo, pode ser usado um sensor Nox disposto ao longo de um tubo de escapamento 8. A estratégia de identificação de tipo de combustível acima descrita é eficaz, porque permite determinar rápida e precisamente o tipo de combustível verdadeiramente usado, sendo também simples e barata para implementar, porque não é requerida uma energia de cálculo alta e são usados apenas sinais que já estão disponíveis em um motor Diesel moderno REIVINDICAÇÕES
Claims (10)
1. Método para reconhecer o tipo de combustível em um motor a diesel (1) inflamado por compressão de mistura, CARACTERIZADO por compreender as etapas de: determinar proporção estequiométrica de ar/combustível do último tipo de combustível usado; determinar a quantidade de ar fresco alimentado para um grupo de cilindros (2) do motor (1); determinar a quantidade de combustível injetado nos cilindros (2); determinar a proporção teórica de ar/combustível de combustão de acordo com a quantidade de ar fresco alimentado para um grupo de cilindros (2), de acordo com a quantidade de combustível injetado nos cilindros (2); e de acordo com a proporção estequiométrica de ar/combustível do último tipo de combustível usado; determinar uma proporção real de ar/combustível de combustão; comparar a proporção teórica de ar/combustível com a proporção real de ar/combustível; e reconhecer o tipo de combustível verdadeiramente usado de acordo com a comparação entre a proporção entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que se a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível for mais baixa do que a primeira válvula de entrada, é , então, suposto que o tipo de combustível verdadeiramente usado é idêntico ao último tipo de combustível usado.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que se a diferença entre proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível for mais alta do que a primeira válvula de entrada, é , então, suposto que o tipo de combustível verdadeiramente usado é diferente do último tipo de combustível usado.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o tipo de combustível verdadeiramente usado é determinado de acordo com a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que são usados mapas experimentais que de acordo com o tipo de combustível usado anteriormente e de acordo com a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível proporciona o tipo de combustível verdadeiramente usado.
6. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que é suposto que o tipo de combustível verdadeiramente usado seja diferente do último tipo de combustível usado apenas se a diferença entre a proporção teórica de ar/combustível e a proporção real de ar/combustível ocorreu durante um período mais curto do que a segunda válvula de entrada.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: determinar a quantidade de combustível existente dentro de um tanque de combustível (15); e reconhecer o tipo de combustível verdadeiramente usado apenas seguindo uma variação positiva da quantidade de combustível existente em um tanque de combustível (15).
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade de ar fresco para os cilindros (2) é medida por um metro de massa de ar (19) disposto contra a corrente de uma tubulação de entrada (3).
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a proporção real de ar/combustível de combustão é medida por meio de um sensor de oxigênio linear (18) disposto ao longo de um tubo de escapamento (8).
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a proporção real de ar/combustível de combustão é medida por meio de um sensor Nox disposto ao longo de um tubo de escapamento (8).
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