PROCEDIMIENTO DE DETECCION DE LOS DEFECTOS DE COMBUSTION DE UN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA.
Procedimiento de detección de los defectos de combustión, que suceden en al menos un cilindro
i de un motor de combustión interna con el que está equipado un vehículo automóvil o de carretera,
durante al menos un ciclo
n de combustión y que se lleva a la práctica por análisis de los valores Cg,n,i de una magnitud Cg representativa del par gas deducido de la rotación del cigüeñal, caracterizado porque consiste en:
(a) generar (S2) un valor representativo Cg,n,i de una magnitud Cg representativa del par gas deducido de la rotación del cigüeñal;
(b) producir (S3) un primer valor umbral superior (H) y un segundo valor umbral inferior (B) relativos al cilindro i y al ciclo n;
(c) detectar (S4) durante un primer ensayo si dicho valor representativo Cg,n,i del par gas es inferior a dicho segundo valor umbral inferior (B) de modo que, si el primer ensayo es positivo, se produzca (S5) una señal de detección de un fallo de combustión;
(d) si el primer ensayo es negativo, detectar durante un segundo ensayo (S6) si dicho valor representativo Cg,n,i del par gas es inferior a dicho primer valor umbral superior (H) de modo que, si el segundo ensayo es positivo, se produzca (S7) una señal de inhibición de la detección de los fallos de combustión del primero (H); y
si el segundo ensayo es negativo, producir (S8) una señal de ausencia de detección de un fallo de combustión
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2003/002623.
Solicitante: RENAULT S.A.S..
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: 13-15 QUAI ALPHONSE LE GALLO,92100 BOULOGNE BILLANCOURT.
Inventor/es: RENOU,LOUIS.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 2 de Junio de 2010.
Clasificación PCT:
- F02B77/08 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION. › F02B MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES DE COMBUSTION EN GENERAL (plantas de turbinas de gas F02C; plantas de motores de desplazamiento positivo de gas caliente o de productos de combustión F02G). › F02B 77/00 Partes constitutivas, detalles o accesorios no previstos en otro lugar. › Dispositivos de seguridad, de indicación o de vigilancia (aislamiento térmico F02B 77/11; dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape F01N 11/00).
- F02D41/14 F02 […] › F02D CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios para el control automático de la velocidad en vehículos, que actúan sobre una sola subunidad del vehículo B60K 31/00; control conjunto de subunidades del vehículo de diferente tipo o diferente función, sistemas de control de la propulsión de vehículos de carretera para propósitos distintos que el control de una sola subunidad B60W; válvulas de funcionamiento cíclico para los motores de combustión F01L; control de la lubrificación de los motores de combustión F01M; refrigeración de los motores de combustión interna F01P; alimentación de los motores de combustión con mezclas combustibles o constituyentes de las mismas, p. ej. carburadores, bombas de inyección, F02M; arranque de los motores de combustión F02N; control del encendido F02P; control de las plantas motrices de turbinas de gas, de las plantas motrices por propulsión a reacción o de las plantas motrices de productos de la combustión, ver las clases relativas a estas plantas). › F02D 41/00 Control eléctrico de la alimentación de mezcla combustible o de sus constituyentes (F02D 43/00 tiene prioridad). › introduciendo las correcciones en bucle cerrado.
- G01M15/00 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › Ensayos de motores.
Clasificación antigua:
- F02B77/08 F02B 77/00 […] › Dispositivos de seguridad, de indicación o de vigilancia (aislamiento térmico F02B 77/11; dispositivos de control o diagnóstico para los aparatos de tratamiento de gases de escape F01N 11/00).
- F02D41/14 F02D 41/00 […] › introduciendo las correcciones en bucle cerrado.
- G01M15/00 G01M […] › Ensayos de motores.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de detección de los defectos de combustión de un motor de combustión interna.
La presente invención se refiere a un procedimiento de detección de los defectos de combustión de un motor de combustión interna.
1. Estado de la técnica
En el estado de la técnica, se ha descrito ya un problema técnico planteado particularmente para el grado de contaminación provocado por los defectos de combustión en un motor de combustión interna. Entre dichos defectos de combustión, se encuentran los fallos de combustión y las combustiones tardías.
1.1 Sistemas de detección del par gas
En dos patentes sucesivas, FR 91-11273 (publicada con el número FR-A-2.681.425 o EP-B-0.532.419) y FR 91-11274 (publicada con el número FR-A-2.681.426 o EP-B-0.532.420), el solicitante ha elegido una técnica basada en la detección del par gas para conseguir el objetivo de reducir la contaminación. Se remite a los textos de estas patentes para una definición de las técnicas de cálculo del par gas. Particularmente, en la patente EP-B-0.532.419 de la firma solicitante, titulada: "PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE DU COUPLE D'UN MOTEUR THERMIQUE A COMBUSTION INTERNE" (Procedimiento y dispositivo de medición del par de un motor térmico de combustión interna), se ha descrito un dispositivo para producir un valor Cg, representativo del par gas medio generado por cada combustión de la mezcla gaseosa en el cilindro o cilindros de un motor térmico de combustión interna. Este dispositivo comprende:
- unas indicaciones de medición dispuestas sobre una corona solidaria con el volante de inercia del motor o solidaria con el cigüeñal;
- unos medios para definir una referencia de registro por vuelta de volante o por vuelta de árbol de levas para las indicaciones;
- un sensor de desplazamiento de las indicaciones, montado fijo cerca de la corona;
- unos medios para producir un valor primario di representativo de la duración de desplazamiento de cada una de las indicaciones por delante del sensor;
- unos medios para tratar este valor primario di y producir de esta manera dos valores secundarios representativos, respectivamente, de la velocidad angular media Wm de las indicaciones en el transcurso de un período de las combustiones en el motor y, para el mismo período de combustión, de la proyección Ecos(F), sobre la línea de referencia de fase, de los grupos de indicaciones correspondientes, respectivamente, a las combustiones en los diferentes cilindros del motor, de la componente alternativa E de la velocidad angular instantánea W1 de las indicaciones, y a la frecuencia de las combustiones en el motor;
- unos medios para combinar estos dos valores secundarios, según una relación
y producir de esta manera el valor buscado, siendo los términos a y b unas constantes determinadas experimentalmente.
En su patente FR-A-2.757.945, el mismo solicitante ha definido un procedimiento de medición de un par gas que utiliza un dispositivo que comprende un disco o blanco en forma de corona, solidario con el volante de inercia del motor o con el cigüeñal y dotado de indicaciones sobre su periferia, por ejemplo de dientes, que se desplazan por delante de un sensor fijo.
El valor instantáneo del período de desplazamiento de los dientes por delante del sensor corresponde a la medición de la potencia instantánea producida sucesivamente en cada uno de los cilindros del motor. Unos medios electrónicos de cálculo utilizan la señal suministrada por el sensor para calcular el par gas medio Cg producido por cada combustión de la mezcla gaseosa en cada uno de los cilindros del motor.
En el caso particular de un motor de gasolina de cuatro cilindros y de cuatro tiempos, que funciona según el ciclo de Otto, cada uno de los cuatro tiempos del ciclo -admisión, compresión, combustión-expansión, escape- se produce en el transcurso de una semivuelta particular del volante de inercia solidario con el cigüeñal del motor. La energía cinética adquirida por el sistema de que se trate, o el cigüeñal y el volante con masas alternativas, es el resultado de los diferentes pares instantáneos negativos y positivos ejercidos sobre el mismo durante cada uno de los diferentes tiempos del ciclo de funcionamiento del motor. Se calcula el par gas Cg en cada semivuelta. Este par se genera durante estas fases de compresión y de combustión-expansión de las mezclas gaseosas encerradas, respectivamente, en dos cilindros (1 y 4, 2 y 3) de combustiones contiguas. Los otros dos cilindros están entonces en fases de admisión y de escape. Al estar las fases de compresión menos sometidas a las variaciones o a las dispersiones que las fases de combustión-expansión, se considera que el par gas Cg calculado en una semivuelta es relativo al cilindro en combustión y, por lo tanto, que es una estimación del par gas medio en las dos fases, compresión y combustión-expansión, del mismo cilindro que encierra, por lo tanto, la misma mezcla gaseosa.
A título de ejemplo, el disco comprende, sobre su periferia, 57 dientes idénticos regularmente espaciados y formados, cada uno, por una parte a modo de almena y una parte vacía, y un diente de referencia, con una anchura mayor que equivale a otros tres dientes, que sirve de origen de registro para permitir la numeración de dichos dientes. Para un motor de cuatro tiempos y cuatro cilindros, el período angular T de las combustiones se refiere a 30 dientes y es igual a la mitad del período de rotación del cigüeñal. Para un motor de cuatro tiempos y seis cilindros, el período angular T de las combustiones no se refiere más que a 20 dientes, etc. El sensor fijo puede ser de reluctancia variable, adaptado para suministrar una señal alternativa de frecuencia, proporcional a la velocidad de desplazamiento de los dientes de la corona, es decir, proporcional a la velocidad instantánea del volante de inercia.
La patente US 5.606.119 (FR2700363) presenta igualmente un procedimiento para detectar los fallos de combustión de un motor. Según esta invención, se determina el par gas (Cg) para cada combustión en cada cilindro, se mide el régimen (N) del motor y la presión (Pca) en el colector de admisión de aire durante la fase de admisión anterior correspondiente, se calcula por interpolación en una cartografía un par de referencia (Cref), función de N y de Pca, se pondera por ejemplo Cref mediante el producto con un coeficiente (K) asociado con el cilindro correspondiente y/o con el modo de funcionamiento estabilizado o transitorio del motor, para deducir en el mismo un par teórico previsto (Cpr) que se compara con el par gas (Cg) para considerar que existe un fallo de combustión si Cg/Cpr<S2 y si Cpr-Cg > al umbral S3 o S4, según que el motor esté en modo transitorio o estabilizado.
2. Problema técnico planteado
2.1 Perturbaciones del cigüeñal
En el estado de la técnica anteriormente citado, se puede observar que los movimientos del cigüeñal, y particularmente a alto régimen, están sometidos a perturbaciones suplementarias, debidas por ejemplo a fenómenos de flexión y de torsión. Como la corona dentada del sensor de par gas que sirve para el procedimiento de detección de los fallos de combustión está unida al cigüeñal, se concibe que las variaciones instantáneas de velocidad de rotación del cigüeñal puedan influir en la medición del par gas y, por ello, implicar una mala detección de los fallos de combustión.
Particularmente, se puede observar que estas perturbaciones difieren según el cilindro de un motor de varios cilindros. Esta diferencia de comportamiento depende, en su mayor parte, del régimen del motor y también de la carga del motor controlada, preferentemente, por la medición de la presión en el colector. En carga, cuando un mecanismo de inyección se aplica a la combustión en cada cilindro, el desfase difiere entre los cilindros cuando aumenta la presión en el colector.
Ahora bien, la decisión de activación o de inhibición de la detección de los fallos de combustión es completamente dependiente, en el estado de la técnica, de la calidad del aprendizaje de los umbrales que permiten ejecutar esta decisión.
2.2 Perturbaciones de combustión
En ciertos puntos de funcionamiento, la estabilidad de combustión del motor no permite separar claramente los fallos de combustión de las combustiones tardías que producen poco par sobre el cigüeñal. Al ser calificado el fallo de combustión por una ausencia de combustión en el cilindro,...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de detección de los defectos de combustión, que suceden en al menos un cilindro #i de un motor de combustión interna con el que está equipado un vehículo automóvil o de carretera, durante al menos un ciclo #n de combustión y que se lleva a la práctica por análisis de los valores Cg,n,i de una magnitud Cg representativa del par gas deducido de la rotación del cigüeñal, caracterizado porque consiste en:
si el segundo ensayo es negativo, producir (S8) una señal de ausencia de detección de un fallo de combustión.
2. Procedimiento de detección de los defectos de combustión según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos primer umbral (33) y segundo umbral (34) se calculan con la ayuda de una primera función predeterminada y de una segunda función predeterminada, que corresponden a un estado inicial en el arranque y al menos a una función de dicho valor característico de la combustión (Cg,n,i).
3. Procedimiento de detección de los defectos de combustión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una etapa para calcular una tasa de detección de fallos de combustión que consiste, en un período determinado:
- en contar el número de expansiones en un cilindro dado #i;
- en contar el número de detecciones de fallos de combustión;
- en calcular la relación del número de detecciones de fallos de combustión con el número de expansiones.
4. Procedimiento de detección de los defectos de combustión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende también una etapa de determinación de un umbral característico de una combustión tardía entre los valores umbral primero (H) y segundo (B) respecto al valor instantáneo de la señal representativa del par gas, estando adaptado preferentemente dicho umbral característico de una combustión tardía a los instantes predeterminados en función de los valores adquiridos anteriormente de dicha señal representativa del par gas, de modo que sea superior al umbral predeterminado característico de un fallo de combustión y de modo que, si el valor instantáneo del par gas Cg es inferior a dicho umbral característico de una combustión tardía, la expansión en curso en al menos un cilindro se determine en combustión tardía.
5. Procedimiento de detección de los defectos de combustión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una etapa para calcular una tasa de detección de combustiones retardadas que consiste, en un período determinado:
- en contar el número de expansiones en un cilindro dado #i;
- en contar el número de detecciones de combustión retardada;
- en calcular la relación del número de detecciones de combustión retardada con el número de expansiones.
6. Procedimiento de detección de los defectos de combustión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una etapa para determinar las diferencias de par entre cada uno de los cilindros y una referencia, realizada sobre la base del par gas medido en un cilindro particular, o sobre un valor medio de los pares gas en el conjunto de cilindros, o sobre una referencia absoluta de par medido mediante un sensor de par motor, tomándose dicha referencia de las diferencias de par para puntos diferentes de funcionamiento repartidos en toda la zona de funcionamiento del motor y registrándose en un modo de realización en una memoria de cartografía de referencia de las diferencias de par gas de modo que, cuando se mide un par gas, se corrige por un valor de desplazamiento obtenido de la interpolación en la cartografía correspondiente al cilindro #i cuya expansión se acaba de analizar.
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