BRPI0803013A2

BRPI0803013A2 - processo para a determinaÇço de um teor de Álcool

Info

Publication number: BRPI0803013A2
Application number: BRPI0803013-8A
Authority: BR
Inventors: Jens Schneider; Heinz Fuchs
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2010-03-02
Also published as: US20090024303A1; DE102007027181A1; SE0801354L; US7762127B2; SE533571C2

Abstract

PROCESSO PARA A DETERMINAÇçO DE UM TEOR DE ÁLCOOL. A presente invenção refere-se a um processo para a determinação de um teor de álcool no combustível de uma máquina de combustão interna, na qual o combustível, através de uma alimentação de combustível, através de e uma calha de distribuição de combustível, é levado para cada um dos cilindros da máquina de combustão interna, e o gás de escape da máquina de combustão interna, é removido através de um banco de gás de escape (Abgasbank), de um sistema de gases de escape, sendo que o sistema de gases de escape apresenta pelo menos uma sonda de gás de escape, sendo que mudanças atuais do teor de álcool no combustível são averiguadas baseadas em um decurso de sinal, de um sinal lambda da sonda de gás de escape, o qual resulta de uma regulação lambda. Com este processo pode ser reconhecida uma mudança do teor de álcool no combustível, e ser deduzida uma condição inequívoca para uma mudança de combustível. Além disso, com o processo podem ser distinguidas falhas da mistura, de uma composição do combustível, variada depois de um abastecimento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA A DETERMINAÇÃO DE UM TEOR DE ÁLCOOL".

DESCRIÇÃO

ESTADO DA TÉCNICA

A presente invenção refere-se a um processo para a determina-ção de um teor de álcool no combustível de uma máquina de combustãointerna, na qual o combustível, através de uma alimentação de combustível,através de uma calha de distribuição de combustível (Kraftstoffverteilerleis-te), é levado para cada um dos cilindros da máquina de combustão interna, eo gás de escape da máquina de combustão interna é removido através deum banco de gás de escape (Abgasbank) de um sistema de gases de esca-pe, sendo que o sistema de gases de escape apresenta pelo menos umasonda de gás de escape.

Máquinas modernas de combustão interna, de acordo com oprincípio Otto, são operadas em regra com um combustível contendo hidro-carbonetos, produzido de petróleo, como gasolina ou gasolina super. Alter-nativamente se utilizam também álcoois como metanol como combustível,produzidos cada vez mais de plantas, por exemplo, de cana-de-açúcar.

Um veículo automóvel, que aceita ambos os tipos de combustí-vel, é chamado de veículo automóvel que se adapta ao combustível, outambém como "Flexible Fuel Vehicle" ou brevemente "Flex-Fuel Vehicle"(FFV) ou Veículo "Flex-Power". Este tipo de veículos pode ser operado tantocom gasolina pura, como também com diversos combustíveis similares, co-mo, por exemplo, etanol, bioetanol ou misturas de metanol e gasolina. Etanolpuro é denominado como combustível E100. Em contrapartida, a gasolinapura é denominada como combustível EO. Qualquer mistura com xx% deetanol é denominada como Exx. Combustíveis que contêm álcool, usuais naEuropa, no Brasil e nos USA, contêm aproximadamente 75 até 85% álcool(E75 e E85, respectivamente). O resto, 15 até 25%, é gasolina.

Uma vez que o álcool em comparação com a gasolina apresentana ocasião da combustão uma proporção estequiométrica significantementemenor (9,0 no lugar de 14,7), então na operação do motor estequiométricacom álcool é necessitada uma quantidade de injeção aumentada. Isso é a-gravado, uma vez que no tanque de combustível podem ocorrer quaisquermisturas em conseqüência dos combustíveis adicionalmente abastecidos.Ao mais tardar, quando depois do abastecimento, combustível novo, comoutras características, tem chegado na calha de distribuição de combustível,no chamado "Fuel Rail", ou respectivamente no sistema de dosagem decombustível da máquina de combustão interna, então tem que estar disponí-vel a informação sobre um abastecimento anterior. Um conhecimento exatoda proporção de álcool no combustível melhora significantemente as carac-terísticas de condução do veículo, assim como a capacidade de partida afrio.

Por conseguinte, o sistema de gestão do motor dos "Flex-FuelVehicles" tem que adequar a função do motor, especialmente a função deinjeção e os campos característicos de injeção, respectivamente, à respecti-va proporção de mistura de combustível. Para isso, é necessário um reco-nhecimento seguro da proporção de mistura de combustível que existe notanque. Neste caso parte-se do fato, que a proporção de mistura no tanquesó pode mudar, quando também foi abastecida adicionalmente uma quanti-dade de combustível. Por conseguinte, em um conceito de "Flex-Fuel", oreconhecimento do abastecimento tem um papel fundamental.

É estado da técnica um reconhecimento, que detecta a mudançado nível com o veículo parado (detector de tanque, sinal no borne 15). Umabastecimento com o motor em operação não é reconhecido. Neste caso édesvantajoso, que na ocasião do veículo parado, o nível medido depende muito da posição inclinada do veículo. Um reconhecimento melhorado doabastecimento está descrito em um requerimento paralelo da requerente.

No caso de sistemas de "Flex-Fuel" atualmente utilizados, a se-paração de falhas do controle prévio da regulação da mistura, causadas, porexemplo, por dispersões das válvulas de injeção ou de fugas no tubo de ad- missão, e a utilização de combustível com teor de álcool, representa umgrande desafio. Em conseqüência de uma distinção insuficiente existe apossibilidade, que as falhas da mistura são interpretadas erroneamente co-mo proporção de álcool no combustível, e vice-versa.

Por conseguinte é tarefa da invenção, colocar à disposição umprocesso que permite distinguir mudanças do teor de álcool no combustível,de falhas do controle prévio na ocasião do tratamento da mistura.

PUBLICAÇÃO DA INVENÇÃO

VANTAGENS DA INVENÇÃO

A tarefa é solucionada pelo fato de que as mudanças atuais doteor de álcool no combustível são averiguadas baseadas em um decurso desinal, de um sinal lambda da sonda de gás de escape, o qual resulta de umaregulação lambda. Com este processo pode ser reconhecida uma mudançado teor de álcool, por exemplo, de um teor de etanol ou metanol no combustível, e ser deduzida uma condição inequívoca para uma mudança de combustível. Além disso, com o processo podem ser distinguidas falhas da mistura, de uma composição do combustível variada depois de um abastecimento. Isso permite poder oferecer um sistema apto ao licenciamento, comrespeito às emissões e a diagnose, para mercados com exigências legaisseveras, por exemplo, Europa e USA.

Pode ser obtida uma qualidade consideravelmente mais alta nocaso da determinação do teor de álcool e no caso da constatação de umamudança de combustível, respectivamente, quando são averiguadas diferenças lambda individuais por cilindro, de cada um dos cilindros, as quaisresultam de uma regulação lambda individual por cilindro. Regulações lambda individuais por cilindro deste gênero são conhecidas do estado da técnica, por exemplo, da DE 19737840 C2, ou da DE 10131179 A1. Em um requerimento ainda não publicado da requerente, se descreve um processopreferido para a regulação individual por cilindro, em uma máquina de combustão interna com vários cilindros.

Neste caso está previsto que sejam averiguados a mudançatemporal do sinal lambda ou o decurso temporal das diferenças lambda individuais por cilindro. Desta maneira, na ocasião de uma mudança de combustível com um teor de álcool alterado, pode ser detectada seguramente a mudança de combustível. É especialmente vantajoso quando em dependênciado volume da calha de distribuição de combustível até a válvula de injeçãodo primeiro cilindro, e do volume do tubo de combustível, e sob considera-ção dos pontos de funcionamento do motor atuais, como função do númerode rotações do motor e da carga relativa ou admissão, respectivamente, doscilindros, um momento determina, quando o combustível ultimamente abas-tecido chegua, por exemplo, na válvula de injeção do primeiro cilindro.

É especialmente vantajoso, quando a averiguação do sinallambda ou a averiguação do decurso temporal das diferenças lambda indivi-duais por cilindro, de cada um dos cilindros, depois da entrada de um sinalde abastecimento, é iniciada de um reconhecimento de abastecimento sepa-rado. Em uma variante preferida, o reconhecimento de abastecimento podeaveriguar tanto o aumento do nível com o automóvel parado, como tambémcom o automóvel em movimento, como está descrito em um requerimentoparalelo da requerente.

Em uma variante preferida do processo está previsto que, partindo da averiguação do decurso do sinal, do sinal lambda, ou partindo daaveriguação do decurso temporal das diferenças lambda individuais por ci-lindro, de cada um dos cilindros, se deduz uma condição para uma mudançade combustível e/ou se determina a grandeza da mudança do teor de álcoolno combustível, que pode realizar-se, por exemplo, por meio de comparaçãodos sinais lambda, por exemplo, com valores de limiar que dependem dospontos de funcionamento. Em dependência da ordem de grandeza das dife-renças de sinal e a ocorrência temporal, pode ser detectada uma mudançade combustível e colocado um respectivo sinal para isso, ou da altura dasmudanças de sinal pode ser tirada uma conclusão com respeito ao teor deálcool. Além disso, também é possível que possa ser detectada uma falhada mistura existente, quando, por exemplo, a ocorrência das mudanças desinal dos sinais lambda, e sua altura de sinal, não coincidem com um modelode sinal para uma mudança de combustível. Além disso, também é vantajo-sa a possibilidade de utilizar os modelos de sinal das sondas de gás de es-cape que ocorrem, para fins de diagnose, com o intuito de reconhecer, porexemplo, uma função falhada de uma sonda de gás de escape.Quando depois da determinação da mudança do teor de álcoolsão determinados e memorizados novos valores de adaptação para umaregulação lambda, então com isso pode ser considerada correspondente-mente a estequiometria modificada do combustível novo na ocasião da for-mação da mistura, assim que podem ser ajustadas a função de injeção e oscampos característicos de injeção, respectivamente, à nova relação de mis-tura do combustível. Deste modo, é possível uma regulação lambda ótima,também com características alteradas do combustível.

Em uma variante preferida do processo está previsto, que antesda averiguação do sinal lambda, ou antes da averiguação do decurso tempo-ral das diferenças lambda individuais por cilindro, de cada um dos cilindros,se realize um equilíbrio com composição do combustível constante e homo-gênea na calha de distribuição de combustível da máquina de combustãointerna e/ou com alimentação de combustível livre de falhas. Com isso poderealizar-se uma padronização dos sinais lambda específicos dos cilindros,para a compensação de tolerâncias e/ou falhas na ocasião da formação damistura, por exemplo, nas válvulas de injeção. Em seguida, este valor pa-dronizado pode ser memorizado como valor de adaptação não volátil, e des-ta maneira fica à disposição da regulação lambda.

Quando antes do processo de averiguação do sinal lambda, serealiza um equilíbrio em um ponto de funcionamento estacionário da máqui-na de combustão interna, por exemplo, na operação na marcha em vazio damáquina de combustão interna, então se obtém a vantagem, que nenhumadas mudanças dinâmicas prejudicam o processo de equilíbrio. Isso é o casoespecialmente durante a operação na marcha em vazio da máquina decombustão interna.

Quando uma misturação íntima do combustível na calha de dis-tribuição de combustível é reduzida por meio de introdução de um ou váriosestranguladores, entre grupos de cilindros ou entre os cilindros individuais nacalha de distribuição de combustível, então podem ser detectados adicio-nalmente com exatidão mais alta, dispersões e/ou falhas nas válvulas deinjeção dos cilindros individuais. Neste caso, pode ser previsto que, por e-xemplo, no caso de um motor de quatro cilindros, está colocado um estrangulamento na calha de distribuição de combustível entre os cilindros dois etrês. Desta maneira pode ser impedida tanto quanto possível a misturaçãode combustível com características diferentes, por exemplo, por meio depulsação ou outros efeitos de fluxo, assim que não seja prejudicado o processo de averiguação.

Em uma outra variante preferida pode ser previsto, que para pelo menos um cilindro ou um grupo de cilindros da máquina de combustãointerna, por exemplo, para os terceiro e quarto cilindros do motor de quatrocilindros, o volume da calha de distribuição de combustível é aumentado porum volume adicional. Isso tem a vantagem, que os cilindros três e quatropodem ser operados ainda mais tempo com a relação de mistura aindaconstante do combustível antes do processo de abastecimento, e com isso émelhor possível uma separação do combustível de mudança que está chegando. O volume adicional da calha de distribuição de combustível, assimcomo a parte do volume da calha de distribuição de combustível, que estáem ligação direta com o volume adicional, neste caso tem que ser projetadode tal maneira, que o volume total desta seção da calha de distribuição decombustível fique em relação com o consumo momentâneo durante o equilíbrio, por exemplo, com o consumo durante a operação na marcha em vazio,assim que se torna possível uma resolução significante do sinal lambda, quemuda em termos temporais.

Em uma utilização preferida está previsto que o processo comas variantes acima descritas seja utilizado no caso de máquinas de combustão interna, que podem ser operadas com um combustível com teor de álcool que varia, como é o caso do "Flex-Fuel Vehicle" (FFV), e que apresentamuma injeção de tubo de admissão, ou uma injeção direta de gasolina.

DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS

Em seguida, a invenção será explicada mais detalhadamenteatravés dos exemplos de execução, representados nas figuras. Mostram:

a figura 1 uma máquina de combustão interna como ambientetécnico do processo de acordo com a invenção,a figura 2 um organograma do processo, em representação esquemática.

FORMAS DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO

A figura 1, mostra em representação esquemática o ambientetécnico, no qual se utiliza o processo de acordo com a invenção. Está representado uma máquina de combustão interna 1, que apresenta um bloco domotor 20, o qual, no exemplo mostrado, apresenta quatro cilindros 21...24,sendo que os gases de escape destes quatro cilindros 21...24, são reunidosem um sistema de gás de escape 30, em um banco de gás de escape 31, esão removidos para um sistema de tratamento posterior dos gases de escape.

Como se observa na figura 1, é usual que dentro do sistema degases de escape 30, como sistema de tratamento posterior dos gases deescape está previsto pelo menos um catalisador 34, antes do qual, em direção da corrente do gás de escape no canal do gás de escape, está dispostacada vez pelo menos uma sonda de gás de escape 32, com as quais podeser determinado um valor lambda. Como sinal de saída das sondas de gásde escape 32, a sonda de gás de escape 32 fornece um sinal lambda 33,que está levado para uma unidade de averiguação 50. Sobre a unidade deaveriguação 50, pode ser conectado no lado de entrada adicionalmente ainda um sinal de abastecimento 14, o qual é derivado de um reconhecimentode abastecimento separado, aqui não representado.

O abastecimento de combustível da máquina de combustão in-terna 1, se realiza por meio de uma alimentação de combustível 10, (por exemplo, uma bomba de combustível), que leva o combustível para uma calha de distribuição de combustível 11 (Fuel Rail). No caso da utilização doprocesso de acordo com a invenção, a tubulação de alimentação do com-bustível está projetada como "returnless", isto é, a calha de distribuição decombustível 11, não dispõe de nenhuma tubulação de retorno para o tanque.

Quando se realiza um abastecimento com um outro combustívelque aquele contido no tanque, então, depois de um tempo que depende dovolume da tubulação de alimentação de combustível e do ponto de funcio-namento da máquina de combustão interna, o combustível com as características mudadas vai chegar inicialmente na calha de distribuição de combustível 11, e em seguida sucessivamente, nos cilindros um 21, depois nocilindro dois 22, e depois no cilindro três 23, e depois finalmente no cilindroquarto 24, os quais são alimentados com combustível pela calha de distribuição de combustível 11. Na chegada do combustível de mudança, o qual emdependência de sua composição também dispõe de uma outra estequiometria, então se ajusta localmente em primeiro lugar no cilindro um 21, um outro valor lambda. Com retardação temporal seguem então as mudanças dovalor lambda nos outros cilindros 22...24. Estas mudanças podem ser averiguadas baseadas na regulação lambda. Em uma forma de execução preferida, se realiza a averiguação de valores específicos lambda dos cilindros,que resultam de uma regulação lambda individual por cilindro. Em seguida,estas retardações temporais podem ser averiguadas, por exemplo, na unidade de averiguação 50.

Entre ambos os primeiros cilindros 21, 22, e os cilindros três equarto 23, 24, pode, como representado na figura 1, ser previsto de maneiraopcional um estrangulador 12, na calha de distribuição de combustível 11,sendo que tem que ser considerada a seqüência de ignição dos cilindros21 ...24. O estrangulador 12, pode ser configurado, por exemplo, como chapaperfurada na calha de distribuição de combustível 11, e impede uma misturação rápida do combustível novo com as características alteradas com ocombustível ainda existente na calha de distribuição de combustível 11, emconseqüência de pulsação ou outros efeitos de fluxo. De maneira ideal, apropagação do combustível de mudança ocorre sucessivamente em direçãodo fluxo na calha de distribuição de combustível 11. De maneira opcional,podem ser previstos outros estrangulamentos 13, na calha de distribuição decombustível 11, entre o primeiro e segundo cilindro 21, 22, e adicionalmenteentre o terceiro e o quarto cilindro 23, 24.

Um alargamento opcional em termos construtivos representa aconfiguração de um volume adicional 15, ao longo da calha de distribuiçãode combustível 11, para um par de cilindros, no exemplo mostrado para ocilindro três e quatro 23, 24.

A figura 2, mostra um organograma do processo de acordo coma invenção, como componente da unidade de averiguação 50.

No caso da funcionalidade de acordo com a invenção, trata-sede um processo que não decorre de maneira contínua. Depois de uma partida 51, a ativação só ocorre, quando foi constatado um abastecimento doveículo com uma interrogação de abastecimento 52. Quando isso sucede,então o sistema de averiguação é ativado de tal maneira, que eventualmentetem ocorrido uma mudança da composição do combustível, que se encontrano tanque do veículo. Em uma unidade de cálculo 53, em dependência dovolume da calha de distribuição de combustível 11, até a válvula de injeçãodo primeiro cilindro 21, e do volume do tubo de combustível e sob consideração dos pontos atuais de funcionamento do motor, como função do número de rotações do motor e da carga relativa ou admissão, respectivamente,do cilindro, por integração da quantidade de injeção determina-se o momento, quando o combustível ultimamente abastecido chegua, por exemplo, na válvula de injeção do primeiro cilindro 21.

Em seguida se realiza em uma unidade de averiguação de sinallambda 54, uma averiguação do sinal lambda 33, da sonda de gás de escape 32, dentro do banco de gás de escape 31, na ocasião da chegada esperada do combustível alterado nas válvulas de injeção. Isso ocorre sob consideração da seqüência de ignição da máquina de combustão interna 1. Em uma variante preferida do processo se realiza com uma regulação lambdaindividual por cilindro a averiguação de maneira específica por cilindro.

Antes foi executada em uma unidade de padronização 58, umapadronização do sinal lambda 33, e foi memorizada como valor de adaptação não volátil.

Para a formação destes valores padronizados pressupõem-secomo condições iniciais 40, uma relação de mistura constante 43 no tanque,assim como também uma alimentação de combustível sem falhas 41. Adicionalmente, pode ser vantajoso utilizar um ponto de funcionamento estacionário 42, como referência para a padronização. Em uma variante pode serutilizado para isso, por exemplo, a marcha em vazio da máquina de combustão interna 1.

Assim que o sinal lambda 33, do banco de gás de escape 31 ou,respectivamente, os sinais lambda para cada um dos cilindros 21...24, ultrapassam um limiar que pode ser determinado, o que se realiza por meio deuma interrogação de sinal lambda 55, então o sistema reconhece um abastecimento com um combustível com características alternadas. Se esse é ocaso, então em uma unidade de averiguação 56, é colocada uma condiçãode estado para um "combustível de mudança no sistema" reconhecido. Neste caso tem que ser considerada a seqüência de ignição e a direção, na qualo novo combustível escoa através do sistema.

Assim que existe a condição "combustível de mudança no sistema", então ocorre em uma unidade de cálculo e de memória seguinte 57,uma fixação dos valores de adaptação da regulação lambda. As mudançasagora ocorrentes da estequiometria na formação da mistura são memorizadas no sistema como novo valor do álcool, e são utilizadas para o ajuste daquantidade de injeção.

O processo de averiguação chega então para o final 59, e podeser iniciado novamente na ocasião da ocorrência de um novo sinal de abastecimento 14.

O processo descrito pode ser realizado como solução de Software e/ou de Hardware, e ser pelo menos parte da gestão de motor superiora.O processo pode ser utilizado tanto em motores com injeção de tubo de ad-missão (SRE), como também em motores com injeção direta de gasolina(BDE). .

Claims

1. Processo para a determinação de um teor de álcool no combustível de uma máquina de combustão interna (1), na qual o combustível, através de uma alimentação de combustível (10), através de e uma calha dedistribuição de combustível (11), é levado para cada um dos cilindros(21...24), da máquina de combustão interna (1), e o gás de escape da máquina de combustão interna (1), é removido através de um banco de gás de escape (31) (Abgasbank), de um sistema de gases de escape (30), sendoque o sistema de gases de escape (30), apresenta pelo menos uma sondade gás de escape (32), caracterizado pelo fato, de que as mudanças atuaisdo teor de álcool no combustível são averiguadas baseadas em um decursode sinal, de um sinal lambda (33), da sonda de gás de escape (32), o qualresulta de uma regulação lambda.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato, de que são averiguadas diferenças lambda individuais por cilindro, decada um dos cilindros (21 ...24), as quais resultam de uma regulação lambdaindividual por cilindro.

3. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que é averiguada a mudança temporal do sinallambda (33), ou o decurso temporal das diferenças lambda individuais porcilindro, de cada um dos cilindros (21...24).

4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 3, caracterizado pelo fato de que a averiguação do sinal lambda (33), ou a averiguação do decurso temporal das diferenças lambda individuais por cilindro,de cada um dos cilindros (21 ...24), depois da entrada de um sinal de abastecimento (14), ser iniciada baseada em um reconhecimento de abastecimentoseparado.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que partindo da averiguação do decurso do sinal, do sinal lambda (33), ou partindo da averiguação do decurso temporal das diferenças lambda individuais por cilindro, de cada um dos cilindros (21...24), édeduzida uma condição para uma mudança de combustível e/ou é determi-nada a grandeza da mudança do teor de álcool no combustível.

6. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que depois da determinação da mudança do teor deálcool serem determinados e memorizados novos valores de adaptação parauma regulação lambda.

7. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que antes da averiguação do sinal lambda (33), ou antes da averiguação do decurso temporal das diferenças lambda individuaispor cilindro, de cada um dos cilindros (21 ...24), é realizada um equilíbrio comcomposição do combustível constante e homogênea na calha de distribuiçãode combustível (11), da máquina de combustão interna (1), e/ou com alimentação de combustível (10) livre de falhas.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que o equilíbrio é executado em um ponto de funcionamento estacionário da máquina de combustão interna (1).

9. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma misturação íntima do combustível na calha dedistribuição de combustível (11), é reduzida por meio de introdução de umou vários estranguladores (12, 13), entre grupos de cilindros ou entre os cilindros individuais (21 ...24), na calha de distribuição de combustível (11).

10. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que para pelo menos um cilindro ou um grupo decilindros (23, 24), da máquina de combustão interna (11), é aumentado ovolume da calha de distribuição de combustível (11), por um volume adicional(15).

11. Utilização do processo, como definido nas reivindicações 1a 10, no caso de máquinas de combustão interna (1), que são operadas comum combustível com teor de álcool que varia, e que apresentam uma injeçãode tubo de admissão, ou uma injeção direta de gasolina.