PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIÓN DE UN PAR MOTOR MEDIO.

Procedimiento para producir un valor T que es representativo del par motor medio generado en un cigüeñal de un motor de combustión interna,

que comprende las etapas de - producir un vector velocidad que incluye valores que son representativos de velocidades instantáneas del motor durante un periodo de muestreo, - determinar una velocidad media del motor n durante dicho periodo de muestreo a partir del vector velocidad, - determinar un valor PX, que es representativo de la contribución de la potencia del vector velocidad en la frecuencia x*n, donde x es un orden preseleccionado, - y producir un valor T que es representativo del par motor medio en el cigüeñal durante dicho periodo de muestreo, en el que T se deriva de una expresión matemática que incluye un polinomio que tiene al menos un término k*n*PX, en el que k es una constante del polinomio

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un valor T que sea representativo del par motor medio generado en un cigüeñal de un motor de combustión interna. También se refiere a un dispositivo para producir tal valor.

Antecedentes de la invención

Para finalidades de diagnosis del motor, un parámetro útil es el par motor generado en el cigüeñal de un motor. Los fallos o irregularidades en el funcionamiento del motor tendrán como resultado un par motor reducido o irregular. En una diagnosis más detallada, una vez se ha detectado un valor de par motor defectuoso, podría analizarse posteriormente para así proporcionar información en relación al origen probable del error, tal como un fallo del inyector u otro origen del error. De este modo, es deseable proporcionar una medida del par motor generado en un cigüeñal de un motor en un vehículo. Anteriormente, se han propuesto un número de procedimientos para determinar el par motor a partir de mediciones seleccionadas, realizadas en el motor y usando diferentes procedimientos matemáticos.

En el documento US 5 771 483, Moine y colaboradores, describe uno de dichos procedimientos de la técnica anterior para calcular el par de un motor, incluyendo la detección del paso ante un sensor de cada uno de los dientes del volante de inercia de un motor, y usar el tiempo de paso de cada uno de estos dientes en el cálculo de un par de un motor. Otro procedimiento de este tipo se describe en el documento EP 1 052 488, de Abida y colaboradores.

El objeto de la invención es proporcionar una medida del par motor medio generado en un cigüeñal de un motor en un vehículo, que es útil para finalidades de diagnosis del motor. Otro objeto de la invención es proporcionar una medida del par motor medio que puede ser usado para el diagnóstico de un motor durante unas condiciones normales de funcionamiento. Todavía otro objeto de la invención es proporcionar una medida del par motor medio que puede proporcionar una medida suficientemente precisa mientras que está limitado a requisitos razonables en cuanto a la capacidad del procesador, espacio de almacenamiento, etc.

Resumen de la invención

Al menos uno de los objetos mencionados anteriormente se logra mediante un procedimiento para producir un valor T que es representativo del par motor medio generado en un cigüeñal de un motor de combustión interna, que comprende las etapas de

- producir un vector velocidad que incluye valores que son representativos de velocidades instantáneas del motor durante un periodo de muestreo,

- determinar una velocidad media del motor n durante

dicho periodo de muestreo a partir del vector velocidad,

- determinar un valor PX, que es representativo de la contribución de la frecuencia del vector velocidad en la frecuencia x*n, donde x es un orden preseleccionado,

- y producir un valor T que es representativo del par motor medio en el cigüeñal durante dicho periodo de muestreo, en el que T se deriva de una expresión matemática que incluye un polinomio que tiene al menos un término k*n*PX, en el que k es una constante de polinomio.

El procedimiento de acuerdo con la invención proporciona una medida útil del par motor medio que tiene la ventaja de ser aplicable a situaciones en las que el vehículo está bajo carga, es decir durante unas condiciones normales de conducción. También tiene la ventaja de que es ejecutable usando un número relativamente bajo de muestras y usando relativamente pocos cálculos, lo que tiene como resultado un cálculo rápido que puede realizarse sin necesidad de una potencia adicional de procesado en el vehículo.

El par motor medio obtenido usando el procedimiento puede calcularse a intervalos regulares durante el uso del vehículo y registrarse para proporcionar un registro almacenado que sea un gráfico del comportamiento del vehículo a lo largo del tiempo. Cuando el vehículo está en servicio, el registro puede ser estudiado y llegar a conclusiones en relación al estado del motor y posibles reparaciones necesarias o trabajos de recambio.

Una ventaja adicional es que la medida de par motor medio obtenida puede ser usada para evaluar objetivamente el funcionamiento del motor. Una medida ideal de par motor puede fijarse para ciertas condiciones del motor y comparar el par motor calculado con el par ideal, proporciona una indicación sobre si el motor cumple los requisitos deseados o no.

El motor de combustión interna puede usarse en diferentes aplicaciones, tales como en embarcaciones o vehículos. Los vehículos incluyen por ejemplo, coches, vehículos de carga pesada y vehículos de vías.

Preferentemente, la expresión incluye el polinomio: k0

+ k1* PX + k2*n + k3*n* PX, en la que k0, k1, k2 y k3 son constantes de polinomio, y ventajosamente T= k0 + k1* PX + k2*n + k3*n* PX.

De forma ventajosa, el orden seleccionado x puede ser igual al número de cilindros del motor divido entre dos. Se ha descubierto que esta selección del orden refleja particularmente bien el efecto de un motor de cuatro tiempos. Para motores de dos tiempos, el orden seleccionado x puede ser en cambio igual al número de cilindros.

De forma ventajosa, el periodo de muestreo corresponde a al menos 10 giros del motor. Dicho periodo de muestreo es lo bastante largo para asegurar que el valor de par motor medio incluye el efecto de todos los cilindros del motor.

De forma ventajosa, el vector velocidad comprende unos valores t que son representativos de velocidades instantáneas del motor que son los pasos de tiempo entre referencias indexadas de giros consecutivos, dispuestas en conexión a un volante o cigüeñal del motor. Esta realización proporciona un procedimiento eficaz y relativamente fiable para calcular valores que son representativos de velocidades instantáneas del motor.

En concreto cuando se usa un volante, la disposición de las referencias indexadas de giro es irregular en algunas posiciones. En este caso, el procedimiento puede comprender una etapa de compensación cuando se genera el vector velocidad, en la que se compensan los efectos de cualquier irregularidad en la disposición de las referencias indexadas de giro.

De forma preferente, el valor PX que representa la contribución de potencia para la frecuencia x*n, se determina usando un análisis de series de Fourier del vector velocidad. En este caso, el vector velocidad debería incluir preferentemente al menos 500 muestras para así proporcionar una resolución satisfactoria.

De forma alternativa, el valor PX puede ser determinado mediante el uso de una Transformada Rápida de Fourier para la transformación de fase y amplitud del vector velocidad.

En este caso, el valor cuadrático medio (RMS) del área bajo el pico en la frecuencia n*x en la transformación de fase y amplitud, se usa como PX.

Si se usa la Transformada Rápida de Fourier en combinación con la selección del valor cuadrático medio (RMS) del pico de orden x-esimo como PX, se ha descubierto que se obtienen unos buenos resultados cuando el vector velocidad incluye al menos 1000 muestras, preferentemente al menos 2000 muestras.

Independientemente del procedimiento usado para transformar la fase y amplitud, los valores t puede ser tomados ventajosamente en un intervalo de muestras con una duración inferior o igual a 10 microsegundos, preferentemente inferior o igual a 1 microsegundo.

Las condiciones de carga durante el periodo de muestreo pueden seleccionarse de manera que corresponden a al menos un 50% de carga, preferentemente a al menos el 60% de carga. Esto es ventajoso ya que las condiciones corresponden a condiciones normales si se usa un vehículo tal como un camión.

Además, las velocidades del motor durante el periodo de muestreo pueden seleccionarse que sean al menos 1000 rpm. Para coches, se usan velocidades del motor más elevadas, y

referencia Tref que sea representativo del par motor de un motor estándar, para permitir la evaluación del motor para el que fue determinado el valor T.

En un segundo aspecto de la invención, un dispositivo para...

1. Procedimiento para producir un valor T que es representativo del par motor medio generado en un cigüeñal de un motor de combustión interna, que comprende las etapas de

- producir un vector velocidad que incluye valores que son representativos de velocidades instantáneas del motor durante un periodo de muestreo,

- determinar una velocidad media del motor n durante dicho periodo de muestreo a partir del vector velocidad,

- determinar un valor PX, que es representativo de la contribución de la potencia del vector velocidad en la frecuencia x*n, donde x es un orden preseleccionado,

- y producir un valor T que es representativo del par motor medio en el cigüeñal durante dicho periodo de muestreo, en el que T se deriva de una expresión matemática que incluye un polinomio que tiene al menos un término k*n*PX, en el que k es una constante del polinomio.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en la que T se deriva de una expresión matemática que incluye el polinomio: k0 + k1* PX + k2*n + k3*n* PX, donde k0, k1, k2 y k3 son constantes de polinomio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en la que T= k0 + k1* PX + k2*n + k3*n* PX, donde k0, k1, k2 y k3 son constantes de polinomio.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el orden seleccionado x=(el número de cilindros del motor)/2.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el motor es un motor de dos tiempos, y el orden seleccionado x es igual al número de cilindros.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho periodo de muestreo corresponde a al menos 10 giros del motor.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho vector velocidad comprende unos valores t que son representativos de velocidades instantáneas del motor de combustión que son los pasos de tiempo entre referencias indexadas de giros consecutivos dispuestas en conexión a un volante o cigüeñal del motor de combustión.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el procedimiento comprende una etapa de compensación cuando se genera el vector velocidad, en la que se compensan los efectos de cualquier irregularidad en la disposición de las referencias indexadas de giro.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el valor PX que representa la contribución de potencia para la frecuencia x*n, se determina usando una transformación de fase y amplitud del vector velocidad.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el valor PX que representa la contribución de potencia para la frecuencia

x*n, se determina usando un análisis de series de Fourier del vector velocidad.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la amplitud PX se determina resolviendo un sistema de ecuaciones: [A] x [C] = [V], en el que V es el vector velocidad que contiene f muestras, y A es una matriz para k órdenes

**(Ver fórmula)**

para los coeficientes ax y bx del orden preseleccionado

x, y se obtiene la amplitud

**(Ver fórmula)**

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho valor PX se determina mediante el uso de una Transformada Rápida de Fourier para la transformación de fase y amplitud del vector velocidad.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que PX se determina trazando de la Transformada Rápida de Fourier del vector velocidad y determinando el valor cuadrático medio (RMS) del área bajo un pico en la frecuencia x*n.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos valores t se toman en un intervalo de muestras con una duración inferior o igual a 10 microsegundos, preferentemente inferior o igual a 1 microsegundo.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho valor T es representativo del par motor medio en las condiciones de carga durante el periodo de muestreo, siendo seleccionadas dichas condiciones de carga de manera que corresponden a al menos un 50% de carga, preferentemente a al menos el 60% de carga.

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho valor T es representativo del par motor medio en las velocidades del motor usadas durante el periodo de muestreo, siendo seleccionadas dichas velocidades del motor para que sean al menos 1000 rpm.

17. Procedimiento para evaluar el funcionamiento de un motor, que comprende las etapas de

- producir una valor T según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16,

- comparar el valor T con un valor de referencia Tref que sea representativo del par motor de un motor estándar.

18. Dispositivo para la producción de un valor T que es representativo del par motor medio generado en un cigüeñal de un motor de combustión interna, que comprende un

dispositivo medidor para medir velocidades instantáneas del motor durante un periodo de muestreo, medios de cálculo para producir un vector velocidad de

medios de cálculo para derivar una velocidad media del motor n durante dicho periodo de muestreo usando el vector velocidad,

medios de cálculo para derivar un valor PX que es representativo de la contribución de potencia del vector velocidad para la frecuencia x*n, donde x es un orden preseleccionado, y

medios de cálculo para derivar el valor T deseado que es representativo del par motor medio en el cigüeñal durante dicho periodo de muestreo, en el que T se deriva de una expresión matemática que incluye un polinomio que tiene al menos un término k*n*PX, en el que k es una constante de polinomio, almacenada en una memoria.

19. Dispositivo según la reivindicación 18, en el que el dispositivo medidor comprende un sensor que está dispuesto para la detección del paso de referencias indexadas de giros consecutivos, dispuestas en conexión a un volante o un cigüeñal del motor, siendo dichos pasos de tiempo los valores

t del vector velocidad que son representativos de velocidades instantáneas del motor.

20. Dispositivo según la reivindicación 19, en el que el dispositivo medidor comprende unos medios de cálculo para

5 determinar la velocidad entre dichas referencias indexadas de giros consecutivos.

21. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, que comprende unos medios de cálculo para calcular una etapa de compensación cuando se genera el vector velocidad, en la que se compensan los efectos de cualquier irregularidad en la disposición de las referencias indexadas de giro.